1 Úvod
V současné době hlavní surovina použitá při přípravěcelulóza etherje bavlna a její produkce klesá a cena také roste;
Kromě toho jsou běžně používaná etherifikační činidla, jako je kyselina chloroctová (vysoce toxická) a ethylenoxid (karcinogenní), také škodlivější pro lidské tělo a životní prostředí. Rezervovat
V této kapitole se jako surovina používá borovicová celulóza s relativní čistotou více než 90% extrahovaného ve druhé kapitole a jako náhražky se používají chloroacetát sodný a 2-chlorethanol.
Použití vysoce toxické kyseliny chloroctové jako etherifikačního činidla, aniontovéhokarboxymethyl celulóza (CMC)Byla připravena neionická hydroxyethylcelulóza.
Celulóza (HEC) a smíšená hydroxyethyl karboxymethylcelulóza (HECMC) tři celulózové ethery. jediný faktor
Techniky přípravy tří celulózových etherů byly optimalizovány pomocí experimentů a ortogonálních experimentů a syntetizované ethery celulózy byly charakterizovány FT-IR, XRD, H-NMR atd.
Základy etherifikace celulózy
Princip etherifikace celulózy lze rozdělit do dvou částí. První část je alkalizační proces, tj. Během alkalizační reakce celulózy,
Borovice celulóza rovnoměrně rozptýlena v roztoku NaOH, násilně bobtná pod působením mechanického míchání a s rozšířením vody
Do vnitřku celulózy borovice pronikla velké množství malých molekul NaOH a reagovalo s hydroxylovými skupinami na kruhu glukózové strukturální jednotky,
Generuje alkalickou celulózu, aktivní centrum etherifikační reakce.
Druhou částí je proces etherifikace, tj. Reakce mezi aktivním centrem a chloroacetátem sodným nebo 2-chlorethanolem za alkalických podmínek, což má za následek, že má za následek
Současně etherifikující činidlo chloroacetát sodný a 2-chlorethanol také za alkalických podmínek produkují určitý stupeň vody.
Vedlejší reakce jsou vyřešeny tak, aby generovaly glykolát sodný a ethylenglykol.
2 Koncentrované alkalické dešistalizace předběžného ošetření borovice celulózy
Nejprve připravte určitou koncentraci roztoku NaOH s deionizovanou vodou. Poté, při určité teplotě, 2 g borovice vlákna
Vitamin je rozpuštěn v určitém objemu roztoku NaOH, míchán po určitou dobu a poté filtruje pro použití.
Výrobce modelu přístroje
Přesné pH metr
Sběratel typu konstantní teploty Vytápění magnetické míchadlo
Vakuová sušička
Elektronická rovnováha
Víceúčelové vakuové čerpadlo typu cirkulující vody
Infračervený spektrometr Fourierova transformace
Rentgenový difraktometr
Jaderná magnetická rezonanční spektrometr
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.
Americká termoelektrická švýcarská společnost ARL
Švýcarská společnost Bruker
35
Příprava CMC
Použití alkalické celulózy z borového dřeva předem ošetřené koncentrovanou dešiltalizací alkalií jako suroviny, s použitím ethanolu jako rozpouštědla a použití chloroacetátu sodného jako etherifikace
CMC s vyšším DS byl připraven přidáním alkalií dvakrát a éterizačním činidlem dvakrát. Přidejte 2G alkalické celulózy borovice dřeva do čtyřhnané baňky, poté přidejte určitý objem ethanolového rozpouštědla a dobře promíchejte 30 minut
asi tak, že alkalická celulóza je plně rozptýlena. Poté přidejte určité množství alkalického činidla a chloroacetátu sodného, aby reagovalo po určitou dobu při určité teplotě etherifikace
Po čase je druhé přidání alkalického činidla a chloroacetátu sodného po určitou dobu následovanou etherifikací. Po skončení reakce se ochlaďte a ochlaďte se
Neutralizujte vhodným množstvím ledové kyseliny octové, poté sací filtrem, promytí a suché.
Příprava HECS
Použití alkalické celulózy z borového dřeva předem ošetřeno koncentrovanou dešilkalizací alkalií jako suroviny, ethanolu jako rozpouštědla a 2-chlorethanolu jako etherifikace
HEC s vyšší MS byl připraven přidáním alkalií dvakrát a etherifikačním činidlem dvakrát. Přidejte 2g alkalické celulózy borovice dřeva do čtyřhnané baňky a přidejte určitý objem 90% (objemové frakce) ethanolu, míchejte
Míchejte po určitou dobu, abyste se plně rozptýlili, poté přidejte určité množství alkalií a pomalu se zahřejte, přidejte určitý objem 2-
Chlorethanol, ethethered při konstantní teplotě po určitou dobu, a poté přidal zbývající hydroxid sodný a 2-chlorethanol pro pokračování etherifikace po určitou dobu. zacházet
Po dokončení reakce neutralizujte s určitým množstvím ledové kyseliny octové a nakonec filtrujte se skleněným filtrem (G3), promyjte a osušte.
Příprava HEMCC
Použití HEC připraveného v 3.2.3.4 jako surovinu, ethanolu jako reakčního média a chloraacetátu sodného jako etherifikačního činidla k přípravě
HECMC. Specifický proces je: Vezměte si určité množství HEC, vložte jej do 100 ml baňky se čtyřmi hranami a poté přidejte určité množství objemu
90% ethanol, mechanicky promíchejte po určitou dobu, aby byl plně rozptýlen, přidejte určité množství alkalií po vytápění a pomalu přidejte
Chloracetát sodný, ethetrifikace při konstantní teplotě končí po období. Po dokončení reakce ji neutralizujte ledovcovou kyselinou octovou, aby ji neutralizovala, poté použijte skleněný filtr (G3)
Po sací filtraci, mytí a sušení.
Čištění celulózových etherů
V procesu přípravy celulózového éteru se často vyrábějí některé vedlejší produkty, hlavně chlorid sodíku anorganických solí a některé další
nečistoty. Za účelem zlepšení kvality etheru celulózy bylo na získaném celulózovém éteru provedeno jednoduché čištění. Protože jsou ve vodě
Existují různé rozpustnosti, takže experiment používá určitý objemový frakci hydratovaného ethanolu k čištění připravených tří etherů celulózy.
přeměna.
Umístěte vzorek celulózového etheru připraveného s určitou kvalitou do kádinky, přidejte určité množství 80% ethanolu, který byl předehřát na 60 ~ ~ 65 ℃, a udržujte mechanické míchání při 60 ~ 65 ℃ na konstantní teplotu Magnetické míchadlo pro 10 ℃. min. Vezměte supernatant a vyschnout
V čisté kádince použijte dusičnan stříbrné ke kontrole chloridových iontů. Pokud existuje bílá sraženina, filtrujte ji skrz skleněný filtr a vezměte pevnou látku
Opakujte předchozí kroky pro část těla, dokud filtrát po přidání 1 kapky roztoku AgNO3 nemá žádnou bílou sraženinu, tj. Čištění a promytí jsou dokončeny.
36
do (hlavně odstranit reakční vedlejší produkt NaCl). Po sací filtraci, sušení, ochlazení na teplotu místnosti a vážení.
Hmota, g.
Testovací a charakterizační metody pro ethery celulózy
Stanovení stupně substituce (DS) a molárního stupně substituce (MS)
Stanovení DS: Nejprve vážte 0,2 g (přesné na 0,1 mg) čištěného a sušeného celulózového etheru, rozpusťte jej v
80 ml destilované vody, míchané v konstantní teplotní vodní lázni při 30 ~ 40 ℃ po dobu 10 minut. Poté upravte roztok kyseliny sírové nebo roztokem NaOH
PH roztoku do pH roztoku je 8. Poté v kádině vybavené elektrodou pH metru použijte standardní roztok kyseliny sírové
Aby se zamíchala za podmínek míchání, sledujte hodnotu měřiče pH při titraci, když je hodnota pH roztoku upravena na 3,74,
Titrace končí. Všimněte si objemu standardního roztoku kyseliny sírové v této době.
Generace:
Součet horních protonových čísel a hydroxyethylové skupiny
Poměr počtu horních protonů; I7 je hmotnost methylenové skupiny na hydroxyethylové skupině
Intenzita vrcholu rezonance protonu; je intenzita protonové rezonance vrcholu 5 methinových skupin a jedna methylenová skupina na celulózové glukózové jednotce
Součet.
Testovací metody popsané pro testování infračervených charakterizace tří celulózy ethers CMC, HEC a HEECMC
Zákon
3.2.4.3 XRD test
Test charakterizace rentgenové difrakční analýzy tří celulózy CMC, HEC a HEECMC
popsaná metoda testu.
3.2.4.4 Testování H-NMR
H NMR spektrometr HEC byl měřen pomocí spektrometru AVANCE400 H NMR produkovaný Brukerem.
Použitím deuterovaného dimethylsulfoxidu jako rozpouštědla byl roztok testován pomocí tekuté vodíkové NMR spektroskopie. Frekvence testu byla 75,5 MHz.
Teplé, roztok je 0,5 ml.
3.3 Výsledky a analýza
3.3.1 Optimalizace procesu přípravy CMC
Použitím borovicové celulózy extrahované ve druhé kapitole jako suroviny a použití chloroacetátu sodného jako etherifikačního činidla byla přijata metoda experimentu s jedním faktorem,
Proces přípravy CMC byl optimalizován a počáteční proměnné experimentu byly nastaveny, jak je uvedeno v tabulce 3.3. Následuje proces přípravy HEC
V umění analýza různých faktorů.
Tabulka 3.3 Počáteční hodnoty faktoru
Počáteční hodnota faktoru
Alkalizační teplota předběžného ošetření/℃ 40
Předběžné ošetření doba alkalizace/h 1
Poměr pevných kapalin/(G/ML) 1:25
Koncentrace Lye před léčbou/% 40
38
První fáze etherifikační teplota/℃ 45
Čas etherifikace první fáze/H 1
Teplota etherifikace druhé fáze/℃ 70
Druhá fáze doba etherifikace/h 1
Základní dávka ve fázi etherifikace/G 2
Množství etherifikačního agenta ve fázi etherifikace/g 4.3
Etherifikovaný poměr pevných kapalin/(G/ML) 1:15
3.3.1.1 Vliv různých faktorů na stupeň substituce CMC ve fázi alkalizace před léčbou
1. Vliv teploty alkalizace před léčbou na stupeň substituce CMC
Za účelem zvážení účinku teploty alkalizace před léčbou na stupeň substituce v získané CMC, v případě stanovení dalších faktorů jako počátečních hodnot,
Za podmínek je diskutován účinek alkalizační teploty před léčbou na stupeň substituce CMC a výsledky jsou uvedeny na obr.
Alkalizační teplota před léčbou/℃
Vliv předběžné alkalizační teploty na stupeň substituce CMC
Je vidět, že stupeň substituce CMC se zvyšuje se zvýšením teploty alkalizace před léčbou a teplota alkalizace je 30 ° C.
Výše uvedené stupně substituce se snižuje se zvyšující se teplotou. Je to proto, že alkalizační teplota je příliš nízká a molekuly jsou méně aktivní a neschopné
Účinně zničí krystalickou oblast celulózy, což ztěžuje etherifikační činidlo vstoupit do interiéru celulózy ve fázi etherifikace a stupeň reakce je relativně vysoký.
nízké, což má za následek nižší stupeň substituce produktu. Teplota alkalizace by však neměla být příliš vysoká. Jak se teplota zvyšuje, pod působením vysoké teploty a silné alkalií,
Celulóza je náchylná k oxidační degradaci a stupeň substituce produktu CMC se snižuje.
2. Vliv doby alkalizace předběžného ošetření na stupeň substituce CMC
Za podmínky, že teplota alkalizace před léčbou je 30 ° C a počáteční hodnoty jsou dalšími faktory, je diskutován účinek alkalizačního času před léčbou na CMC.
Účinek substituce. Stupeň substituce
Alkalizační doba předběžného ošetření/h
Vliv doby alkalizace předběžného ošetřeníCMCstupeň substituce
Samotný proces převření je relativně rychlý, ale roztok alkalického roztoku potřebuje určitou dobu difúze ve vlákně.
Je vidět, že když je doba alkalizace 0,5-1,5 h, zvyšuje se stupeň substituce se zvýšením doby alkalizace.
Stupeň nahrazení získaného produktu byl nejvyšší, když byl čas 1,5 hodiny a stupeň substituce se snížil s prodloužením času po 1,5 hodiny. To může
Může to být proto, že na začátku alkalizace, s prodloužením doby alkalizace, je dostatečná infiltrace alkalií na celulózu, takže vlákno vlákno
Hlavní struktura je uvolněnější a zvyšuje etherifikační činidlo a aktivní médium
Čas příspěvku: APR-26-2024