1 Въведение
Понастоящем основната суровина, използвана при подготовката нацелулозен етере памук, а продукцията му намалява, а цената също се повишава;
Освен това, често използваните етеризиращи агенти като хлорооцетна киселина (силно токсична) и етилен оксид (канцерогенен) също са по -вредни за човешкото тяло и околната среда. Книга
В тази глава Pine целулозата с относителна чистота над 90%, извлечена във втората глава, се използва като суровина, а натриевият хлороацетат и 2-хлороетанол се използват като заместители.
Използване на силно токсична хлорооцетна киселина като етеризиращо средство, анионкарбоксиметил целулоза (CMC), се приготвят неионна хидроксиетил целулоза.
Целулоза (HEC) и смесена хидроксиетил карбоксиметил целулоза (HECMC) три целулозни етери. Единичен фактор
Техниките за приготвяне на три целулозни етери бяха оптимизирани с помощта на експерименти и ортогонални експерименти, а синтезираните целулозни етери се характеризират с FT-IR, XRD, H-NMR и др.
Основи на целулозната етерификация
Принципът на целулозната етерификация може да бъде разделен на две части. Първата част е процесът на алкализация, тоест по време на реакцията на алкализиране на целулозата,
Равномерно разпръснати в разтвор на NaOH, боровата целулоза набъбва насила под действието на механично разбъркване и с разширяването на водата
Голямо количество NaOH малки молекули проникваха във вътрешността на боровата целулоза и реагираха с хидроксилните групи на пръстена на структурната единица на глюкозата,
Генерира алкална целулоза, активният център на реакцията на етерификация.
Втората част е процесът на етерификация, тоест реакцията между активния център и натриев хлороацетат или 2-хлороетанол при алкални условия, което води до
В същото време етеризиращият агент натриев хлороацетат и 2-хлороетанол също ще произвеждат определена степен на вода при алкални условия.
Страничните реакции се разрешават за генериране на натриев гликолат и етилен гликол, съответно.
2 Концентрирана алкална декристализация Предварително обработка на борова целулоза
Първо, пригответе определена концентрация на разтвор на NaOH с дейонизирана вода. След това, при определена температура, 2G борово влакно
Витаминът се разтваря в определен обем на разтвор на NaOH, разбърква се за определен период от време и след това се филтрира за употреба.
Производител на инструмента за инструменти
Прецизна pH метър
Колектор тип постоянна температура нагряване на магнитна бъркалка
Вакуумна сушене на фурна
Електронен баланс
Циркулираща вода с многоцелева вакуумна помпа
Инфрачервен спектрометър за трансформация на Фурие
Рентгенов дифрактометър
Ядрен магнитен резонансен спектрометър
Hangzhou Aolilong Instrument Co., Ltd.
Hangzhou Huichuang Instrument Equipment Co., Ltd.
Шанхай Джингхонг Експериментално оборудване Co., Ltd.
Mettler Toledo Instruments (Shanghai) Co., Ltd.
Hangzhou David Science and Education Co., Ltd.
American Thermo Fisher Co., Ltd.
Американска термоелектрическа компания ARL Company
Швейцарска компания Bruker
35
Подготовка на CMCS
Използване на борова дървесна алкална целулоза, предварително обработена чрез концентрирана алкална декристализация като суровина, използване на етанол като разтворител и използване на натриев хлороацетат като етерификация
CMC с по -висок DS се приготвя чрез добавяне на алкални два пъти и етеризиращо средство два пъти. Добавете 2G борова дървесна алкална целулоза в четири-декорираната колба, след това добавете определен обем етанол разтворител и разбъркайте добре за 30 минути
около, така че алкалната целулоза да бъде напълно разпръсната. След това добавете определено количество алкален агент и натриев хлороацетат, за да реагирате за определен период от време при определена температура на етерификация
След време, второ добавяне на алкален агент и натриев хлороацетат, последвано от етерифика за определен период от време. След като реакцията приключи, охладете и охладете, след това
Неутрализирайте с подходящо количество ледникова оцетна киселина, след това засмукващ филтър, измийте и изсъхнете.
Подготовка на HECS
Използване на борово дърво алкална целулоза, предварително обработена с концентрирана алкална декристализация като суровина, етанол като разтворител и 2-хлороетанол като етерификация
HEC с по -висока МС се приготвя чрез добавяне на алкали два пъти и етеризиращо средство два пъти. Добавете 2G борова алкална целулоза в борова дървесина в колба с четири деколте и добавете определен обем от 90% (обемна фракция) етанол, разбъркайте
Разбъркайте за период от време, за да се разпръсне напълно, след това добавете определено количество алкали и бавно загрейте, добавете определен обем от 2-
Хлороетанол, етеризиран при постоянна температура за определен период от време и след това добави останалия натриев хидроксид и 2-хлороетанол, за да продължи етерификацията за определен период от време. лечение
След завършването на реакцията неутрализирайте с определено количество ледникова оцетна киселина и накрая филтрирайте със стъклен филтър (G3), измийте и сухо.
Подготовка на HEMCC
Използване на HEC, приготвен в 3.2.3.4 като суровина, етанол като реакционна среда и натриев хлороацетат като етеризиращ агент за приготвяне
Hecmc. Специфичният процес е: Вземете определено количество HEC, поставете го в 100 ml колба с четири деколте и след това добавете определено количество обем
90% етанол, механично разбърквайте за определен период от време, за да го разпръсне напълно, добавете определено количество алкали след нагряване и бавно добавете
Натриев хлороацетат, етерификацията при постоянна температура завършва след определен период от време. След завършването на реакцията го неутрализирайте с ледникова оцетна киселина, за да я неутрализирате, след това използвайте стъклен филтър (G3)
След засмукване на филтриране, измиване и сушене.
Пречистване на целулозните етери
В процеса на получаване на целулозен етер често се произвеждат някои странични продукти, главно неорганичен сол натриев хлорид и някои други
примеси. За да се подобри качеството на целулозния етер, се извършва просто пречистване върху получения целулозен етер. Защото са във вода
Има различна разтворимост, така че експериментът използва определена обемна фракция от хидратиран етанол, за да пречисти приготвените три целулозни етери.
промяна.
Поставете пробата за целулозен етер, приготвена с определено качество в чаша, добавете определено количество 80% етанол, което е предварително загрято до 60 ℃ ~ 65 ℃, и поддържайте механично разбъркване при 60 ℃ ~ 65 ℃ върху постоянна температура на отопление с магнитна бъркалка за 10 ℃. Мин. Вземете супернатантата да изсъхне
В чиста чаша използвайте сребърен нитрат, за да проверите за хлоридни йони. Ако има бяла утайка, филтрирайте я през стъклен филтър и вземете твърдото вещество
Повторете предишните стъпки за частта на тялото, докато филтратът след добавяне на 1 капка разтвор на AgNO3 няма бяла утайка, тоест пречистването и промиването са завършени.
36
в (главно за отстраняване на реакционния страничен продукт NaCl). След засмукване на филтриране, изсушаване, охлаждане до стайна температура и претегляне.
маса, g.
Методи за тестване и характеристика на целулозните етери
Определяне на степента на заместване (DS) и моларна степен на заместване (MS)
Определяне на DS: Първо, тегло 0,2 g (точна до 0,1 mg) от пречистената и изсушена целулозна етерна проба, разтворете я в
80ml дестилирана вода, разбъркана в водна баня с постоянна температура при 30 ℃ ~ 40 ℃ за 10 минути. След това се регулирайте със разтвор на сярна киселина или разтвор на NaOH
рН на разтвора, докато pH на разтвора е 8. След това в чаша, оборудвана с електрод на метри, използвайте стандартен разтвор на сярна киселина
За да се титрира, при условия на разбъркване, наблюдавайте отчитането на PH -метър по време на титриране, когато стойността на pH на разтвора се регулира на 3.74,
Титруването завършва. Обърнете внимание на обема на стандартния разтвор на сярна киселина, използван в този момент.
Поколение:
Сумата от горните протонови числа и хидроксиетилната група
Съотношението на броя на горните протони; I7 е масата на метиленовата група в хидроксиетилната група
Интензивност на пика на протонния резонанс; е интензивността на пика на протонен резонанс на 5 метинови групи и една метиленова група върху целулозната глюкозна единица
Сума.
Тестовите методи, описани за инфрачервеното тестване на характеристиката на трите целулозни етери CMC, HEC и HEECMC
Закон
3.2.4.3 XRD тест
Тест за характеристика на рентгенов дифракционен анализ на три целулозни етери CMC, HEC и HEECMC
описаният метод на изпитване.
3.2.4.4 Тестване на H-NMR
H NMR спектромерът на HEC се измерва с Avance400 H NMR спектрометър, произведен от Bruker.
Използвайки деутериран диметил сулфоксид като разтворител, разтворът се тества чрез течен водород ЯМР спектроскопия. Тестовата честота беше 75,5MHz.
Топло, разтворът е 0,5ml.
3.3 Резултати и анализ
3.3.1 Оптимизация на процеса на подготовка на CMC
Използвайки боровата целулоза, извлечена във втората глава като суровина, и използване на натриев хлороацетат като етеризиращ агент, методът на експеримента с единичен фактор беше приет,
Процесът на подготовка на CMC беше оптимизиран и първоначалните променливи на експеримента бяха зададени, както е показано в таблица 3.3. По -долу е процесът на подготовка на HEC
В изкуството анализът на различни фактори.
Таблица 3.3 Първоначални стойности на фактора
Фактор Начална стойност
Алкализираща температура на предварително лечение/℃ 40
Алкализиране на предварително лечение/H 1
Съотношение на твърда течност на предварително лечение/(g/ml) 1:25
Концентрация на луга за предварително лечение/% 40
38
Първият етап температура на ефириране/℃ 45
Време за етерификация на първи етап/H 1
Температура на етерификация на втори етап/℃ 70
Време за етерификация на втори етап/H 1
Базова доза в етап на етерификация/g 2
Количество на етеризиращия агент в етап на етерификация/g 4.3
Етерифицирано съотношение на твърда течност/(g/ml) 1:15
3.3.1.1 Влияние на различни фактори върху степента на заместване на CMC в етапа на алкализация на предварително лечение
1. Ефектът от температурата на алкализиране на предварително лечение върху степента на заместване на CMC
За да се вземе предвид ефектът от температурата на алкализация на предварителната обработка върху степента на заместване в получения CMC, в случай на фиксиране на други фактори като начални стойности,
При условията се обсъжда ефектът от температурата на алкализиране на предварително лечение върху степента на заместване на CMC и резултатите са показани на фиг.
Алкализираща температура на предварително обработка/℃
Ефект от температурата на алкализиране на предварително лечение върху степента на заместване на CMC
Вижда се, че степента на заместване на CMC се увеличава с повишаването на температурата на алкализиране на предварителната обработка, а температурата на алкализация е 30 ° C.
Горните степени на заместване намаляват с повишаване на температурата. Това е така, защото алкализиращата температура е твърде ниска, а молекулите са по -малко активни и не са в състояние да
Ефективно унищожете кристалната област на целулозата, което затруднява етеризиращия агент да навлиза в интериора на целулозата в етапа на етерификация и степента на реакция е сравнително висока.
ниско, което води до по -ниска степен на заместване на продукта. Температурата на алкализация обаче не трябва да е твърде висока. С увеличаване на температурата, при действието на висока температура и силни алкали,
Целулозата е предразположена към окислително разграждане и степента на заместване на продукта CMC намалява.
2. Влияние на времето за алкализиране на предварително лечение върху степента на заместване на CMC
При условие, че температурата на алкализиране на предварителната обработка е 30 ° C, а други фактори са първоначалните стойности, се обсъжда ефектът от времето на алкализация на предварително лечение върху CMC.
Ефектът от заместване. Степен на заместване
Алкализиращо време за предварително обработка/h
Ефект от времето за алкализиране на предварителната обработка върхуCmcстепен на заместване
Самият процес на насилие е сравнително бърз, но алкалният разтвор се нуждае от определено време за дифузия във влакното.
Вижда се, че когато времето на алкализация е 0,5-1,5H, степента на заместване на продукта се увеличава с увеличаването на времето за алкализация.
Степента на заместване на получения продукт е най -високата, когато времето е 1,5 часа, а степента на заместване намалява с увеличаването на времето след 1,5 часа. Това може
Възможно е, защото в началото на алкализацията, с удължаването на времето на алкализация, инфилтрацията на алкалите до целулозата е по -достатъчна, така че влакното
Основната структура е по -спокойна, увеличавайки етеризиращия агент и активната среда
Време за публикация: април-26-2024