1 Uvod
Trenutno je glavna sirovina koja se koristi u pripremicelulozni eterje pamuk, a njegova proizvodnja opada, a cijena također raste;
Štaviše, uobičajena sredstva za eterifikaciju kao što su hloroctena kiselina (visoko toksična) i etilen oksid (kancerogena) takođe su štetnija za ljudski organizam i životnu sredinu. Book
U ovom poglavlju se kao sirovina koristi borova celuloza relativne čistoće više od 90% ekstrahirana u drugom poglavlju, a kao zamjene koriste se natrijum hloracetat i 2-hloroetanol.
Koristeći visoko toksičnu hloroctenu kiselinu kao eterifikator, anjonskukarboksimetil celuloza (CMC), pripremljena je nejonska hidroksietil celuloza.
Celuloza (HEC) i miješana hidroksietil karboksimetil celuloza (HECMC) tri etera celuloze. pojedinačni faktor
Eksperimentima i ortogonalnim eksperimentima optimizovane su tehnike pripreme tri etra celuloze, a sintetizovani eteri celuloze okarakterisani su FT-IR, XRD, H-NMR, itd.
Osnove eterifikacije celuloze
Princip eterifikacije celuloze može se podijeliti na dva dijela. Prvi deo je proces alkalizacije, odnosno tokom reakcije alkalizacije celuloze,
Ravnomjerno dispergirana u otopini NaOH, borova celuloza pod djelovanjem mehaničkog miješanja i širenjem vode snažno bubri.
Velika količina malih molekula NaOH prodrla je u unutrašnjost borove celuloze i reagirala sa hidroksilnim grupama na prstenu strukturne jedinice glukoze,
Stvara alkalnu celulozu, aktivni centar reakcije eterifikacije.
Drugi dio je proces eterifikacije, odnosno reakcija između aktivnog centra i natrijevog kloroacetata ili 2-kloroetanola u alkalnim uvjetima, što rezultira
Istovremeno, agens za eterifikaciju natrijum hloroacetat i 2-hloroetanol će takođe proizvesti određeni stepen vode u alkalnim uslovima.
Nuspojave su riješene tako da se generira natrijum glikolat i etilen glikol, respektivno.
2 Predtretman borove celuloze koncentriranom alkalnom dekristalizacijom
Prvo pripremite određenu koncentraciju otopine NaOH s deioniziranom vodom. Zatim, na određenoj temperaturi, 2 g borovih vlakana
Vitamin se rastvori u određenoj zapremini rastvora NaOH, meša neko vreme, a zatim se filtrira za upotrebu.
Proizvođač modela instrumenata
Precizni pH metar
Kolektorska magnetna mješalica za grijanje konstantne temperature
Vakum pećnica za sušenje
Elektronska ravnoteža
Višenamjenska vakuum pumpa tipa cirkulacijske vode
Infracrveni spektrometar Fourierove transformacije
Rentgenski difraktometar
Spektrometar nuklearne magnetne rezonance
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.
American Thermoelectric Switzerland ARL Company
Švajcarska kompanija BRUKER
35
Priprema CMC-a
Korištenje alkalne celuloze borovog drveta prethodno obrađene koncentriranom alkalnom dekristalizacijom kao sirovine, korištenjem etanola kao rastvarača i korištenjem natrijum hloracetata kao eterifikacije
CMC sa višim DS je pripremljen dodatkom lužine dva puta i dva puta eterifikovanog sredstva. Dodajte 2 g alkalne celuloze borovog drveta u tikvicu sa četiri grla, zatim dodajte određenu količinu rastvarača etanola i dobro miješajte 30 min.
oko, tako da je alkalna celuloza potpuno raspršena. Zatim dodajte određenu količinu alkalnog agensa i natrijevog kloroacetata da reaguju neko vrijeme na određenoj temperaturi eterifikacije
Nakon određenog vremena, drugo dodavanje alkalnog sredstva i natrijum hloroacetata, praćeno eterifikacijama tokom određenog vremenskog perioda. Nakon što je reakcija završena, ohladiti i ohladiti, zatim
Neutralizirati odgovarajućom količinom glacijalne octene kiseline, zatim usisnim filterom, oprati i osušiti.
Priprema HEC-a
Korištenje alkalne celuloze borovog drveta prethodno tretirane koncentriranom alkalnom dekristalizacijom kao sirovine, etanola kao rastvarača i 2-kloroetanola kao eterifikacije
HEC sa višim MS je pripremljen dodatkom lužine dva puta i dva puta eterifikacionog agensa. Dodajte 2 g alkalne celuloze borovog drveta u tikvicu sa četiri vrata i dodajte određenu zapreminu 90% (volumenski udio) etanola, promešajte
Mešajte neko vreme da se potpuno rasprši, zatim dodajte određenu količinu lužine, i polako zagrejte, dodajte određenu zapreminu od 2-
Hloroetanol, eterifikovan na konstantnoj temperaturi neko vreme, a zatim se dodaje preostali natrijum hidroksid i 2-hloroetanol da se nastavi eterifikacija tokom određenog vremenskog perioda. tretirati
Nakon što se reakcija završi, neutralizirati sa određenom količinom glacijalne octene kiseline i na kraju filtrirati staklenim filterom (G3), oprati i osušiti.
Priprema HEMCC
Koristeći HEC pripremljen u 3.2.3.4 kao sirovinu, etanol kao reakcioni medij i natrijum hloracetat kao sredstvo za eterifikaciju za pripremu
HECMC. Specifičan proces je: uzmite određenu količinu HEC-a, stavite je u tikvicu sa četiri vrata od 100 mL, a zatim dodajte određenu količinu zapremine
90% etanol, mehanički miješati neko vrijeme da se potpuno rasprši, dodati određenu količinu lužine nakon zagrijavanja i polako dodavati
Natrijum hloracetat, eterifikacija na konstantnoj temperaturi se završava nakon određenog vremenskog perioda. Nakon što je reakcija završena, neutralizirajte je glacijalnom octenom kiselinom kako biste je neutralizirali, a zatim upotrijebite stakleni filter (G3)
Nakon usisne filtracije, pranja i sušenja.
Prečišćavanje etera celuloze
U procesu pripreme celuloznog etera često se proizvode neki nusproizvodi, uglavnom anorganska so natrijum hlorid i neki drugi
nečistoće. U cilju poboljšanja kvaliteta celuloznog etra, na dobijenom celuloznom etru izvršeno je jednostavno prečišćavanje. jer su u vodi
Postoje različite rastvorljivosti, tako da eksperiment koristi određeni volumenski udio hidratiziranog etanola za pročišćavanje pripremljena tri etera celuloze.
promijeniti.
Stavite uzorak celuloznog etra pripremljenog određenog kvaliteta u čašu, dodajte određenu količinu 80% etanola koji je prethodno zagrijan na 60 ℃ ~ 65 ℃ i održavajte mehaničko mešanje na 60 ℃ ~ 65 ℃ na magnetnoj mešalici sa konstantnom temperaturom u trajanju od 10 ℃. min. Uzmite supernatant da se osuši
U čistoj čaši upotrijebite srebrni nitrat da provjerite ima li kloridnih jona. Ako postoji bijeli talog, filtrirajte ga kroz stakleni filter i uzmite čvrstu supstancu
Ponovite prethodne korake za dio tijela, sve dok filtrat nakon dodavanja 1 kapi otopine AgNO3 ne bude bez bijelog taloga, odnosno dok se prečišćavanje i pranje ne završi.
36
u (uglavnom za uklanjanje nusproizvoda reakcije NaCl). Nakon usisne filtracije, sušenja, hlađenja na sobnu temperaturu i vaganja.
masa, g.
Metode ispitivanja i karakterizacije etera celuloze
Određivanje stepena supstitucije (DS) i molarnog stepena supstitucije (MS)
Određivanje DS: Prvo izmeriti 0,2 g (sa tačnošću do 0,1 mg) pročišćenog i osušenog uzorka celuloznog etra, rastvoriti ga u
80mL destilovane vode, mešano u vodenom kupatilu konstantne temperature na 30℃~40℃ 10min. Zatim prilagodite otopinom sumporne kiseline ili otopinom NaOH
pH rastvora dok pH rastvora ne bude 8. Zatim u čašu opremljenu elektrodom za pH metar koristite standardni rastvor sumporne kiseline
Za titriranje, pod uslovima mešanja, posmatrajte očitavanje pH metra tokom titriranja, kada se pH vrednost rastvora podesi na 3,74,
Titracija se završava. Obratite pažnju na zapreminu standardne otopine sumporne kiseline koja se koristi u ovom trenutku.
Generacija:
Zbir gornjih brojeva protona i hidroksietilne grupe
Odnos broja gornjih protona; I7 je masa metilenske grupe na hidroksietilnoj grupi
Intenzitet vrha protonske rezonancije; je intenzitet protonskog rezonantnog vrha 5 metinskih grupa i jedne metilenske grupe na jedinici glukoze celuloze
Sum.
Metode ispitivanja opisane za ispitivanje infracrvene karakterizacije tri etera celuloze CMC, HEC i HEECMC
Zakon
3.2.4.3 XRD test
Analiza rendgenske difrakcije Ispitivanje karakterizacije tri etera celuloze CMC, HEC i HEECMC
opisana metoda ispitivanja.
3.2.4.4 Ispitivanje H-NMR
H NMR spektrometar HEC-a mjeren je Avance400 H NMR spektrometrom proizvođača BRUKER.
Koristeći deuterirani dimetil sulfoksid kao rastvarač, rastvor je testiran NMR spektroskopijom tečnog vodonika. Testna frekvencija je bila 75,5MHz.
Toplo, rastvor je 0,5mL.
3.3 Rezultati i analiza
3.3.1 Optimizacija procesa pripreme CMC-a
Koristeći borovu celulozu ekstrahovanu u drugom poglavlju kao sirovinu i natrijum hloracetat kao eterifikator, usvojena je metoda eksperimenta sa jednim faktorom,
Optimiziran je proces pripreme CMC-a, a početne varijable eksperimenta postavljene su kako je prikazano u tabeli 3.3. U nastavku slijedi proces pripreme HEC-a
U umjetnosti, analiza različitih faktora.
Tabela 3.3 Početne vrijednosti faktora
Faktor Početna vrijednost
Temperatura alkalizacije prethodnog tretmana/℃ 40
Vrijeme alkalizacije prethodnog tretmana/h 1
Predtretman omjer čvrsta i tečnost/(g/mL) 1:25
Koncentracija lužine za prethodnu obradu/% 40
38
Temperatura prve faze eterifikacije/℃ 45
Vrijeme eterifikacije prve faze/h 1
Temperatura druge faze eterifikacije/℃ 70
Vrijeme eterifikacije druge faze/h 1
Osnovna doza u fazi eterifikacije/g 2
Količina agensa za eterifikaciju u fazi eterifikacije/g 4.3
Eterifikovani odnos čvrsta i tečnost/(g/mL) 1:15
3.3.1.1 Utjecaj različitih faktora na stepen supstitucije CMC u fazi alkalizacije prije tretmana
1. Utjecaj temperature alkalizacije prije tretmana na stepen supstitucije CMC
Da bi se sagledao uticaj temperature alkalizacije predtretmana na stepen supstitucije u dobijenom CMC, u slučaju fiksiranja drugih faktora kao početnih vrednosti,
U ovim uslovima, razmatra se uticaj temperature alkalizacije predtretmana na stepen supstitucije CMC, a rezultati su prikazani na Sl.
Temperatura alkalizacije prethodnog tretmana/℃
Utjecaj temperature alkalizacije predtretmana na stepen zamjene CMC-a
Vidi se da stepen supstitucije CMC raste sa povećanjem temperature alkalizacije predtretmana, a temperatura alkalizacije iznosi 30 °C.
Gore navedeni stepeni supstitucije opadaju sa povećanjem temperature. To je zato što je temperatura alkalizacije preniska, a molekuli su manje aktivni i nesposobni za to
Učinkovito uništavaju kristalno područje celuloze, što otežava ulazak sredstva za eterifikaciju u unutrašnjost celuloze u fazi eterifikacije, a stupanj reakcije je relativno visok.
niske, što rezultira nižim stepenom zamjene proizvoda. Međutim, temperatura alkalizacije ne smije biti previsoka. Kako temperatura raste, pod dejstvom visoke temperature i jake alkalije,
Celuloza je sklona oksidativnoj degradaciji, a stepen supstitucije proizvoda CMC se smanjuje.
2. Utjecaj vremena alkalizacije prije tretmana na stepen supstitucije CMC
Pod uslovom da je temperatura alkalizacije predtretmana 30 °C i da su drugi faktori početne vrednosti, razmatra se uticaj vremena alkalizacije predtretmana na CMC.
Efekat zamene. Stepen zamjene
Vrijeme alkalizacije predtretmana/h
Utjecaj vremena alkalizacije prije tretmana naCMCstepen supstitucije
Sam proces punjenja je relativno brz, ali alkalnoj otopini je potrebno određeno vrijeme difuzije u vlaknu.
Može se videti da kada je vreme alkalizacije 0,5-1,5h, stepen supstitucije proizvoda raste sa povećanjem vremena alkalizacije.
Stepen supstitucije dobijenog proizvoda bio je najveći kada je vreme bilo 1,5h, a stepen supstitucije se smanjivao sa povećanjem vremena nakon 1,5h. Ovo može
To može biti zato što je na početku alkalizacije, sa produžavanjem vremena alkalizacije, infiltracija lužine u celulozu dovoljnija, tako da vlakna
Osnovna struktura je opuštenija, povećavajući agens za eterifikaciju i aktivni medij
Vrijeme objave: Apr-26-2024