1 Pasiuna
Sa pagkakaron, ang nag-unang hilaw nga materyal nga gigamit sa pag-andam saselulusa nga etermao ang gapas, ug ang iyang output nagkunhod, ug ang presyo usab nagkataas;
Dugang pa, ang kasagarang gigamit nga etherifying agent sama sa chloroacetic acid (highly toxic) ug ethylene oxide (carcinogenic) mas makadaot usab sa lawas sa tawo ug sa palibot. Libro
Niini nga kapitulo, ang pine cellulose nga adunay paryente nga kaputli nga labaw pa sa 90% nga nakuha sa ikaduhang kapitulo gigamit isip hilaw nga materyal, ug ang sodium chloroacetate ug 2-chloroethanol gigamit isip mga kapuli.
Ang paggamit sa hilabihan ka makahilo nga chloroacetic acid isip etherifying agent, anioniccarboxymethyl cellulose (CMC), giandam ang non-ionic hydroxyethyl cellulose.
Cellulose (HEC) ug mixed hydroxyethyl carboxymethyl cellulose (HECMC) tulo ka cellulose ethers. usa ka hinungdan
Ang mga pamaagi sa pag-andam sa tulo ka cellulose ethers gi-optimize pinaagi sa mga eksperimento ug orthogonal nga mga eksperimento, ug ang synthesized nga cellulose ethers gihulagway sa FT-IR, XRD, H-NMR, ug uban pa.
Mga sukaranan sa cellulose etherification
Ang prinsipyo sa cellulose etherification mahimong bahinon sa duha ka bahin. Ang unang bahin mao ang proseso sa alkalization, nga mao, sa panahon sa alkaliization reaksyon sa cellulose,
Parehas nga nagkatibulaag sa NaOH nga solusyon, ang pine cellulose kusog nga nag-ulbo sa ilawom sa aksyon sa mekanikal nga pagpalihok, ug uban ang pagpalapad sa tubig
Ang usa ka dako nga kantidad sa NaOH gagmay nga mga molekula misulod sa sulod sa pine cellulose, ug mi-react sa mga hydroxyl nga grupo sa singsing sa glucose structural unit,
Naghimo og alkali cellulose, ang aktibo nga sentro sa reaksyon sa etherification.
Ang ikaduhang bahin mao ang proseso sa etherification, nga mao, ang reaksyon tali sa aktibo nga sentro ug sodium chloroacetate o 2-chloroethanol ubos sa alkaline nga kondisyon, nga miresulta sa
Sa parehas nga oras, ang etherifying agent nga sodium chloroacetate ug 2-chloroethanol maghimo usab usa ka piho nga lebel sa tubig sa ilawom sa alkaline nga mga kondisyon.
Ang mga side reactions nasulbad aron makamugna og sodium glycolate ug ethylene glycol, matag usa.
2 Concentrated alkali dekristalisasyon pretreatment sa pine cellulose
Una, pag-andam og usa ka konsentrasyon sa NaOH nga solusyon nga adunay deionized nga tubig. Unya, sa usa ka piho nga temperatura, 2g sa pine fiber
Ang bitamina natunaw sa usa ka piho nga gidaghanon sa solusyon sa NaOH, gipalihok sa usa ka yugto sa panahon, ug dayon gisala aron magamit.
Manufacturer sa Modelo sa Instrumento
Precision pH Meter
Ang tipo sa kolektor kanunay nga pagpainit sa temperatura nga magnetic stirrer
Vacuum nga pagpauga sa hurnohan
Balanse sa elektroniko
Ang nag-circulate nga water type nga multi-purpose vacuum pump
Fourier Transform Infrared Spectrometer
X-ray diffractometer
Nuclear Magnetic Resonance Spectrometer
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
Swiss nga kompanya BRUKER
35
Pag-andam sa mga CMC
Paggamit sa pine wood alkali cellulose pretreated pinaagi sa concentrated alkali decrystallization isip hilaw nga materyal, gamit ang ethanol isip solvent ug paggamit sa sodium chloroacetate isip etherification
Ang CMC nga adunay mas taas nga DS giandam pinaagi sa pagdugang sa alkali kaduha ug etherifying agent kaduha. Idugang ang 2g sa pine wood alkali cellulose ngadto sa upat ka liog nga flask, dayon idugang ang usa ka gidaghanon sa ethanol solvent, ug pagpalihok og maayo sulod sa 30min.
mahitungod sa, aron ang alkali cellulose bug-os nga nagkatibulaag. Unya pagdugang usa ka piho nga kantidad sa ahente nga alkali ug sodium chloroacetate aron molihok sa usa ka yugto sa panahon sa usa ka piho nga temperatura sa etherification.
Human sa panahon, ang ikaduha nga pagdugang sa alkaline ahente ug sodium chloroacetate gisundan sa etherification alang sa usa ka yugto sa panahon. Pagkahuman sa reaksyon, pabugnawa ug pabugnawa, dayon
Pag-neutralize sa usa ka angay nga kantidad sa glacial acetic acid, dayon suction filter, hugasi ug uga.
Pag-andam sa HECs
Ang paggamit sa pine wood alkali cellulose pretreated nga adunay concentrated alkali decrystallization isip hilaw nga materyal, ethanol isip solvent ug 2-chloroethanol isip etherification
Ang HEC nga adunay mas taas nga MS giandam pinaagi sa pagdugang sa alkali kaduha ug etherifying agent kaduha. Idugang ang 2g sa pine wood alkali cellulose ngadto sa upat ka liog nga flask, ug idugang ang usa ka piho nga gidaghanon sa 90% (volume fraction) nga ethanol, pagpalihok.
Pag-agas sulod sa usa ka yugto sa panahon aron hingpit nga magkatibulaag, dayon idugang ang usa ka piho nga kantidad sa alkali, ug hinayhinay nga init, pagdugang usa ka piho nga gidaghanon sa 2-
Chloroethanol, etherified sa kanunay nga temperatura alang sa usa ka yugto sa panahon, ug unya gidugang ang nahabilin nga sodium hydroxide ug 2-chloroethanol sa pagpadayon sa etherification sa usa ka yugto sa panahon. pagtratar
Human makompleto ang reaksyon, pag-neutralize sa usa ka piho nga kantidad sa glacial acetic acid, ug sa katapusan pagsala gamit ang usa ka glass filter (G3), hugasi, ug uga.
Pag-andam sa HEMCC
Gamit ang HEC nga giandam sa 3.2.3.4 isip hilaw nga materyal, ethanol isip medium nga reaksyon, ug sodium chloroacetate isip etherifying agent aron maandam
HECMC. Ang espesipikong proseso mao ang: pagkuha ug usa ka piho nga kantidad sa HEC, ibutang kini sa usa ka 100 mL nga upat ka liog nga flask, ug unya dugangi ang usa ka piho nga gidaghanon sa volume.
90% nga ethanol, mekanikal nga pagpalihok sulod sa usa ka yugto sa panahon aron kini hingpit nga magkatibulaag, pagdugang usa ka piho nga kantidad sa alkali pagkahuman sa pagpainit, ug hinayhinay nga pagdugang
Sodium chloroacetate, ang etherification sa kanunay nga temperatura matapos human sa usa ka yugto sa panahon. Human makompleto ang reaksyon, i-neutralize kini sa glacial acetic acid aron ma-neutralize kini, dayon gamita ang glass filter (G3)
Human sa pagsala sa pagsuyop, paghugas ug pagpauga.
Pagputli sa cellulose ethers
Sa proseso sa pag-andam sa cellulose ether, ang pipila ka mga by-product kanunay nga gihimo, labi na ang dili organikong asin sodium chloride ug uban pa.
mga hugaw. Aron mapauswag ang kalidad sa cellulose ether, ang yano nga pagputli gihimo sa nakuha nga cellulose ether. kay naa sila sa tubig
Adunay lain-laing mga solubility, mao nga ang eksperimento naggamit sa usa ka piho nga gidaghanon tipik sa hydrated ethanol sa pagputli sa giandam tulo ka cellulose ethers.
pagbag-o.
Ibutang ang cellulose ether sample nga giandam nga adunay usa ka piho nga kalidad sa usa ka beaker, pagdugang usa ka piho nga kantidad nga 80% nga ethanol nga gipainit sa 60 ℃ ~ 65 ℃, ug ipadayon ang mekanikal nga pagpalihok sa 60 ℃ ~ 65 ℃ sa usa ka kanunay nga pagpainit sa temperatura nga magnetic stirrer sa 10 ℃. min. Dad-a ang supernatant aron mamala
Sa usa ka limpyo nga beaker, gamita ang pilak nga nitrate aron susihon kung adunay mga chloride ion. Kung adunay usa ka puti nga precipitate, i-filter kini pinaagi sa usa ka filter nga baso ug kuhaa ang solid
Balika ang miaging mga lakang alang sa bahin sa lawas, hangtod nga ang filtrate pagkahuman sa pagdugang 1 tulo sa solusyon sa AgNO3 wala’y puti nga precipitate, nga mao, ang pagputli ug paghugas nahuman.
36
ngadto sa (nag-una sa pagtangtang sa reaksyon sa produkto NaCl). Human sa pagsuyop pagsala, pa-uga, makapabugnaw sa lawak temperatura ug pagtimbang.
masa, g.
Mga Pamaagi sa Pagsulay ug Paghulagway alang sa mga Cellulose Ether
Determinasyon sa Degree of Substitution (DS) ug Molar Degree of Substitution (MS)
Determinasyon sa DS: Una, timbanga ang 0.2 g (tukma sa 0.1 mg) sa giputli ug pinauga nga cellulose ether sample, dissolve kini sa
80mL sa distilled nga tubig, gipalihok sa usa ka kanunay nga temperatura sa tubig kaligoanan sa 30 ℃ ~ 40 ℃ alang sa 10min. Dayon i-adjust gamit ang sulfuric acid solution o NaOH solution
pH sa solusyon hangtod ang pH sa solusyon mao ang 8. Unya sa usa ka beaker nga adunay pH meter electrode, gamita ang usa ka standard nga solusyon sa sulfuric acid
Sa titrate, ubos sa stirring nga mga kondisyon, pag-obserbar sa pH meter nga pagbasa samtang titrating, kung ang pH nga kantidad sa solusyon gi-adjust sa 3.74,
Ang titration natapos. Matikdi ang gidaghanon sa sulfuric acid standard nga solusyon nga gigamit niining panahona.
Kaliwatan:
Ang gidaghanon sa mga numero sa taas nga proton ug ang hydroxyethyl nga grupo
Ang ratio sa gidaghanon sa ibabaw nga mga proton; Ang I7 mao ang masa sa methylene group sa hydroxyethyl group
Intensity sa proton resonance peak; mao ang intensity sa proton resonance peak sa 5 methine nga grupo ug usa ka methylene group sa cellulose glucose unit
Sum.
Ang mga pamaagi sa pagsulay nga gihulagway alang sa infrared characterization testing sa tulo ka cellulose ethers CMC, HEC ug HEECMC
Balaod
3.2.4.3 XRD nga pagsulay
X-ray Diffraction Analysis Characterization Test sa Tulo ka Cellulose Ethers CMC, HEC ug HEECMC
ang pamaagi sa pagsulay nga gihulagway.
3.2.4.4 Pagsulay sa H-NMR
Ang H NMR spectrometer sa HEC gisukod sa Avance400 H NMR spectrometer nga gihimo sa BRUKER.
Gigamit ang deuterated dimethyl sulfoxide isip solvent, ang solusyon gisulayan sa liquid hydrogen NMR spectroscopy. Ang frequency sa pagsulay mao ang 75.5MHz.
Mainit, ang solusyon mao ang 0.5mL.
3.3 Mga Resulta ug Pagtuki
3.3.1 Pag-optimize sa proseso sa pagpangandam sa CMC
Gamit ang pine cellulose nga nakuha sa ikaduhang kapitulo isip hilaw nga materyal, ug gamit ang sodium chloroacetate isip etherifying agent, ang pamaagi sa single factor nga eksperimento gisagop,
Ang proseso sa pag-andam sa CMC gi-optimize, ug ang mga inisyal nga variable sa eksperimento gitakda sama sa gipakita sa Table 3.3. Ang mosunod mao ang proseso sa pagpangandam sa HEC
Sa art, ang pagtuki sa lainlaing mga hinungdan.
Talaan 3.3 Inisyal nga Factor Values
Factor Initial nga bili
Pretreatment alkalizing temperatura/℃ 40
Panahon sa alkalizing nga pretreatment/h 1
Pretreatment solid-liquid ratio/(g/mL) 1:25
Pretreatment nga konsentrasyon sa lihiya/% 40
38
Ang unang yugto sa etherification temperatura / ℃ 45
Unang yugto sa etherification time/h 1
Ikaduha nga yugto sa etherification temperatura / ℃ 70
Ikaduha nga yugto sa etherification time/h 1
Base nga dosis sa etherification stage/g 2
Gidaghanon sa etherifying agent sa etherification stage/g 4.3
Etherified solid-liquid ratio/(g/mL) 1:15
3.3.1.1 Impluwensya sa nagkalain-laing mga hinungdan sa CMC substitution degree sa pretreatment alkaliization stage
1. Ang epekto sa pretreatment alkalization temperature sa substitution degree sa CMC
Aron makonsiderar ang epekto sa temperatura sa alkalization sa pretreatment sa lebel sa pagpuli sa nakuha nga CMC, sa kaso sa pag-ayo sa ubang mga hinungdan ingon inisyal nga mga kantidad,
Ubos sa mga kondisyon, ang epekto sa pretreatment alkalization nga temperatura sa CMC substitution degree gihisgutan, ug ang mga resulta gipakita sa Fig.
Pretreatment alkalizing temperatura / ℃
Epekto sa pretreatment alkalizing nga temperatura sa CMC substitution degree
Makita nga ang ang-ang sa pagpuli sa CMC nagdugang sa pagtaas sa pretreatment alkalization temperatura, ug ang alkalization temperatura mao ang 30 °C.
Ang labaw sa mga ang-ang sa pagpuli mikunhod uban ang pagtaas sa temperatura. Kini tungod kay ang alkalizing nga temperatura ubos kaayo, ug ang mga molekula dili kaayo aktibo ug dili makahimo
Epektibo nga gub-on ang kristal nga lugar sa cellulose, nga nagpalisud sa etherifying agent nga mosulod sa sulod sa cellulose sa yugto sa etherification, ug ang lebel sa reaksyon medyo taas.
ubos, nga miresulta sa usa ka ubos nga ang-ang sa produkto substitution. Bisan pa, ang temperatura sa alkalisasyon kinahanglan dili kaayo taas. Samtang ang pagtaas sa temperatura, ubos sa aksyon sa taas nga temperatura ug kusog nga alkali,
Ang selulusa kay prone sa oxidative degradation, ug ang ang-ang sa pagpuli sa produkto CMC mikunhod.
2. Impluwensya sa pretreatment alkalinization time sa CMC substitution degree
Ubos sa kondisyon nga ang pretreatment alkalization temperatura mao ang 30 °C ug uban pang mga hinungdan mao ang mga inisyal nga bili, ang epekto sa pretreatment alkalization nga panahon sa CMC gihisgutan.
Ang epekto sa pagpuli. Degree sa pagpuli
Pretreatment alkalizing time/h
Epekto sa pretreatment alkalinization panahon saCMCkapuli nga degree
Ang proseso sa bulking sa iyang kaugalingon mao ang medyo paspas, apan ang alkali nga solusyon nagkinahanglan sa usa ka piho nga panahon sa pagsabwag sa lanot.
Makita nga kung ang oras sa alkalization mao ang 0.5-1.5h, ang lebel sa substitution sa produkto nagdugang sa pagtaas sa oras sa alkalization.
Ang lebel sa pagpuli sa produkto nga nakuha mao ang labing kataas kung ang oras mao ang 1.5h, ug ang lebel sa pagpuli mikunhod sa pagtaas sa oras pagkahuman sa 1.5h. Kini mahimo
Mahimong tungod kay sa sinugdanan sa alkalization, uban sa pagpalugway sa oras sa alkalization, ang infiltration sa alkali ngadto sa cellulose mas igo, aron ang fiber
Ang punoan nga istruktura mas relaks, nagdugang ang etherifying agent ug ang aktibo nga medium
Oras sa pag-post: Abr-26-2024