Độ nhớt cực cao hydroxyethyl cellulose (HEC) là một hợp chất polymer hòa tan trong nước được hình thành do ether hóa cellulose. Do độ nhớt và độ ổn định đáng chú ý của nó, HEC được sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực như mỹ phẩm, dược phẩm, xây dựng và khai thác dầu.
(1), Cấu trúc HEC và phương pháp chuẩn bị
1.1 Cấu trúc
HEC là một dẫn xuất ether thu được từ điều trị hóa học cellulose tự nhiên. Đơn vị cấu trúc cơ bản của nó là β-D-glucose, được kết nối bởi các liên kết glycosid-1,4 glycosid. Nhóm hydroxyl (-OH) trong cellulose được thay thế bằng oxit ethylene (EO) hoặc tác nhân etherifying khác, do đó giới thiệu một nhóm ethoxy (-CH2CH2OH) để tạo thành hydroxyethyl cellulose. Độ nhớt cực cao HEC có trọng lượng phân tử cao hơn, thường là giữa hàng triệu và hàng chục triệu, cho phép nó thể hiện độ nhớt cực cao trong nước.
1.2 Phương pháp chuẩn bị
Việc chuẩn bị HEC chủ yếu được chia thành hai bước: tiền xử lý cellulose và phản ứng etherization.
Tiền xử lý cellulose: cellulose tự nhiên (như bông, bột giấy, v.v.) được xử lý bằng kiềm để kéo dài và phân tách chuỗi phân tử cellulose cho các phản ứng ether hóa tiếp theo.
Phản ứng etherization: Trong điều kiện kiềm, cellulose được điều trị trước được phản ứng với ethylene oxide hoặc các tác nhân etherifying khác để giới thiệu các nhóm hydroxyethyl. Quá trình phản ứng bị ảnh hưởng bởi các yếu tố như nhiệt độ, thời gian và nồng độ tác nhân etherifying và HEC với các mức độ thay thế khác nhau (DS) và tính đồng nhất thay thế (MS) cuối cùng đã thu được. Độ nhớt cực cao HEC thường đòi hỏi trọng lượng phân tử cao và mức độ thay thế phù hợp để đảm bảo đặc điểm độ nhớt của nó trong nước.
(2) Đặc điểm của HEC
2.1 Độ hòa tan
HEC hòa tan trong cả nước lạnh và nước nóng, tạo thành dung dịch nhớt trong suốt hoặc mờ. Tốc độ hòa tan bị ảnh hưởng bởi các yếu tố như trọng lượng phân tử, mức độ thay thế và nhiệt độ dung dịch. Độ nhớt cực cao HEC có độ hòa tan tương đối thấp trong nước và đòi hỏi phải khuấy kéo dài để hòa tan hoàn toàn.
2.2 Độ nhớt
Độ nhớt của độ nhớt cực cao HEC là đặc điểm đáng chú ý nhất của nó. Độ nhớt của nó thường dao động từ vài nghìn đến hàng chục ngàn millipa · s (MPa · s), tùy thuộc vào nồng độ, nhiệt độ và tốc độ cắt của dung dịch. Độ nhớt của HEC không chỉ phụ thuộc vào trọng lượng phân tử, mà còn liên quan chặt chẽ đến mức độ thay thế trong cấu trúc phân tử của nó.
2.3 Ổn định
HEC có sự ổn định tốt trong axit, kiềm và hầu hết các dung môi hữu cơ và không dễ bị phân hủy. Ngoài ra, các giải pháp HEC có độ ổn định lưu trữ tốt và có thể duy trì độ nhớt và các tính chất vật lý và hóa học khác trong một thời gian dài.
2.4 Khả năng tương thích
HEC tương thích với một loạt các hóa chất, bao gồm chất hoạt động bề mặt, muối và các polyme tan trong nước khác. Khả năng tương thích tốt của nó cho phép nó duy trì hiệu suất ổn định trong các hệ thống công thức phức tạp.
(3) Áp dụng HEC
3.1 Mỹ phẩm và các sản phẩm chăm sóc cá nhân
Trong mỹ phẩm, HEC được sử dụng rộng rãi như một chất làm đặc, chất ổn định và chất tạo phim. Độ nhớt cực cao HEC có thể cung cấp sự ổn định tuyệt vời và ổn định lâu dài và thường được sử dụng trong các sản phẩm như kem dưỡng da, dầu gội và dầu xả.
3.2 Ngành công nghiệp dược phẩm
Là một tá dược dược phẩm, HEC thường được sử dụng trong việc chuẩn bị các máy tính bảng giải phóng bền vững, gel và các chế phẩm dược phẩm khác. Thuộc tính độ nhớt cao của nó có thể kiểm soát tốc độ giải phóng thuốc và cải thiện khả dụng sinh học của thuốc.
3.3 Vật liệu xây dựng
Trong ngành xây dựng, HEC được sử dụng làm chất làm đặc và chất giữ nước cho các vật liệu dựa trên xi măng và thạch cao. Độ nhớt cao và khả năng giữ nước tốt của nó giúp cải thiện hiệu suất xây dựng và ngăn vật liệu khô và chảy xệ.
3.4 Khai thác dầu
Trong ngành công nghiệp dầu khí, HEC được sử dụng trong việc khoan chất lỏng và gãy chất lỏng như một chất làm đặc và kéo giảm. Độ nhớt cực cao HEC có thể cải thiện khả năng treo và khả năng chứa cát của chất lỏng, cải thiện kết quả của các hoạt động khoan và gãy.
(4) Triển vọng phát triển của HEC
Với sự tiến bộ của công nghệ và thay đổi nhu cầu thị trường, phạm vi ứng dụng của HEC tiếp tục mở rộng. Các hướng phát triển trong tương lai bao gồm:
4.1 Phát triển HEC hiệu suất cao
Bằng cách tối ưu hóa quy trình sản xuất và tỷ lệ nguyên liệu thô, HEC với độ nhớt cao hơn, độ hòa tan và độ ổn định tốt hơn có thể được phát triển để đáp ứng các kịch bản ứng dụng có nhu cầu cao hơn.
4.2 Bảo vệ môi trường và phát triển bền vững
Phát triển các quy trình sản xuất thân thiện với môi trường và nguyên liệu thô, giảm tiêu thụ năng lượng và phát thải chất thải trong quá trình sản xuất và cải thiện tính bền vững của HEC.
4.3 Mở rộng các trường ứng dụng mới
Khám phá tiềm năng ứng dụng của HEC trong các lĩnh vực vật liệu mới, ngành công nghiệp thực phẩm và kỹ thuật môi trường để thúc đẩy ứng dụng của nó trong nhiều ngành công nghiệp hơn.
Độ nhớt cực cao HEC là một vật liệu polymer đa chức năng với triển vọng ứng dụng rộng. Đặc điểm độ nhớt độc đáo của nó và sự ổn định hóa học tốt làm cho nó đóng một vai trò quan trọng trong các ngành công nghiệp khác nhau. Với sự tiến bộ của công nghệ và mở rộng các lĩnh vực ứng dụng, triển vọng thị trường của HEC sẽ rộng hơn.
Thời gian đăng: Tháng 2-17-2025