1 Уводзіны
У цяперашні час асноўнай сыравінай выкарыстоўваецца пры падрыхтоўцыэфір цэлюлозыёсць бавоўна, і яе вытворчасць скарачаецца, і кошт таксама расце;
Больш за тое, звычайна выкарыстоўваюцца этэрыфікуючыя рэчывы, такія як хлоруксусная кіслата (высокатаксічны) і аксід этылену (канцэрагенны), таксама больш шкодныя для чалавечага арганізма і навакольнага асяроддзя. Кніга
У гэтай главе ў якасці сыравіны выкарыстоўваецца хваёвая цэлюлоза з адноснай чысцінёй больш за 90%, здабытая ў другой главе, а ў якасці заменнікаў выкарыстоўваюцца хлорацэтат натрыю і 2-хлорэтанол.
Выкарыстанне высокатаксічнай хлоруксусной кіслаты ў якасці эфірнага агента, аніёныкарбоксиметилцеллюлоза (CMC)былі атрыманы неионные гидроксиэтилцеллюлоза.
Цэлюлоза (HEC) і змешаная гидроксиэтилкарбоксиметилцеллюлоза (HECMC) тры эфіры цэлюлозы. адзінкавы фактар
Метады атрымання трох простых эфіраў цэлюлозы былі аптымізаваны з дапамогай эксперыментаў і артаганальных эксперыментаў, а сінтэзаваныя эфіры цэлюлозы характарызаваліся з дапамогай FT-IR, XRD, H-NMR і г.д.
Асновы этерификации цэлюлозы
Прынцып этэрыфікацыі цэлюлозы можна падзяліць на дзве часткі. Першая частка - гэта працэс ощелачивания, гэта значыць падчас рэакцыі ощелачивания цэлюлозы,
Раўнамерна дыспергаваныя ў растворы NaOH хваёвая цэлюлоза моцна набракае пад дзеяннем механічнага мяшання і пры пашырэнні вады
Вялікая колькасць малых малекул NaOH пранікала ўнутр хваёвай цэлюлозы і рэагавала з гідраксільнымі групамі на кольцы структурнай адзінкі глюкозы,
Утварае шчолачную цэлюлозу, актыўны цэнтр рэакцыі этэрыфікацыі.
Другая частка - гэта працэс этэрыфікацыі, гэта значыць рэакцыя паміж актыўным цэнтрам і хлорацэтатам натрыю або 2-хлорэтанолам у шчолачных умовах, у выніку чаго
У той жа час этэрыфікуючы агент хлорацэтат натрыю і 2-хлорэтанол таксама будуць вырабляць пэўную колькасць вады ў шчолачных умовах.
Пабочныя рэакцыі вырашаюцца для атрымання гліколят натрыю і этыленгліколь адпаведна.
2 Дэкрышталізацыйная папярэдняя апрацоўка сасновай цэлюлозы канцэнтраванай шчолаччу
Спачатку прыгатуйце пэўную канцэнтрацыю раствора NaOH з дэіянізаванай вадой. Затым пры пэўнай тэмпературы 2 г хваёвага валакна
Вітамін раствараюць у пэўным аб'ёме раствора NaOH, некаторы час змешваюць, а затым фільтруюць для выкарыстання.
Вытворца мадэляў інструментаў
Дакладны pH-метр
Магнітная мешалка з пастаяннай тэмпературай нагрэву калектара
Вакуумная сушыльная печ
Электронны баланс
Шматфункцыянальны вакуумны помпа цыркуляцыйнага тыпу
Інфрачырвоны спектрометр Фур'е
Рэнтгенаўскі дыфрактометр
Спектрометр ядзернага магнітнага рэзанансу
Кампанія Hangzhou Aolilong Instrument Co., Ltd.
Кампанія Hangzhou Huichuang Instrument Equipment Co., Ltd.
Кампанія Shanghai Jinghong Experimental Equipment Co., Ltd.
METTLER TOLEDO Instruments (Shanghai) Co., Ltd.
Hangzhou David Science and Education Instrument Co., Ltd.
Кампанія American Thermo Fisher Co., Ltd.
Кампанія American Thermoelectric Switzerland ARL
Швейцарская кампанія BRUKER
35
Падрыхтоўка КМЦ
Выкарыстанне шчолачнай цэлюлозы хваёвай драўніны, папярэдне апрацаванай дэкрышталізацыяй канцэнтраванай шчолачы, у якасці сыравіны, выкарыстанне этанолу ў якасці растваральніка і выкарыстанне хлорацэтату натрыю ў якасці этэрыфікацыі
КМЦ з больш высокай ДС рыхтавалі двойчы даданнем шчолачы і двойчы этэрыфікатара. Дадайце 2 г шчолачнай цэлюлозы сасновай драўніны ў чатырохгорлую колбу, затым дадайце пэўны аб'ём растваральніка этанолу і добра размяшайце на працягу 30 хвілін
аб, каб шчолачная цэлюлоза цалкам диспергировалась. Затым дадайце пэўную колькасць шчолачы і хлорацэтат натрыю для рэакцыі на працягу пэўнага перыяду часу пры пэўнай тэмпературы этэрыфікацыі
Праз некаторы час, другое даданне шчолачнага агента і хлорацэтату натрыю з наступнай этэрыфікацыяй на працягу пэўнага перыяду часу. Пасля заканчэння рэакцыі астудзіць і астудзіць, затым
Нейтралізуйце адпаведнай колькасцю ледзяной воцатнай кіслаты, потым фільтруйце на адсмоктванні, прамыйце і высушыце.
Падрыхтоўка ГЭК
Выкарыстанне шчолачнай цэлюлозы хваёвай драўніны, папярэдне апрацаванай дэкрышталізацыяй канцэнтраванай шчолачы, у якасці сыравіны, этанолу ў якасці растваральніка і 2-хлорэтанолу ў якасці этэрыфікацыі
ГЭЦ з больш высокай МС рыхтавалі двойчы даданнем шчолачы і двойчы этэрыфікатара. Дадайце 2 г сасновай шчолачнай цэлюлозы ў чатырохгорлую колбу і дадайце пэўны аб'ём 90% (аб'ёмная доля) этанолу, змяшайце
Змешвайце некаторы час, каб цалкам растварыцца, затым дадайце пэўную колькасць шчолачы і павольна нагрэйце, дадайце пэўны аб'ём 2-
Хларэтанол, этэрыфікуюць пры пастаяннай тэмпературы на працягу пэўнага перыяду часу, а затым дадаюць пакінуты гідраксід натрыю і 2-хлорэтанол, каб працягнуць этэрыфікацыю на працягу пэўнага перыяду часу. лячыць
Пасля завяршэння рэакцыі нейтралізуюць пэўнай колькасцю ледзяной воцатнай кіслаты і, нарэшце, фільтруюць праз шкляны фільтр (G3), прамываюць і высушваюць.
Падрыхтоўка HEMCC
Выкарыстанне ГЭЦ, атрыманага ў 3.2.3.4, у якасці сыравіны, этанолу ў якасці рэакцыйнай асяроддзя і хлорацэтату натрыю ў якасці этэрыфікатара для падрыхтоўкі
HECMC. Канкрэтны працэс: вазьміце пэўную колькасць ГЭЦ, пакладзеце яго ў чатырохгорлую колбу на 100 мл, а затым дадайце пэўную колькасць аб'ёму
90% этанол, механічна змяшаць на працягу перыяду часу, каб ён цалкам дыспергаваны, дадаць пэўную колькасць шчолачы пасля награвання і павольна дадаць
Хларацэтат натрыю, этэрыфікацыя пры пастаяннай тэмпературы заканчваецца праз некаторы час. Пасля завяршэння рэакцыі нейтралізуйце яе ледзяной воцатнай кіслатой, а затым выкарыстоўвайце шкляны фільтр (G3)
Пасля адсмоктвання фільтруюць, прамываюць і высушваюць.
Ачыстка эфіраў цэлюлозы
У працэсе падрыхтоўкі эфіру цэлюлозы часта ўтвараюцца некаторыя пабочныя прадукты, у асноўным неарганічная соль хларыд натрыю і некаторыя іншыя
прымешак. Для паляпшэння якасці эфіру цэлюлозы была праведзена простая ачыстка атрыманага эфіру цэлюлозы. бо яны ў вадзе
Ёсць розная растваральнасць, таму ў эксперыменце выкарыстоўваецца пэўная аб'ёмная доля гидратированного этанолу для ачысткі падрыхтаваных трох эфіраў цэлюлозы.
змяніць.
Змесціце ўзор эфіру цэлюлозы, падрыхтаваны з пэўнай якасцю, у шклянку, дадайце пэўную колькасць 80% этанолу, які быў папярэдне нагрэты да 60 ℃ ~ 65 ℃, і падтрымлівайце механічнае мяшанне пры 60 ℃ ~ 65 ℃ на магнітнай мешалцы з нагрэвам пры пастаяннай тэмпературы. на 10 ℃. мін. Вазьміце супернатант сушыцца
У чыстым шклянцы выкарыстоўвайце нітрат срэбра, каб праверыць наяўнасць іёнаў хларыду. Пры выпадзенні белага асадка фільтруюць праз шкляны фільтр і адбіраюць цвёрдае рэчыва
Паўтарыце папярэднія крокі для часткі цела, пакуль фільтрат пасля дадання 1 кроплі раствора AgNO3 не застанецца белым асадкам, гэта значыць ачыстка і прамыванне завершаны.
36
у (у асноўным для выдалення пабочнага прадукту рэакцыі NaCl). Пасля адсмоктвання фільтруюць, сушаць, астуджаюць да пакаёвай тэмпературы і ўзважваюць.
маса, г.
Метады выпрабаванняў і характарыстык простых эфіраў цэлюлозы
Вызначэнне ступені замяшчэння (DS) і малярнай ступені замяшчэння (MS)
Вызначэнне DS: спачатку ўзважыць 0,2 г (з дакладнасцю да 0,1 мг) вычышчанага і высушанага ўзору эфіру цэлюлозы, растварыць яго ў
80 мл дыстыляванай вады, змешваюць на вадзяной лазні з пастаяннай тэмпературай пры 30 ℃ ~ 40 ℃ на працягу 10 хвілін. Затым адкарэктуйце растворам сернай кіслаты або растворам NaOH
рн раствора, пакуль рн раствора не стане 8. Затым у шклянку, абсталяваную электродам рН-метра, выкарыстоўваюць стандартны раствор сернай кіслаты.
Для тытравання пры мяшанні назірайце за паказаннямі pH-метра падчас тытравання, калі значэнне pH раствора будзе даведзена да 3,74,
Тытраванне заканчваецца. Звярніце ўвагу на аб'ём стандартнага раствора сернай кіслаты, які выкарыстоўваецца ў гэты час.
Пакаленне:
Сума верхніх пратонных лікаў і гідраксіэтыльнай групы
Стаўленне колькасці верхніх пратонаў; I7 - маса метыленавай групы гідраксіэтыльнай групы
Інтэнсіўнасць піка пратоннага рэзанансу; гэта інтэнсіўнасць піка пратоннага рэзанансу 5 метынавых груп і адной метыленавай групы на адзінцы глюкозы цэлюлозы
Сума.
Метады выпрабаванняў, апісаныя для тэставання інфрачырвоных характарыстык трох простых эфіраў цэлюлозы CMC, HEC і HEECMC
Закон
3.2.4.3 XRD тэст
Тэст рэнтгенаграфічнай дыфракцыі трох простых эфіраў цэлюлозы CMC, HEC і HEECMC
апісаны метад выпрабаванняў.
3.2.4.4 Тэставанне Н-ЯМР
H ЯМР спектрометр HEC быў вымераны Avance400 H ЯМР спектрометр вытворчасці BRUKER.
Выкарыстоўваючы ў якасці растваральніка дейтерированный диметилсульфоксид, раствор быў правераны спектраскапіяй ЯМР на вадкім вадародзе. Тэставая частата складала 75,5 МГц.
Цёплы, раствор - 0,5 мл.
3.3 Вынікі і аналіз
3.3.1 Аптымізацыя працэсу падрыхтоўкі КМЦ
З выкарыстаннем хваёвай цэлюлозы, экстрагаванай у другім раздзеле ў якасці сыравіны, і з выкарыстаннем хлорацэтату натрыю ў якасці этэрыфікатара, быў прыняты метад эксперыменту з адным фактарам,
Працэс падрыхтоўкі CMC быў аптымізаваны, і пачатковыя зменныя эксперыменту былі ўстаноўлены, як паказана ў табліцы 3.3. Ніжэй прыведзены працэс падрыхтоўкі HEC
У мастацтве аналіз розных фактараў.
Табліца 3.3 Пачатковыя значэнні фактараў
Фактар Пачатковае значэнне
Тэмпература подщелачивания папярэдняй апрацоўкі/℃ 40
Час подщелачивания папярэдняй апрацоўкі/г 1
Суадносіны цвёрдага рэчыва і вадкасці перад апрацоўкай/(г/мл) 1:25
Канцэнтрацыя шчолаку перад апрацоўкай/% 40
38
Тэмпература этэрыфікацыі першай стадыі/℃ 45
Час этэрыфікацыі першай ступені/г 1
Тэмпература этэрыфікацыі другой стадыі/℃ 70
Час этэрыфікацыі другой ступені/гадз 1
Базавая дазоўка ў стадыі этэрыфікацыі/г 2
Колькасць этэрыфікатара ў стадыі этэрыфікацыі/г 4.3
Суадносіны этэрыфікаванага цвёрдага рэчыва і вадкасці/(г/мл) 1:15
3.3.1.1 Уплыў розных фактараў на ступень замяшчэння КМЦ на этапе подщелачивания перад апрацоўкай
1. Уплыў тэмпературы подщелачивания папярэдняй апрацоўкі на ступень замяшчэння CMC
Каб улічыць уплыў тэмпературы подщелачивания папярэдняй апрацоўкі на ступень замяшчэння ў атрыманай КМЦ, у выпадку фіксацыі іншых фактараў у якасці зыходных значэнняў,
У гэтых умовах абмяркоўваецца ўплыў тэмпературы подщелачивания папярэдняй апрацоўкі на ступень замяшчэння CMC, і вынікі паказаны на мал.
Тэмпература подщелачивания папярэдняй апрацоўкі/℃
Уплыў тэмпературы подщелачивания папярэдняй апрацоўкі на ступень замяшчэння CMC
Відаць, што ступень замяшчэння CMC павялічваецца з павелічэннем тэмпературы подщелачивания папярэдняй апрацоўкі, а тэмпература подщелачивания складае 30 °C.
Вышэйзгаданыя ступені замяшчэння памяншаюцца з павышэннем тэмпературы. Гэта адбываецца таму, што тэмпература подщелачивания занадта нізкая, і малекулы менш актыўныя і не могуць
Эфектыўна разбурае крышталічную вобласць цэлюлозы, што абцяжарвае пранікненне этэрыфікатара ўнутр цэлюлозы на стадыі этэрыфікацыі, і ступень рэакцыі адносна высокая.
нізкі, што прыводзіць да больш нізкай ступені замены прадукту. Аднак тэмпература подщелачивания не павінна быць занадта высокай. Па меры павышэння тэмпературы пад дзеяннем высокай тэмпературы і моцнай шчолачы,
Цэлюлоза схільная да акісляльнай дэструкцыі, і ступень замяшчэння прадукту КМЦ зніжаецца.
2. Уплыў часу подщелачивания папярэдняй апрацоўкі на ступень замяшчэння CMC
Пры ўмове, што тэмпература подщелачивания папярэдняй апрацоўкі складае 30 °C і іншыя фактары з'яўляюцца пачатковымі значэннямі, абмяркоўваецца ўплыў часу подщелачивания папярэдняй апрацоўкі на CMC.
Эфект замяшчэння. Ступень замяшчэння
Час подщелачивания папярэдняй апрацоўкі/гадз
Уплыў часу подщелачивания папярэдняй апрацоўкі наCMCступень замяшчэння
Сам працэс аб'ёму адносна хуткі, але раствор шчолачы патрабуе пэўнага часу дыфузіі ў валакне.
Відаць, што калі час подщелачивания складае 0,5-1,5 ч, ступень замяшчэння прадукту ўзрастае з павелічэннем часу подщелачивания.
Ступень замяшчэння атрыманага прадукту была найбольшай, калі час складаў 1,5 гадзіны, і ступень замяшчэння зніжалася з павелічэннем часу пасля 1,5 гадзіны. Гэта можа
Гэта можа быць таму, што ў пачатку подщелачивания, з падаўжэннем часу подщелачивания, пранікненне шчолачы ў цэлюлозу больш дастаткова, так што абалоніна
Асноўная структура больш расслабленая, павялічваючы этэрыфікуючы агент і актыўнае асяроддзе
Час публікацыі: 26 красавіка 2024 г