1 Inleiding
Op die oomblik is die belangrikste grondstof wat gebruik word in die voorbereiding vansellulose eteris katoen, en die uitset daarvan neem af, en die prys styg ook;
Boonop is algemeen gebruikte veretheringsmiddels soos chloorasynsuur (hoogs giftig) en etileenoksied (karsinogeen) ook meer skadelik vir die menslike liggaam en die omgewing. Boek
In hierdie hoofstuk word die dennesellulose met 'n relatiewe suiwerheid van meer as 90% wat in die tweede hoofstuk onttrek is as grondstof gebruik, en natriumchloorasetaat en 2-chlooretanol word as plaasvervangers gebruik.
Gebruik hoogs giftige chloorasynsuur as veretheringsmiddel, anionieskarboksimetiel sellulose (CMC), nie-ioniese hidroksielsellulose is voorberei.
Sellulose (HEC) en gemengde hidroksieletielkarboksimetielsellulose (HECMC) drie sellulose-eters. enkele faktor
Die voorbereidingstegnieke van drie sellulose-eters is geoptimaliseer deur middel van eksperimente en ortogonale eksperimente, en die gesintetiseerde sellulose-eters is gekenmerk deur FT-IR, XRD, H-KMR, ens.
Grondbeginsels van sellulose-verethering
Die beginsel van sellulose-verethering kan in twee dele verdeel word. Die eerste deel is die alkaliseringsproses, dit wil sê tydens die alkaliseringsreaksie van sellulose,
Eweredig versprei in NaOH-oplossing, swel dennesellulose hewig onder die werking van meganiese roering en met die uitsetting van water
'n Groot hoeveelheid NaOH-klein molekules het in die binnekant van dennesellulose binnegedring en gereageer met die hidroksielgroepe op die ring van die glukose-strukturele eenheid,
Genereer alkali sellulose, die aktiewe middelpunt van die veretheringsreaksie.
Die tweede deel is die eterifikasieproses, dit wil sê, die reaksie tussen die aktiewe sentrum en natriumchloorasetaat of 2-chlooretanol onder alkaliese toestande, wat lei tot
Terselfdertyd sal die veretheringsmiddel natriumchloorasetaat en 2-chlooretanol ook 'n sekere mate van water onder alkaliese toestande produseer.
Die newe-reaksies word opgelos om onderskeidelik natriumglikolaat en etileenglikol te genereer.
2 Gekonsentreerde alkali dekristallisasie voorbehandeling van denne sellulose
Berei eers 'n sekere konsentrasie NaOH-oplossing met gedeïoniseerde water voor. Dan, by 'n sekere temperatuur, 2g dennevesel
Die vitamien word in 'n sekere volume NaOH-oplossing opgelos, vir 'n tydperk geroer en dan gefiltreer vir gebruik.
Instrument Model Vervaardiger
Presisie pH-meter
Versamelaar tipe konstante temperatuur verwarming magnetiese roerder
Vakuum droog oond
Elektroniese balans
Sirkulerende water tipe veeldoelige vakuumpomp
Fourier Transform Infrarooi Spektrometer
X-straaldiffraktometer
Kernmagnetiese resonansiespektrometer
Hangzhou Aolilong Instrument Co., Ltd.
Hangzhou Huichuang Instrument Equipment Co., Ltd.
Sjanghai Jinghong Experimental Equipment Co., Ltd.
METTLER TOLEDO Instruments (Shanghai) Co., Ltd.
Hangzhou David Science and Education Instrument Co., Ltd.
American Thermo Fisher Co., Ltd.
American Thermoelectric Switzerland ARL Company
Switserse maatskappy BRUKER
35
Voorbereiding van CMC's
Gebruik dennehout alkaliese sellulose voorbehandel deur gekonsentreerde alkali-dekristallisasie as grondstof, gebruik etanol as oplosmiddel en gebruik natriumchloorasetaat as verethering
CMC met hoër DS is voorberei deur alkali twee keer en veretheringsmiddel twee keer by te voeg. Voeg 2g dennehout alkaliese sellulose by die viernekfles, voeg dan 'n sekere volume etanol oplosmiddel by en roer goed vir 30min.
ongeveer, sodat die alkali-sellulose ten volle versprei is. Voeg dan 'n sekere hoeveelheid alkali-middel en natriumchloorasetaat by om vir 'n tydperk by 'n sekere veretheringstemperatuur te reageer
Na verloop van tyd, 'n tweede byvoeging van alkaliese middel en natriumchloorasetaat gevolg deur verethering vir 'n tydperk. Nadat die reaksie verby is, koel af en koel af, dan
Neutraliseer met 'n gepaste hoeveelheid ysasynsuur, suig dan af, was en droog.
Voorbereiding van HEK'e
Die gebruik van dennehout alkali sellulose voorbehandel met gekonsentreerde alkali dekristallisasie as grondstof, etanol as oplosmiddel en 2-chloor etanol as verethering
Die HEC met hoër MS is voorberei deur alkali twee keer en veretheringsmiddel twee keer by te voeg. Voeg 2g dennehout alkaliese sellulose in 'n viernekfles, en voeg 'n sekere volume 90% (volume fraksie) etanol by, roer
Roer vir 'n tydperk om heeltemal te versprei, voeg dan 'n sekere hoeveelheid alkali by en verhit stadig, voeg 'n sekere volume van 2-
Chloor-etanol, vereter by konstante temperatuur vir 'n tydperk, en voeg dan die oorblywende natriumhidroksied en 2-chloor-etanol by om verethering vir 'n tydperk voort te sit. behandel
Nadat die reaksie voltooi is, neutraliseer met 'n sekere hoeveelheid ysasynsuur, en filtreer laastens met 'n glasfilter (G3), was en droog.
Voorbereiding van HEMCC
Gebruik die HEC wat in 3.2.3.4 voorberei is as die grondstof, etanol as die reaksiemedium, en natriumchloorasetaat as die veretheringsmiddel om voor te berei
HECMC. Die spesifieke proses is: neem 'n sekere hoeveelheid HEC, sit dit in 'n 100 ml viernekfles en voeg dan 'n sekere hoeveelheid volume by
90% etanol, roer meganies vir 'n tydperk om dit heeltemal versprei te maak, voeg 'n sekere hoeveelheid alkali by na verhitting, en voeg stadig by
Natriumchloorasetaat, die verethering by konstante temperatuur eindig na 'n tydperk. Nadat die reaksie voltooi is, neutraliseer dit met ysasynsuur om dit te neutraliseer, gebruik dan 'n glasfilter (G3)
Na suiging filtrasie, was en droog.
Suiwering van sellulose-eters
In die voorbereidingsproses van sellulose-eter word sommige neweprodukte dikwels geproduseer, hoofsaaklik die anorganiese sout natriumchloried en ander
onsuiwerhede. Om die kwaliteit van sellulose-eter te verbeter, is eenvoudige suiwering op die verkrygde sellulose-eter uitgevoer. want hulle is in water
Daar is verskillende oplosbaarheid, so die eksperiment gebruik 'n sekere volume fraksie van gehidreerde etanol om die voorbereide drie sellulose-eters te suiwer.
verander.
Plaas die sellulose-etermonster wat met 'n sekere kwaliteit voorberei is in 'n beker, voeg 'n sekere hoeveelheid 80% etanol by wat voorverhit is tot 60 ℃ ~ 65 ℃, en hou meganiese roer by 60 ℃ ~ 65 ℃ op 'n konstante temperatuurverhittingsmagnetiese roerder vir 10 ℃. min. Neem die supernatant om droog te word
Gebruik silwernitraat in 'n skoon beker om te kyk vir chloriedione. As daar 'n wit neerslag is, filtreer dit deur 'n glasfilter en neem die vaste stof
Herhaal die vorige stappe vir die liggaamsdeel totdat die filtraat na die byvoeging van 1 druppel AgNO3-oplossing geen wit neerslag het nie, dit wil sê die suiwering en was voltooi is.
36
in (hoofsaaklik om die reaksie neweproduk NaCl te verwyder). Na suigfiltrasie, droog, afkoeling tot kamertemperatuur en weeg.
massa, g.
Toets- en karakteriseringsmetodes vir sellulose-eters
Bepaling van Graad van Substitusie (DS) en Molêre Graad van Substitusie (MS)
Bepaling van DS: Weeg eers 0,2 g (akkuraat tot 0,1 mg) van die gesuiwerde en gedroogde sellulose-etermonster, los dit op in
80mL gedistilleerde water, geroer in 'n konstante temperatuur waterbad by 30℃~40℃ vir 10min. Pas dan aan met swaelsuuroplossing of NaOH-oplossing
pH van die oplossing totdat die pH van die oplossing 8 is. Gebruik dan 'n standaard oplossing van swaelsuur in 'n beker toegerus met 'n pH meter elektrode
Om te titreer, onder roertoestande, let op die pH-meterlesing terwyl titreer, wanneer die pH-waarde van die oplossing na 3.74 aangepas is,
Die titrasie eindig. Let op die volume swaelsuur-standaardoplossing wat op hierdie tydstip gebruik word.
Generasie:
Die som van die boonste protongetalle en die hidroksietielgroep
Die verhouding van die aantal boonste protone; I7 is die massa van die metileengroep op die hidroksietielgroep
Intensiteit van die proton resonansie piek; is die intensiteit van die protonresonansiepiek van 5 metiengroepe en een metileengroep op die sellulose-glukose-eenheid
Som.
Die toetsmetodes beskryf vir die infrarooi karakteriseringstoetsing van die drie sellulose-eters CMC, HEC en HEECMC
Wet
3.2.4.3 XRD-toets
X-straaldiffraksie-analise-karakteriseringstoets van drie sellulose-eters CMC, HEC en HEECMC
die toetsmetode beskryf.
3.2.4.4 Toetsing van H-KMR
Die H KMR-spektrometer van HEC is gemeet deur Avance400 H KMR-spektrometer wat deur BRUKER vervaardig is.
Met behulp van gedeutereerde dimetielsulfoksied as oplosmiddel, is die oplossing deur vloeibare waterstof KMR-spektroskopie getoets. Die toetsfrekwensie was 75.5MHz.
Warm, die oplossing is 0,5 ml.
3.3 Resultate en ontleding
3.3.1 Optimalisering van CMC voorbereidingsproses
Deur gebruik te maak van die dennesellulose wat in die tweede hoofstuk onttrek is as die grondstof, en die gebruik van natriumchloorasetaat as die veretheringsmiddel, is die metode van enkelfaktor eksperiment aangeneem,
Die voorbereidingsproses van CMC is geoptimaliseer, en die aanvanklike veranderlikes van die eksperiment is gestel soos getoon in Tabel 3.3. Die volgende is die HEC voorbereidingsproses
In kuns, die ontleding van verskeie faktore.
Tabel 3.3 Aanvanklike faktorwaardes
Faktor Aanvanklike waarde
Voorbehandeling alkaliserende temperatuur/℃ 40
Voorbehandeling alkaliseringstyd/h 1
Voorbehandeling vastestof-vloeistof verhouding/(g/mL) 1:25
Voorbehandeling loogkonsentrasie/% 40
38
Die eerste fase veretheringstemperatuur/℃ 45
Eerste-stadium-veretheringstyd/h 1
Tweede fase veretheringstemperatuur/℃ 70
Tweede stadium vereeting tyd/h 1
Basis dosis in verethering stadium/g 2
Hoeveelheid veretheringsmiddel in veretheringstadium/g 4.3
Veretherde vastestof-vloeistof verhouding/(g/mL) 1:15
3.3.1.1 Invloed van verskeie faktore op CMC substitusie graad in voorbehandeling alkalisasie stadium
1. Die effek van voorbehandeling alkaliseringstemperatuur op die substitusiegraad van CMC
Ten einde die effek van voorbehandeling alkaliseringstemperatuur op die graad van substitusie in die verkrygde CMC te oorweeg, in die geval van vasstelling van ander faktore as aanvanklike waardes,
Onder die toestande word die effek van voorbehandeling alkaliseringstemperatuur op CMC substitusiegraad bespreek, en die resultate word in Fig.
Voorbehandeling alkaliserende temperatuur/℃
Effek van voorbehandeling alkaliserende temperatuur op CMC substitusie graad
Dit kan gesien word dat die graad van substitusie van CMC toeneem met die verhoging van die voorbehandeling alkaliseringstemperatuur, en die alkaliseringstemperatuur is 30 °C.
Die bogenoemde grade van substitusie neem af met toenemende temperatuur. Dit is omdat die alkaliserende temperatuur te laag is en die molekules minder aktief is en nie daartoe in staat is nie
Vernietig die kristallyne area van sellulose effektief, wat dit moeilik maak vir die veretheringsmiddel om die binnekant van die sellulose in die veretheringsstadium binne te gaan, en die graad van reaksie is relatief hoog.
laag, wat lei tot 'n laer graad van produkvervanging. Die alkaliseringstemperatuur moet egter nie te hoog wees nie. Soos die temperatuur toeneem, onder die werking van hoë temperatuur en sterk alkali,
Sellulose is geneig tot oksidatiewe degradasie, en die graad van substitusie van die produk CMC neem af.
2. Invloed van voorbehandeling alkalinisering tyd op CMC substitusie graad
Onder die voorwaarde dat die voorbehandeling alkaliseringstemperatuur 30 °C is en ander faktore die aanvanklike waardes is, word die effek van voorbehandeling alkaliseringstyd op CMC bespreek.
Die effek van vervanging. Graad van vervanging
Voorbehandeling alkaliserende tyd/h
Effek van voorbehandeling alkaliseringstyd opCMCsubstitusiegraad
Die uitdyende proses self is relatief vinnig, maar die alkali-oplossing benodig 'n sekere diffusietyd in die vesel.
Dit kan gesien word dat wanneer die alkaliseringstyd 0.5-1.5h is, die substitusiegraad van die produk toeneem met die verhoging van alkaliseringstyd.
Die graad van substitusie van die produk wat verkry is, was die hoogste wanneer die tyd 1.5h was, en die graad van substitusie het afgeneem met die toename van tyd na 1.5h. Dit kan
Dit kan wees omdat aan die begin van alkalisering, met die verlenging van alkaliseringstyd, die infiltrasie van alkali na sellulose meer voldoende is, sodat die vesel
Die prima struktuur is meer ontspanne, wat die veretheringsmiddel en die aktiewe medium verhoog
Postyd: 26-Apr-2024