La hidroxietil cel·lulosa (HEC) és un polímer soluble en aigua no iònic comú àmpliament utilitzat en diversos camps industrials. Es produeix principalment per reaccions químiques com l’alcalització i l’etificació de la cel·lulosa natural. Té propietats físiques i químiques úniques, cosa que el converteix en un material indispensable en moltes aplicacions.
1. Estructura química i pes molecular
La unitat estructural bàsica de la hidroxietil cel·lulosa és una cadena de cel·lulosa composta per molècules de glucosa. En determinades posicions hidroxil de la seva cadena molecular, s’introdueixen grups d’hidroxietil (-CH2CH2OH) mitjançant reaccions d’etificació. A causa de la introducció d'aquests grups, la hidroxietil cel·lulosa és més hidròfil i té una millor solubilitat que la cel·lulosa pura. Segons diferents requisits d’aplicació, es pot ajustar el grau de substitució (DS) i la substitució molar (MS) de la hidroxietil cel·lulosa, afectant així les seves propietats clau com la solubilitat, la viscositat i la capacitat d’espessiment. Generalment, el rang de pes molecular de HEC és relativament ampli, que va des de desenes de milers fins a milions de daltons, cosa que la fa mostrar diferents propietats reològiques en solució aquosa.
2. Comportament de solubilitat i dissolució de l’aigua
A causa de les seves propietats no iòniques, la cel·lulosa hidroxietil es pot dissoldre tant en aigua freda com en calenta per formar una solució viscosa transparent. La seva taxa de dissolució depèn del pes molecular, del grau de substitució i de la temperatura de l’aigua. Els tipus de pes molecular alts de HEC es dissolen més lentament, però formen solucions altament viscoses, mentre que els tipus de pes molecular baix es dissolen més fàcilment, però produeixen viscositats més baixes. A causa de la naturalesa no iònica de la seva solució, HEC té una bona tolerància als canvis de pH i als electròlits i pot mantenir el seu estat i estabilitat dissolts en un ampli rang de pH (2-12).
3. Espessiment i propietats reològiques
Una de les propietats més notables de la HEC és la seva capacitat d’espessiment. A baixes concentracions (0,5%-2%), les solucions HEC poden mostrar efectes d’espessiment significatius i presentar les característiques dels líquids pseudoplàstics, és a dir, el comportament d’aprimament de la cisalla, cosa que significa que a mesura que augmenta la taxa de cisalla, la viscositat de la solució disminueix, que és molt útil en aplicacions com els recobriments i les emulsions. A més, l’HEC també pot treballar sinèrgicament amb altres espessidors com la carboximetil cel·lulosa (CMC) i la goma de xantan per millorar encara més l’efecte espessidor o ajustar la reologia.
4. Estabilitat i compatibilitat
L’HEC té una bona estabilitat química i no és propens a degradació ni a canvis químics en la majoria de les condicions. La seva solució pot tolerar concentracions més elevades d’electròlits i un rang de pH més ampli, cosa que la fa estable en diversos ambients complexos. A més, HEC també és compatible amb molts altres productes químics com ara tensioactius, polímers, sals inorgàniques, etc., de manera que sovint s’utilitza en sistemes de formulació per proporcionar estabilitat i efectes d’espessidor.
5. Àrees d’aplicació
A causa de les seves propietats úniques, HEC ha estat àmpliament utilitzada en molts camps. A continuació, es mostren algunes aplicacions típiques:
Materials de construcció: en els recobriments de construcció, pintures, pols de masses, etc., HEC s'utilitza com a espessidor, aglutinant, antic i estabilitzador per millorar el rendiment de la construcció i la qualitat del producte acabat.
Extracció de petroli: A la indústria del petroli, HEC s’utilitza en la preparació de líquids de perforació i líquids de finalització com a espessidor i reductor de pèrdues de líquids per millorar la reologia del fang i evitar el col·lapse de la paret del pou.
Cosmètics i productes d’atenció personal: HEC s’utilitza àmpliament en productes de cura personal com xampú, gel de dutxa, crema, loció, etc. com a espessidor, emulsionant i estabilitzador per millorar la textura i utilitzar l’experiència del producte.
Indústria farmacèutica: en la fabricació de medicaments, HEC s’utilitza com a ajuda de modelat, agent d’alliberament sostingut i agent suspendent per a tauletes per ajudar a controlar la taxa d’alliberament de fàrmacs al cos.
Indústria alimentària: Tot i que s’utilitza en petites quantitats, l’HEC també es pot utilitzar com a additiu d’aliments per ajustar la viscositat i el gust dels aliments.
6. Protecció i seguretat ambiental
L’HEC és un derivat natural de cel·lulosa amb una bona biodegradabilitat, de manera que té poc impacte en el medi ambient després de l’ús. A més, l’HEC es considera un producte químic segur i s’utilitza àmpliament en productes que entren en contacte amb el cos humà, com ara cosmètics, drogues i aliments. No obstant això, durant la producció i l’ús industrial, encara s’han de seguir les normes de seguretat corresponents per evitar reaccions d’irritació que poden ser causades per inhalació o contacte a llarg termini.
7. Emmagatzematge i utilitzeu les precaucions
La hidroxietil cel·lulosa s’ha d’emmagatzemar en un entorn sec i fresc per evitar la humitat i l’aglomeració. Quan s’utilitza, s’ha d’afegir a l’aigua lentament i uniformement per evitar l’aglomeració causada per afegir una gran quantitat alhora. Al mateix temps, com que es necessita una certa quantitat de temps per dissoldre’s, normalment cal deixar -ho una estona després de dissoldre per assegurar una dissolució completa i viscositat estable.
A causa de la seva excel·lent solubilitat en aigua, espessiment, estabilitat i compatibilitat, la cel·lulosa hidroxietil s'ha convertit en un additiu indispensable en molts camps industrials. Amb el desenvolupament continu de la tecnologia, l’àmbit d’aplicació d’HEC continuarà expandint -se, proporcionant millors solucions per a diverses indústries.
Posada Posada: 17-2025 de febrer