1 Inleiding
Tans is die belangrikste grondstof wat gebruik word in die voorbereiding vansellulose -eteris katoen, en die produksie is besig om af te neem, en die prys styg ook;
Boonop is algemeen gebruikte eterifiserende middels soos chloorasynzuur (baie giftig) en etileenoksied (karsinogeen) ook meer skadelik vir die menslike liggaam en die omgewing. Boek
In hierdie hoofstuk word die denne sellulose met 'n relatiewe suiwerheid van meer as 90% wat in die tweede hoofstuk onttrek is, as die grondstof gebruik, en natriumchloorasetaat en 2-chloorethanol word as plaasvervangers gebruik.
Gebruik hoogs giftige chloorasynzuur as eterifiserende middel, anionieskarboksimetiel sellulose (CMC), Nie-ioniese hidroksietiel sellulose is berei.
Sellulose (HEC) en gemengde hidroksietielkarboksimetiel sellulose (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-NMR, ens.
Grondbeginsels van sellulose -eterifikasie
Die beginsel van sellulose -eterifikasie 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 denne sellulose gewelddadig onder die werking van meganiese roering, en met die uitbreiding van water
'N Groot hoeveelheid NaOH -klein molekules het in die binnekant van denne sellulose binnegedring en gereageer met die hidroksielgroepe op die ring van die glukose -struktuureenheid,
Genereer alkali -sellulose, die aktiewe middelpunt van die eter -reaksie.
Die tweede deel is die eterifiseringsproses, dit wil sê die reaksie tussen die aktiewe sentrum en natriumchloorasetaat of 2-chloorethanol onder alkaliese toestande, wat lei tot
Terselfdertyd sal die esherifyerende middel natriumchloorasetaat en 2-chloorethanol 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 -dekristallisasievoorbehandeling van denne sellulose
Berei eerstens 'n sekere konsentrasie NaOH -oplossing met gedeïoniseerde water voor. Dan, by 'n sekere temperatuur, 2G dennevesel
Die vitamien word opgelos in 'n sekere volume NaOH -oplossing, geroer vir 'n periode en dan gefiltreer vir gebruik.
Instrumentmodelvervaardiger
Presisie pH -meter
Versamelaarstipe konstante temperatuurverhitting magnetiese roerder
Vakuumdroogoond
Elektroniese balans
Sirkulerende watertipe veeldoelige vakuumpomp
Fourier transformeer infrarooi spektrometer
X-straaldiffraktometer
Kernmagnetiese resonansspektrometer
Hangzhou Aolilong Instrument Co., Ltd.
Hangzhou Huichuang Instrument Equipment Co., Ltd.
Shanghai Jinghong Experimental Equipment Co., Ltd.
Mettler Toledo Instruments (Shanghai) Co., Ltd.
Hangzhou David Science and Education Instrument Co., Ltd.
American Thermo Fisher Co., Ltd.
Amerikaanse termoelektriese Switserland ARL Company
Switserse maatskappy Bruker
35
Voorbereiding van CMC's
Met behulp van dennehout alkali sellulose voorbehandel deur gekonsentreerde alkali -dekristallisasie as grondstof, gebruik etanol as oplosmiddel en gebruik natriumchloorasetaat as eterifisering
CMC met hoër DS is berei deur Alkali twee keer by te voeg en twee twee keer te esherifyer. Voeg 2 g dennehout alkali-sellulose in die vierhalie-kol, voeg dan 'n sekere volume etanoloplosmiddel by en roer goed vir 30min
oor, sodat die alkali -sellulose volledig versprei is. Voeg dan 'n sekere hoeveelheid alkali -middel en natriumchloorasetaat by om vir 'n periode van tyd te reageer by 'n sekere eter -temperatuur
Na tyd het 'n tweede toevoeging van alkaliese middels en natriumchloroacetaat gevolg deur eterifisering vir 'n periode. Nadat die reaksie verby is, koel en afkoel, dan
Neutraliseer met 'n toepaslike hoeveelheid gletsersuur, dan suigfilter, was en droog.
Voorbereiding van HEC's
Met behulp van dennehout alkali sellulose voorbehandel met gekonsentreerde alkali-dekristallisasie as grondstof, etanol as oplosmiddel en 2-chloorethanol as eterifisering
Die HEC met hoër MS is berei deur Alkali twee keer by te voeg en twee twee keer te esherifyer. Voeg 2 g dennehout alkali-sellulose in 'n vierhalie-kol, en voeg 'n sekere volume van 90% (volume fraksie) etanol, roer
Roer vir 'n periode om volledig te versprei, voeg dan 'n sekere hoeveelheid alkali by en verhit stadig, voeg 'n sekere volume van 2-
Chloorethanol, vir 'n periode van konstante temperatuur etervol en dan die oorblywende natriumhidroksied en 2-chloorethanol bygevoeg om eterifisering vir 'n periode van tyd voort te sit. behandel
Nadat die reaksie voltooi is, neutraliseer met 'n sekere hoeveelheid gletsersuur en filter uiteindelik 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 esherifyerende middel om voor te berei
Hecmc. Die spesifieke proses is: neem 'n sekere hoeveelheid HEC, plaas dit in 'n 100 ml vierhek met vier nek en voeg dan 'n sekere hoeveelheid volume by
90% etanol, roer meganies vir 'n periode om dit volledig verspreid te maak, voeg 'n sekere hoeveelheid alkali by na verhitting, en voeg stadig by
Natriumchlooroasetaat, die eterifikasie by konstante temperatuur eindig na 'n periode. Nadat die reaksie voltooi is, neutraliseer dit met gletser asynsuur om dit te neutraliseer, en gebruik dan 'n glasfilter (G3)
Na suigfiltrasie, was en droog.
Suiwering van sellulose -eters
In die voorbereidingsproses van sellulose-eter word sommige neweprodukte dikwels geproduseer, hoofsaaklik die anorganiese soutnatriumchloried en sommige ander
onsuiwerhede. Ten einde die kwaliteit van sellulose -eter te verbeter, is eenvoudige suiwering op die verkrygde sellulose -eter uitgevoer. Omdat hulle in water is
Daar is verskillende oplosbaarheid, dus gebruik die eksperiment 'n sekere volume fraksie van gehidreerde etanol om die voorbereide drie sellulose -eters te suiwer.
verandering.
Plaas die sellulose -etermonster wat met 'n sekere kwaliteit in 'n beker berei is, voeg 'n sekere hoeveelheid 80% etanol by wat voorverhit is tot 60 ℃ ~ 65 ℃, en handhaaf meganiese roer op 60 ℃ ~ 65 ℃ op 'n konstante temperatuurverhittingsmagnetiese roerder vir 10 ℃. min. Neem die supernatant om droog te word
Gebruik silwernitraat in 'n skoon beker om na te gaan vir chloriedione. As daar 'n wit neerslag is, filter dit deur 'n glasfilter en neem die vaste stof
Herhaal die vorige stappe vir die liggaamsdeel totdat die filtraat na die toevoeging van 1 druppel AgNO3 -oplossing geen wit neerslag het nie, dit wil sê, die suiwering en was is voltooi.
36
in (hoofsaaklik om die reaksie-neweproduk NaCl te verwyder). Na suigfiltrasie, droging, afkoeling tot kamertemperatuur en weeg.
Massa, g.
Toets- en karakteriseringsmetodes vir sellulose -eters
Bepaling van die graad van substitusie (DS) en molêre substitusie (MS)
Bepaling van DS: Weeg eerstens 0,2 g (akkuraat tot 0,1 mg) van die gesuiwerde en gedroogde sellulose -etermonster, los dit in
80 ml gedistilleerde water, geroer in 'n konstante temperatuurwaterbad op 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 standaardoplossing van swaelsuur in 'n beker met 'n pH -elektrode
Om die pH -meterlesing onder roerende toestande te titraat
Die titrasie eindig. Let op die volume swaelsuur -standaardoplossing wat tans 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 protonresonanspiek; is die intensiteit van die protonresonanspiek van 5 metiengroepe en een metileengroep op die sellulose -glukose -eenheid
Som.
Die toetsmetodes wat beskryf word 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-NMR
Die H NMR -spektrometer van HEC is gemeet deur AVANCE400 H NMR -spektrometer vervaardig deur Bruker.
Met behulp van gedeutereerde dimetielsulfoksied as oplosmiddel, is die oplossing deur vloeibare waterstof NMR -spektroskopie getoets. Die toetsfrekwensie was 75,5 MHz.
Warm, die oplossing is 0,5 ml.
3.3 Resultate en analise
3.3.1 Optimalisering van die CMC -voorbereidingsproses
Met behulp van die denne -sellulose wat in die tweede hoofstuk as die grondstof onttrek is, en natriumchloorasetaat as die eterifiserende middel gebruik, is die metode van enkele faktoreksperiment 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 is die ontleding van verskillende faktore.
Tabel 3.3 Aanvanklike faktorwaardes
Faktor Aanvanklike waarde
Voorbehandeling alkaliserende temperatuur/℃ 40
Voorbehandeling alkaliserende tyd/h 1
Voorbehandeling Soliede-vloeistofverhouding/(g/ml) 1:25
Voorbehandelingskonsentrasie/% 40
38
Die eerste fase eterifiseringstemperatuur/℃ 45
Eerste fase eterifiseringstyd/h 1
Tweede fase Etherification Temperatuur/℃ 70
Tweede fase eterifiseringstyd/h 1
Basis dosis in eterifiseringsfase/g 2
Bedrag van die etherifiserende agent in eterifiseringsfase/G 4.3
Etherified soliede-vloeistofverhouding/(g/ml) 1:15
3.3.1.1 Invloed van verskillende faktore op die CMC -substitusiegraad in voorbehandeling alkaliseringsfase
1. Die effek van voorbehandeling alkalisasietemperatuur op die substitusiegraad van CMC
Om die effek van voorbehandeling alkalisasietemperatuur op die mate van substitusie in die verkryde CMC te oorweeg, in die geval van die vasstelling van ander faktore as aanvanklike waardes,
Onder die omstandighede word die effek van voorbehandeling alkalisasietemperatuur op die CMC -substitusie -graad bespreek, en die resultate word in Fig.
Voorbehandeling alkaliserende temperatuur/℃
Effek van voorbehandeling alkaliserende temperatuur op die CMC -substitusiegraad
Daar kan gesien word dat die mate van vervanging van CMC toeneem met die toename in die voorbehandeling alkalisasietemperatuur, en die alkalisasietemperatuur 30 ° C is.
Bogenoemde substitusie daal met toenemende temperatuur. Dit is omdat die alkaliserende temperatuur te laag is, en die molekules minder aktief is en nie kan nie
Vernietig die kristallyne area van sellulose effektief, wat dit moeilik maak vir die eterifiserende middel om die binnekant van die sellulose in die eterifiseringsfase te betree, en die mate van reaksie is relatief hoog.
Laag, wat lei tot 'n laer mate van produkvervanging. Die alkalisasietemperatuur moet egter nie te hoog wees nie. Namate die temperatuur toeneem, onder die werking van hoë temperatuur en sterk alkali,
Sellulose is geneig tot oksidatiewe afbraak, en die mate van vervanging van die produk CMC neem af.
2. Invloed van voorbehandeling alkalinisasietyd op CMC -substitusiegraad
Onder die voorwaarde dat die voorbehandeling alkalisasietemperatuur 30 ° C is en ander faktore die aanvanklike waardes is, word die effek van voorbehandeling -alkaliseringstyd op CMC bespreek.
Die effek van vervanging. Mate van vervanging
Voorbehandeling alkaliserende tyd/h
Effek van voorbehandeling alkaliniseringstyd opCMCVervangingsgraad
Die bultingsproses self is relatief vinnig, maar die alkali -oplossing het 'n sekere diffusietyd in die vesel nodig.
Daar kan gesien word dat wanneer die alkalisasietyd 0,5-1,5 uur is, die substitusiegraad van die produk toeneem met die toename in alkalisasietyd.
Die mate van vervanging van die produk wat verkry is, was die hoogste toe die tyd 1,5 uur was, en die mate van vervanging het afgeneem met die toename in tyd na 1,5 uur. Dit kan
Dit kan wees omdat die infiltrasie van alkali tot sellulose aan die begin van alkalisering, met die verlenging van alkalisasietyd, meer voldoende is, sodat die vesel
Die prima struktuur is meer ontspanne, wat die eterifiserende middel en die aktiewe medium verhoog
Postyd: Apr-26-2024