1 Introducció
Actualment, la matèria primera principal utilitzada en la preparació deèter de cel·lulosaés cotó i la seva producció està disminuint i el preu també augmenta;
A més, els agents etherificants utilitzats habitualment com l’àcid cloroacètic (altament tòxic) i l’òxid d’etilè (carcinogènic) també són més nocius per al cos humà i el medi ambient. Llibre
En aquest capítol, la cel·lulosa de pi amb una puresa relativa de més del 90% extreta al segon capítol s’utilitza com a matèria primera i s’utilitza cloroacetat de sodi i 2-cloroetanol com a substituts.
Utilitzant àcid cloroacètic altament tòxic com a agent etherificant, anióiccarboximetil cel·lulosa (CMC), es va preparar cel·lulosa no iònica hidroxietil.
Cel·lulosa (HEC) i hidroxietil carboximetil cel·lulosa (HECMC) tres èters de cel·lulosa. factor únic
Les tècniques de preparació de tres èters de cel·lulosa es van optimitzar mitjançant experiments i experiments ortogonals, i els èters de cel·lulosa sintetitzats es van caracteritzar per FT-IR, XRD, H-RMN, etc.
Fonaments de l’etificació de la cel·lulosa
El principi de l’etificació de la cel·lulosa es pot dividir en dues parts. La primera part és el procés d’alcalització, és a dir, durant la reacció d’alcalització de la cel·lulosa,
Es dispersa uniformement en solució de NaOH, la cel·lulosa de pi s’infla violentament sota l’acció de l’agitació mecànica i amb l’expansió de l’aigua
Una gran quantitat de molècules petites de NaOH penetraven a l’interior de la cel·lulosa de pi i van reaccionar amb els grups hidroxil a l’anell de la unitat estructural de glucosa,
Genera cel·lulosa alcalí, el centre actiu de la reacció d’etterificació.
La segona part és el procés d’etificació, és a dir, la reacció entre el centre actiu i el cloroacetat de sodi o el 2-cloroetanol en condicions alcalines, donant lloc a
Al mateix temps, l’agent eterificant cloroacetat de sodi i 2-cloroetanol també produirà un cert grau d’aigua en condicions alcalines.
Les reaccions laterals es resolen per generar glicolat de sodi i etilenglicol, respectivament.
2 Pretractament de desstal·lització alcali concentrada de cel·lulosa de pi
Primer, prepareu una certa concentració de solució de NaOH amb aigua desionitzada. Després, a una temperatura determinada, 2g de fibra de pi
La vitamina es dissol en un cert volum de solució de NaOH, agitada durant un període de temps i després es filtra per al seu ús.
Fabricant de models d’instruments
Precisió PH METER
Collector Tipus de temperatura constant de calefacció magnètica agitadora
Forn d’assecat al buit
Balanç electrònic
Bomba de buit polivalent a tipus d'aigua circulant
Espectròmetre d’infrarojos de transformació de Fourier
Difractòmetre de raigs X
Espectròmetre de ressonància magnètica nuclear
Hangzhou Aolilong Instrument Co., Ltd.
Hangzhou Huichuang Instrument Equipment Co., Ltd.
Shanghai Jinghong Experimental Equipment Co., Ltd.
Mettler Toledo Instruments (Xangai) Co., Ltd.
Hangzhou David Science and Education Instrument Co., Ltd.
American Thermo Fisher Co., Ltd.
American Thermoelèctrica Switzerland Arl Company
Companyia suïssa Bruker
35
Preparació de CMCs
Utilitzant cel·lulosa alcalí de fusta de pi pretractada per desstal·lització alcalí concentrada com a matèria primera, utilitzant etanol com a dissolvent i utilitzant cloroacetat de sodi com a eterificació
CMC amb DS superior es va preparar afegint dues vegades alcali i un agent etherificador dues vegades. Afegiu 2g de cel·lulosa alcalí de fusta de pi al matràs de quatre coll, i després afegiu un cert volum de dissolvent d’etanol i remeneu-ho bé durant 30 minuts
sobre, de manera que la cel·lulosa alcalí estigui totalment dispersa. A continuació, afegiu una certa quantitat d’agent alcalí i cloroacetat de sodi per reaccionar durant un període de temps a una determinada temperatura d’etificació
Després del temps, una segona addició d’agent alcalí i cloroacetat de sodi seguit d’etterificació durant un període de temps. Un cop acabada la reacció, refredeu -la i refredeu -la, i després
Neutralitzar -se amb una quantitat adequada d’àcid acètic glacial, després filtre de succió, rentar -se i assecar -se.
Preparació d’HECs
Utilitzant cel·lulosa alcalí de fusta de pi pretractada amb desestal·lització alcalí concentrada com a matèria primera, etanol com a dissolvent i 2-cloroetanol com a eterificació
L’HEC amb EM més elevada es va preparar afegint dues vegades alcali i un agent etherificador dues vegades. Afegiu 2g de cel·lulosa alcalí de fusta de pi en un matràs de quatre coll
Agiteu durant un període de temps per dispersar-se completament i, a continuació
El cloroetanol, eterificat a temperatura constant durant un període de temps, i després va afegir l’hidròxid de sodi restant i el 2-cloroetanol per continuar l’etificació durant un període de temps. tractar
Un cop finalitzada la reacció, neutralitzeu -ho amb una certa quantitat d’àcid acètic glacial i, finalment, filtreu amb un filtre de vidre (G3), rentat i assequeu -ho.
Preparació de Hemcc
Utilitzant el HEC preparat en 3.2.3.4 com a matèria primera, etanol com a medi de reacció i cloroacetat de sodi com a agent etherificador per preparar -se
HECMC. El procés específic és: Preneu una certa quantitat de HEC, poseu-lo en un matràs de quatre coll de 100 ml i, a continuació, afegiu-hi una quantitat de volum determinada
El 90% d’etanol, remeneu mecànicament durant un període de temps per fer -lo completament dispersat, afegiu una certa quantitat d’alcali després d’escalfar -se i afegiu -hi lentament
Cloroacetat de sodi, l’etterificació a temperatura constant s’acaba després d’un període de temps. Un cop finalitzada la reacció, neutralitzeu -la amb àcid acètic glacial per neutralitzar -la i, a continuació, utilitzeu un filtre de vidre (G3)
Després de la filtració de succió, rentat i assecat.
Purificació d’èters de cel·lulosa
En el procés de preparació de l’èter de cel·lulosa, sovint es produeixen alguns productes secundaris, principalment el clorur de sodi inorgànic de sal i altres
impureses. Per millorar la qualitat de l’èter de cel·lulosa, es va realitzar una purificació simple a l’èter de cel·lulosa obtingut. Perquè estan a l’aigua
Hi ha diferents solubilitat, de manera que l'experiment utilitza una determinada fracció de volum d'etanol hidratat per purificar els tres èters de cel·lulosa preparats.
canviar.
Col·loqueu la mostra d’èter de cel·lulosa preparada amb una certa qualitat en un vas de vidre, afegiu -hi una certa quantitat d’etanol del 80% que s’ha preescalfat a 60 ℃ ~ 65 ℃ i manteniu l’agitació mecànica a 60 ℃ ~ 65 ℃ en un agitador magnètic d’escalfament de temperatura constant per 10 ℃. min. Agafeu el sobrenador per assecar -se
En un bec net, utilitzeu nitrat de plata per comprovar si hi ha ions de clorur. Si hi ha un precipitat blanc, filtreu -lo a través d’un filtre de vidre i agafeu el sòlid
Repetiu els passos anteriors per a la part del cos, fins que el filtrat després d’afegir 1 gota de solució AgNO3 no tingui cap precipitat blanc, és a dir, la purificació i el rentat s’acaben.
36
a (principalment per eliminar la reacció de subproducte NaCl). Després de la filtració de succió, assecar -se, refredar -se a temperatura ambient i pesar.
Missa, g.
Mètodes de prova i caracterització d’èters de cel·lulosa
Determinació del grau de substitució (DS) i el grau de substitució molar (EM)
Determinació de DS: Primer, pesa 0,2 g (precisa fins a 0,1 mg) de la mostra d'èter de cel·lulosa purificada i seca, dissoleu -la en
80 ml d’aigua destil·lada, agitades en un bany d’aigua de temperatura constant a 30 ℃ ~ 40 ℃ durant 10 minuts. A continuació, ajusteu -ho amb solució d’àcid sulfúric o solució de NaOH
pH de la solució fins que el pH de la solució sigui de 8. A continuació, en un vas d’elèctrode de pH, utilitzeu una solució estàndard d’àcid sulfúric
Per titular, en condicions agitadores, observeu la lectura del mesurador de pH mentre es titula, quan el valor de pH de la solució s’ajusta a 3,74,
La titulació s’acaba. Observeu el volum de solució estàndard d’àcid sulfúric que s’utilitza en aquest moment.
Generació:
La suma dels números de protons superiors i el grup hidroxietil
La relació del nombre de protons superiors; I7 és la massa del grup de metilè del grup hidroxietil
Intensitat del pic de ressonància del protó; és la intensitat del pic de ressonància de protons de 5 grups de metina i un grup de metilè a la unitat de glucosa de cel·lulosa
Suma.
Els mètodes de prova descrits per a les proves de caracterització d’infrarojos dels tres èters de cel·lulosa CMC, HEC i HEECMC
Llei
3.2.4.3 Test XRD
Anàlisi de difracció de raigs X Prova de tres èters de cel·lulosa CMC, HEC i HEECMC
El mètode de prova descrit.
3.2.4.4 Prova de H-RMN
L'espectròmetre H RMN de HEC es va mesurar mitjançant l'espectròmetre AVANCE400 H RMN produït per Bruker.
Utilitzant sulfoxid de dimetil deuterat com a dissolvent, la solució es va provar mitjançant espectroscòpia RMN de líquid hidrogen. La freqüència de prova era de 75,5 MHz.
CALENT, la solució és de 0,5 ml.
3.3 Resultats i anàlisis
3.3.1 Optimització del procés de preparació de CMC
Utilitzant la cel·lulosa de pi extreta al segon capítol com a matèria primera i utilitzant cloroacetat de sodi com a agent etherificador, es va adoptar el mètode d’experiment d’un factor únic,
El procés de preparació de CMC es va optimitzar i es van establir les variables inicials de l'experiment tal com es mostra a la taula 3.3. A continuació es mostra el procés de preparació de HEC
En art, l’anàlisi de diversos factors.
Taula 3.3 Valors inicials del factor
Valor inicial del factor
Temperatura alcalitzadora del pretractament/℃ 40
Temps alcalitzador de pretractament/h 1
Ràtio de líquid sòlid/(g/ml) de pretractament 1:25
Concentració de lises de pretractament/% 40
38
La primera temperatura d’etificació d’etapa/℃ 45
Temps d’etificació de primera etapa/h 1
Temperatura d’etificació de segona etapa/℃ 70
Temps d’etificació de segona etapa/H 1
Dosi de base en fase d’etificació/g 2
Quantitat d'agent etherificador en fase d'etherificació/G 4.3
Relació de sòlid-líquid eterificat/(g/ml) 1:15
3.3.1.1 Influència de diversos factors en el grau de substitució del CMC en l'etapa d'alcalització del pretractament
1. L’efecte de la temperatura d’alcalització del pretractament sobre el grau de substitució de CMC
Per tal de considerar l'efecte de la temperatura d'alcalització del pretractament sobre el grau de substitució del CMC obtingut, en el cas de fixar altres factors com a valors inicials,
En les condicions, es discuteix l'efecte de la temperatura d'alcalització del pretractament en el grau de substitució de CMC i els resultats es mostren a la Fig.
Temperatura alcalitzadora del pretractament/℃
Efecte de la temperatura alcalitzadora del pretractament sobre el grau de substitució del CMC
Es pot veure que el grau de substitució de CMC augmenta amb l’augment de la temperatura d’alcalització del pretractament i la temperatura d’alcalització és de 30 ° C.
Els graus de substitució anteriors disminueixen amb la temperatura creixent. Això es deu al fet que la temperatura alcalitzadora és massa baixa i les molècules són menys actives i no poden
Destrueix eficaçment l’àrea cristal·lina de la cel·lulosa, cosa que dificulta l’agent etherificador d’entrar a l’interior de la cel·lulosa en l’etapa d’etificació i el grau de reacció és relativament alt.
Baix, donant lloc a un menor grau de substitució del producte. Tanmateix, la temperatura d’alcalització no ha de ser massa alta. A mesura que la temperatura augmenta, sota l’acció de l’alta temperatura i el fort alcali,
La cel·lulosa és propensa a la degradació oxidativa i el grau de substitució del producte CMC disminueix.
2. Influència del temps d’alcalinització del pretractament en el grau de substitució del CMC
Sota la condició que la temperatura d’alcalització del pretractament sigui de 30 ° C i altres factors siguin els valors inicials, es discuteix l’efecte del temps d’alcalització de pretractament sobre CMC.
L’efecte de la substitució. Grau de substitució
Temps alcalitzador de pretractament/h
Efecte del temps d'alcalinització del pretractament sobreCmcgrau de substitució
El procés de massatge és relativament ràpid, però la solució alcali necessita un cert temps de difusió a la fibra.
Es pot veure que quan el temps d’alcalització és de 0,5-1,5 h, el grau de substitució del producte augmenta amb l’augment del temps d’alcalització.
El grau de substitució del producte obtingut va ser el més alt quan el temps va ser de 1,5 hores i el grau de substitució va disminuir amb l’augment del temps després de 1,5 hores. Això pot
Pot ser perquè al començament de l’alcalització, amb la prolongació del temps d’alcalització, la infiltració d’alcali a la cel·lulosa és més suficient, de manera que la fibra
L’estructura principal és més relaxada, augmentant l’agent etherificador i el medi actiu
Hora de publicació: 26-2024 d'abril