تحضير إثيرات السليلوز

1 مقدمة

في الوقت الحاضر، المواد الخام الرئيسية المستخدمة في إعدادالأثير السليلوزوهو القطن، وإنتاجه يتراجع، وسعره يرتفع أيضاً؛

علاوة على ذلك، فإن عوامل الإيثر شائعة الاستخدام مثل حمض الكلوروسيتيك (شديد السمية) وأكسيد الإيثيلين (المسبب للسرطان) هي أيضًا أكثر ضررًا على جسم الإنسان والبيئة. كتاب

في هذا الفصل يستخدم سليلوز الصنوبر ذو النقاوة النسبية أكثر من 90% المستخرج في الفصل الثاني كمادة خام، ويستخدم كلورو أسيتات الصوديوم و2-كلور إيثانول كبدائل.

استخدام حمض الكلوروسيتيك عالي السمية كعامل إثير أنيونيكربوكسي ميثيل السليلوز (CMC)تم تحضير هيدروكسي إيثيل السليلوز غير الأيوني.

السليلوز (HEC) وهيدروكسي إيثيل كربوكسي ميثيل السليلوز المختلط (HECMC) ثلاثة إثيرات السليلوز. عامل واحد

تم تحسين تقنيات تحضير ثلاثة إيثرات السليلوز عن طريق التجارب والتجارب المتعامدة، وتم تشخيص إثيرات السليلوز المركبة بواسطة FT-IR، XRD، H-NMR، إلخ.

أساسيات أثير السليلوز

يمكن تقسيم مبدأ أثير السليلوز إلى قسمين. الجزء الأول هو عملية القلونة، أي أثناء تفاعل قلونة السليلوز،

ينتشر سليلوز الصنوبر بالتساوي في محلول NaOH، ويتضخم بعنف تحت تأثير التحريك الميكانيكي، ومع تمدد الماء

تغلغلت كمية كبيرة من جزيئات NaOH الصغيرة داخل سليلوز الصنوبر، وتفاعلت مع مجموعات الهيدروكسيل الموجودة على حلقة الوحدة الهيكلية للجلوكوز،

يولد السليلوز القلوي، المركز النشط لتفاعل الأثير.

الجزء الثاني هو عملية الأثير أي التفاعل بين المركز النشط وكلورو أسيتات الصوديوم أو 2- كلورو إيثانول تحت الظروف القلوية وينتج عن ذلك

وفي الوقت نفسه، فإن عامل الإثير كلورو أسيتات الصوديوم و2-كلورويثانول سوف ينتج أيضًا درجة معينة من الماء في ظل الظروف القلوية.

يتم حل التفاعلات الجانبية لتوليد جليكولات الصوديوم وإيثيلين جلايكول، على التوالي.

2 المعالجة المسبقة لإزالة التبلور القلوي المركز لسليلوز الصنوبر

أولاً، قم بإعداد تركيز معين من محلول NaOH مع الماء منزوع الأيونات. ثم، عند درجة حرارة معينة، 2 جرام من ألياف الصنوبر

يتم إذابة الفيتامين في حجم معين من محلول NaOH، ويقلب لفترة من الوقت، ثم يتم تصفيته للاستخدام.

الشركة المصنعة لنموذج الأداة

مقياس درجة الحموضة الدقيق

جامع نوع درجة حرارة ثابتة التدفئة النمام المغناطيسي

فرن تجفيف الفراغ

التوازن الإلكتروني

تعميم نوع المياه مضخة فراغ متعددة الأغراض

فورييه تحويل مطياف الأشعة تحت الحمراء

مقياس حيود الأشعة السينية

مطياف الرنين المغناطيسي النووي

هانغتشو أوليلونج صك المحدودة

هانغتشو Huichuang معدات الصك المحدودة

شركة شنغهاي جينغهونغ للمعدات التجريبية المحدودة

شركة METTLER TOLEDO Instruments (شنغهاي) المحدودة

شركة هانغتشو ديفيد للعلوم والتعليم المحدودة

شركة ثيرمو فيشر الأمريكية المحدودة

شركة ARL الأمريكية الحرارية السويسرية

شركة بروكر السويسرية

35

إعداد CMCs

استخدام السليلوز القلوي من خشب الصنوبر المعالج مسبقًا بواسطة إزالة التبلور القلوي المركز كمادة خام، واستخدام الإيثانول كمذيب واستخدام كلورو أسيتات الصوديوم كأثير.

تم تحضير CMC مع DS الأعلى عن طريق إضافة القلويات مرتين وعامل الإثير مرتين. أضف 2 جرام من السليلوز القلوي من خشب الصنوبر إلى الدورق ذو الأربع رقاب، ثم أضف كمية معينة من مذيب الإيثانول، وحركه جيدًا لمدة 30 دقيقة.

حول، بحيث يتم تشتيت السليلوز القلوي بالكامل. ثم أضف كمية معينة من العامل القلوي وكلورو أسيتات الصوديوم للتفاعل لفترة من الوقت عند درجة حرارة أثير معينة

بعد مرور الوقت، تتم إضافة عامل قلوي مرة أخرى وكلورو أسيتات الصوديوم متبوعًا بالإيثر لفترة من الوقت. بعد انتهاء التفاعل، يبرد ثم يبرد

قم بتحييده بكمية مناسبة من حمض الأسيتيك الجليدي، ثم قم بتصفية الشفط، ثم اغسله وجففه.

إعداد HECs

استخدام السليلوز القلوي من خشب الصنوبر المعالج مسبقًا بإزالة التبلور القلوي المركز كمادة خام، والإيثانول كمذيب و2-كلوروإيثانول كأثير.

تم تحضير HEC ذو MS الأعلى عن طريق إضافة القلويات مرتين وعامل الإثير مرتين. أضف 2 جرام من السليلوز القلوي من خشب الصنوبر إلى دورق ذو أربع رقاب، وأضف حجمًا معينًا من 90% (جزء حجمي) من الإيثانول، وحركه

حركه لفترة من الوقت حتى يتفرق تمامًا، ثم أضف كمية معينة من القلويات، وسخنه ببطء، أضف حجمًا معينًا من 2-

يتم أثير الكلورويثانول عند درجة حرارة ثابتة لفترة من الوقت، ثم يضاف هيدروكسيد الصوديوم المتبقي و2-كلورويثانول لمواصلة الأثير لفترة من الزمن. يعامل

بعد اكتمال التفاعل، قم بالتعادل باستخدام كمية معينة من حمض الأسيتيك الجليدي، ثم قم بالتصفية أخيرًا باستخدام مرشح زجاجي (G3)، واغسل، وجفف.

إعداد هيمكك

استخدام HEC المحضر في 3.2.3.4 كمادة خام، والإيثانول كوسط التفاعل، وكلوروآسيتات الصوديوم كعامل الأثير للتحضير

هيكمك. العملية المحددة هي: أخذ كمية معينة من HEC، ووضعها في دورق ذو أربع رقاب سعة 100 مل، ثم إضافة كمية معينة من الحجم.

90% من الإيثانول، يقلب ميكانيكيًا لفترة من الوقت لجعله مشتتًا بالكامل، ويضاف كمية معينة من القلويات بعد التسخين، ويضاف ببطء

كلورو أسيتات الصوديوم، وينتهي الأثير عند درجة حرارة ثابتة بعد فترة من الزمن. بعد اكتمال التفاعل، قم بتحييده باستخدام حمض الأسيتيك الجليدي لتحييده، ثم استخدم مرشحًا زجاجيًا (G3)

بعد الترشيح بالشفط والغسيل والتجفيف.

تنقية اثيرات السليلوز

في عملية تحضير إيثر السليولوز، غالباً ما يتم إنتاج بعض المنتجات الثانوية، وبشكل رئيسي ملح كلوريد الصوديوم غير العضوي وبعض المنتجات الأخرى.

الشوائب. من أجل تحسين جودة إيثر السليلوز، تم إجراء تنقية بسيطة على إيثر السليلوز الذي تم الحصول عليه. لأنهم في الماء

هناك قابلية ذوبان مختلفة، لذلك تستخدم التجربة جزءًا حجميًا معينًا من الإيثانول المائي لتنقية إيثرات السليلوز الثلاثة المحضرة.

يتغير.

ضع عينة إيثر السليلوز المعدة بجودة معينة في كوب، وأضف كمية معينة من 80٪ من الإيثانول الذي تم تسخينه مسبقًا إلى 60 درجة مئوية ~ 65 درجة مئوية، وحافظ على التحريك الميكانيكي عند 60 درجة مئوية ~ 65 درجة مئوية على محرك مغناطيسي لتسخين درجة حرارة ثابتة لمدة 10 درجة مئوية. دقيقة. خذ المادة طافية لتجف

في كوب نظيف، استخدم نترات الفضة للتحقق من وجود أيونات الكلوريد. إذا كان هناك راسب أبيض، قم بتصفيته من خلال مرشح زجاجي وأخذ المادة الصلبة

كرر الخطوات السابقة لجزء الجسم، حتى لا يحتوي الراشح بعد إضافة قطرة واحدة من محلول AgNO3 على راسب أبيض، أي تكتمل عملية التنقية والغسل.

36

إلى (بشكل رئيسي لإزالة المنتج الثانوي للتفاعل NaCl). بعد الترشيح بالشفط والتجفيف والتبريد إلى درجة حرارة الغرفة والوزن.

الكتلة، ز.

طرق اختبار وتوصيف إثيرات السليلوز

تحديد درجة الاستبدال (DS) ودرجة الاستبدال المولية (MS)

تحديد DS: أولاً، قم بوزن 0.2 جم (بدقة إلى 0.1 مجم) من عينة إيثر السليلوز المنقى والمجفف، ثم قم بإذابتها في

80 مل من الماء المقطر، يقلب في حمام مائي بدرجة حرارة ثابتة عند 30 درجة مئوية إلى 40 درجة مئوية لمدة 10 دقائق. ثم اضبطه بمحلول حمض الكبريتيك أو محلول NaOH

الرقم الهيدروجيني للمحلول حتى يصبح الرقم الهيدروجيني للمحلول 8. ثم في كوب مجهز بمقطب لقياس الرقم الهيدروجيني، استخدم محلولًا قياسيًا من حمض الكبريتيك

للمعايرة، في ظل ظروف التحريك، راقب قراءة مقياس الأس الهيدروجيني أثناء المعايرة، عندما يتم ضبط قيمة الأس الهيدروجيني للمحلول إلى 3.74،

تنتهي المعايرة. لاحظ حجم محلول حامض الكبريتيك القياسي المستخدم في هذا الوقت.

جيل:

مجموع أعداد البروتونات العلوية ومجموعة الهيدروكسي إيثيل

نسبة عدد البروتونات العلوية؛ I7 هي كتلة مجموعة الميثيلين في مجموعة الهيدروكسي إيثيل

شدة ذروة رنين البروتون؛ هي شدة ذروة رنين البروتون لخمس مجموعات ميثيلين ومجموعة ميثيلين واحدة على وحدة الجلوكوز السليلوزية

مجموع.

طرق الاختبار الموضحة لاختبار توصيف الأشعة تحت الحمراء لإثيرات السليلوز الثلاثة CMC، وHEC، وHEECMC

قانون

3.2.4.3 اختبار الأشعة السينية

اختبار توصيف تحليل حيود الأشعة السينية لثلاثة إيثرات السليلوز CMC، وHEC، وHEECMC

طريقة الاختبار الموضحة.

3.2.4.4 اختبار H-NMR

تم قياس مطياف H NMR لـ HEC بواسطة مطياف Avance400 H NMR من إنتاج BRUKER.

باستخدام ثنائي ميثيل سلفوكسيد المخفف كمذيب، تم اختبار المحلول بواسطة التحليل الطيفي للرنين المغناطيسي النووي للهيدروجين السائل. كان تردد الاختبار 75.5 ميجا هرتز.

دافئ، الحل هو 0.5 مل.

3.3 النتائج والتحليل

3.3.1 تحسين عملية إعداد CMC

باستخدام سليلوز الصنوبر المستخرج في الفصل الثاني كمادة خام، واستخدام كلورو أسيتات الصوديوم كعامل أثير، تم اعتماد طريقة تجربة العامل الواحد،

تم تحسين عملية تحضير CMC، وتم تعيين المتغيرات الأولية للتجربة كما هو موضح في الجدول 3.3. فيما يلي عملية إعداد HEC

في الفن، تحليل العوامل المختلفة.

الجدول 3.3 قيم العوامل الأولية

عامل القيمة الأولية

درجة حرارة المعالجة القلوية / 40 درجة

وقت القلوية للمعالجة المسبقة/ساعة 1

المعالجة المسبقة لنسبة المواد الصلبة إلى السائلة/(جم/مل) 1:25

تركيز الغسول المعالج مسبقًا/% 40

38

المرحلة الأولى درجة حرارة الأثير / 45 درجة مئوية

زمن الأثير في المرحلة الأولى/ساعة 1

درجة حرارة الأثير في المرحلة الثانية / 70 درجة مئوية

زمن الأثير للمرحلة الثانية/ساعة 1

الجرعة الأساسية في مرحلة الأثير / جم 2

كمية عامل الأثير في مرحلة الأثير / جم 4.3

نسبة المادة الصلبة إلى السائلة/(جم/مل) 1:15

3.3.1.1 تأثير العوامل المختلفة على درجة استبدال CMC في مرحلة القلونة المعالجة المسبقة

1. تأثير درجة حرارة القلونة المعالجة على درجة استبدال CMC

من أجل النظر في تأثير درجة حرارة القلونة المعالجة على درجة الاستبدال في CMC التي تم الحصول عليها، في حالة تثبيت العوامل الأخرى كقيم أولية،

في ظل هذه الظروف، تمت مناقشة تأثير درجة حرارة قلونة المعالجة المسبقة على درجة استبدال CMC، وتظهر النتائج في الشكل 1.

المعالجة المسبقة لدرجات الحرارة القلوية/درجة مئوية

تأثير درجة حرارة المعالجة القلوية على درجة استبدال CMC

ويمكن ملاحظة أن درجة استبدال CMC تزداد مع زيادة درجة حرارة القلونة المعالجة، ودرجة حرارة القلونة هي 30 درجة مئوية.

تنخفض درجات الاستبدال المذكورة أعلاه مع زيادة درجة الحرارة. وذلك لأن درجة حرارة القلوية منخفضة جدًا، وتكون الجزيئات أقل نشاطًا وغير قادرة على ذلك

تدمير المنطقة البلورية من السليلوز بشكل فعال، مما يجعل من الصعب على عامل الأثير أن يدخل إلى داخل السليلوز في مرحلة الأثير، وتكون درجة التفاعل عالية نسبيًا.

منخفضة، مما يؤدي إلى انخفاض درجة استبدال المنتج. ومع ذلك، لا ينبغي أن تكون درجة حرارة القلونة مرتفعة جدا. مع ارتفاع درجة الحرارة، تحت تأثير ارتفاع درجة الحرارة والقلويات القوية،

السليلوز عرضة للتحلل التأكسدي، وتنخفض درجة استبدال المنتج CMC.

2. تأثير زمن القلوية المعالجة على درجة استبدال CMC

بشرط أن تكون درجة حرارة القلونة المعالجة المسبقة 30 درجة مئوية والعوامل الأخرى هي القيم الأولية، تتم مناقشة تأثير وقت القلونة المعالجة المسبقة على CMC.

تأثير الاستبدال. درجة الاستبدال

وقت المعالجة القلوية / ساعة

تأثير زمن القلوية للمعالجة المسبقةسي إم سيدرجة الاستبدال

عملية الانتفاخ نفسها سريعة نسبيًا، لكن المحلول القلوي يحتاج إلى وقت انتشار معين في الألياف.

يمكن ملاحظة أنه عندما يكون وقت القلونة 0.5-1.5 ساعة، فإن درجة استبدال المنتج تزداد مع زيادة وقت القلونة.

كانت درجة استبدال المنتج التي تم الحصول عليها هي الأعلى عندما كان الوقت 1.5 ساعة، وانخفضت درجة الاستبدال مع زيادة الوقت بعد 1.5 ساعة. هذا يمكن

قد يكون ذلك لأنه في بداية القلوية، مع إطالة وقت القلوية، يكون تسلل القلويات إلى السليلوز أكثر كافية، بحيث تكون الألياف

الهيكل الأساسي أكثر استرخاءً، مما يزيد من عامل الأثير والوسيط النشط