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羟乙基纤维素的多种应用

发布日期:2019/1/23 10:18:31

背景及概述[1][2][3]

羟乙基纤维素(hydroxyethyl cellulose,HEC)是世界范围内仅次于羧甲基纤维素(CMC)和羟丙基甲基纤维素(HPMC)的产量第三大、发展迅速的一种重要纤维素醚,也是未来数年内国内市场有待发展的纤维素醚品种。羟乙基纤维素是由棉、木经碱化、环氧乙烷醚化等过程制成的非离子型纤维素单一醚。由于具有不与正、负离子作用、相容性好的非离子型特征,羟乙基纤维素可作为包覆剂,粘结剂、水泥和石膏助剂、增稠剂、悬浮剂、药用辅料、防雾剂、油井压裂液、钻井处理剂、纤维和纸张上浆剂、润湿溶液、分散剂、膜助剂、油墨助剂、防腐剂和防垢剂、化妆品、牙膏、铸膜剂、热记录纸、润滑剂、密封剂、凝胶剂、防水剂、杀菌剂、细菌培养介质等,广泛应用在涂料、石油、建筑、日用化工、高分子聚合及纺织工业等领域 。

应用[1]

由于羟乙基纤维素具有上述性能,因此被广泛应用于涂料、石油、建筑、食品、医药、日用化工、高分子聚合及纺织工业等领域。目前国外比较知名的品牌有美国亚什兰(Aqualon)公司的Natrosol 250和DOW Union Ca~ide公司的Cellusize QP,以及日本信越(原德国科莱恩)的Tylose H,国内品牌有无锡三友化工公司的“铁明牌”。

1. 羟乙基纤维素在建材领域的应用

涂料是羟乙基纤维素最大的应用领域。羟乙基纤维素在乳胶涂料生产过程中作为分散剂、增稠剂和颜料助悬剂,使产品黏度稳定,减少结块,漆膜光滑平整,还可使乳胶涂料具有较好的流变性,经受较高的剪切强度,并能提供良好的流平性,耐刮痕性和颜料均匀性。同时,羟乙基纤维素有极好的施工性,用羟乙基纤维素增稠的油漆可用刷涂、滚涂、填嵌、喷涂等施工方法,具有省力、不易滴落及流挂、飞溅少等优点。羟乙基纤维素有极好的展色性,对大多数着色剂及连络料具有极好的混溶性,使配制的乳胶漆有极好的颜色一致性及稳定性 。在2012年底广州举行的中国国际涂料展上,亚什兰推出了具有突破性涂料增稠技术的全新Natrosol Performax 羟乙基纤维素,使羟乙基纤维素颗粒在涂料低速剪切的条件下也能快速彻底地分散开。

2.羟乙基纤维素在石油工业中的应用

羟乙基纤维素在油田处理过程中主要用作增稠稳定剂,它具有增稠效果好、悬砂能力强而稳定、耐热、容盐量高、管道阻力小、液体流失少、破胶快、残渣低等特点,是一种较好的油田化学品,国外在60年代就广泛用于钻井、完井、固井等采油作业。羟乙基纤维素在油田应用中还被用作降滤失剂。

3.羟乙基纤维素在食品、医药领域的应用

羟乙基纤维素 在食品、医药领域主要用作增稠剂、胶体保护剂、黏合剂、分散剂、稳定剂、助悬剂、成膜剂以及缓释材料,可应用于局部用药的乳剂、软膏、滴眼剂以及口服液、固体片剂、胶囊等多种剂型。另外羟乙基纤维素还可以用于止血纱布。羟乙基纤维素可溶性止血纱布是一种较为理想的止血材料。

4. 羟乙基纤维素在日化领域的应用

由于非离子型羟乙基纤维素比离子型CMC在成膜、抗酶、保湿、pH稳定性等方面性能优越,因此在日用化学品领域的应用范围正在不断扩大,在洗涤剂、液体肥皂、护发香波、发乳、营养性乳液以及脂、霜、露、膏等产品中已被普遍使用。CMC对高浓度离子比较敏感,会降低CMC黏合性能,在高品质、特殊功效牙膏中受到了限制。羟乙基纤维素作为黏合剂,增强了黏合剂抗高浓度离子的性能,使膏体的储存稳定性大大提高,延长了牙膏的存放时间。

5.羟乙基纤维素在其他领域的应用

除了上述主要应用领域外,羟乙基纤维素还应用于国民生计的很多领域中。如在纺织领域中,羟乙基纤维素处理的棉、合成纤维或混纺物可提高它们的耐磨性、染色性、耐火性和抗污性等性能,以及改善它们的体稳性(收缩性)和耐穿性,特别对合成纤维,可使它们具有透气性和减少静电。在印染浆中有增稠作用并可作为染料的载体,使染料良好分散,提供优越的渗透性以及图案、颜色的正确性、稳定性。另外在造纸领域中,羟乙基纤维素可以作为施胶剂、增强剂和纸质改性剂。

制备 [2]

羟乙基纤维素的生产方法有气相法和液相分离法二种生产工艺。

① 气相法:气相法是在反应过程中不添加添加剂或稀释剂,碱纤维和环氧乙烷在气相中反应。其工艺框图如下:

工艺说明:将棉纤维在l8.5% 的NaOH液中授溃、活化,然后压榨、粉碎,置于反应器中,将反应器抽成真空,充氨2次,加人环氧乙烷,在27~32℃ 下反应3-3.5h,得产品。

② 液相法

液相法是在稀释剂存在下进行醚化反应。其工艺框图如下:

工艺说明:棉短绒经活化、压榨后,在稀释剂存在下,与环氧乙烷在20-60℃下反应1-3h,获得成品。常用的稀释剂有丙酮、异丙醇、叔丁醇或它们的混台物。产品在稀释剂中保持不溶。这两种生产工艺都需预先制备碱纤维素,即将纤维素于2o℃左右浸渍于18% 左右的NaOH液中进行脱脂,醚化反应后,都经过中和、洗涤、干燥、粉碎,获得最终产品。

主要参考资料

[1] 羟乙基纤维素的性能、应用与市场现状

[2] 羟乙基纤维素的生产及应用前景

[3] 羟乙基纤维素的开发前景

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