1 Úvod
V současnosti je hlavní surovinou používanou při přípravěether celulózyje bavlna a její produkce klesá a cena také roste;
Navíc běžně používaná etherifikační činidla, jako je kyselina chloroctová (vysoce toxická) a ethylenoxid (karcinogenní), jsou také škodlivější pro lidské tělo a životní prostředí. Rezervovat
V této kapitole je jako surovina použita borová celulóza o relativní čistotě více než 90 % extrahovaná ve druhé kapitole a jako náhražky chloracetát sodný a 2-chlorethanol.
Použití vysoce toxické kyseliny chloroctové jako etherifikačního činidla, aniontovékarboxymethylcelulóza (CMC)byla připravena neiontová hydroxyethylcelulóza.
Celulóza (HEC) a směsná hydroxyethylkarboxymethylcelulóza (HECMC) tři ethery celulózy. jediný faktor
Techniky přípravy tří etherů celulózy byly optimalizovány pomocí experimentů a ortogonálních experimentů a syntetizované ethery celulózy byly charakterizovány pomocí FT-IR, XRD, H-NMR atd.
Základy etherifikace celulózy
Princip etherifikace celulózy lze rozdělit na dvě části. První částí je proces alkalizace, to znamená během alkalizační reakce celulózy,
Borová celulóza, rovnoměrně rozptýlená v roztoku NaOH, působením mechanického míchání a expanzí vody prudce bobtná
Velké množství malých molekul NaOH proniklo do nitra borové celulózy a reagovalo s hydroxylovými skupinami na kruhu strukturní jednotky glukózy,
Generuje alkalickou celulózu, aktivní centrum etherifikační reakce.
Druhou částí je proces etherifikace, tedy reakce mezi aktivním centrem a chloracetátem sodným nebo 2-chlorethanolem za alkalických podmínek, což má za následek
Současně etherifikační činidlo chloracetát sodný a 2-chlorethanol také produkují určitý stupeň vody za alkalických podmínek.
Vedlejší reakce jsou vyřešeny za vzniku glykolátu sodného a ethylenglykolu.
2 Koncentrovaná alkalická dekrystalizační předúprava borovicové celulózy
Nejprve připravte určitou koncentraci roztoku NaOH s deionizovanou vodou. Poté při určité teplotě 2g borovicového vlákna
Vitamin se rozpustí v určitém objemu roztoku NaOH, míchá se po určitou dobu a poté se filtruje pro použití.
Výrobce modelu přístroje
Přesný pH metr
Typ kolektoru ohřívací magnetické míchadlo s konstantní teplotou
Vakuová sušicí pec
Elektronická váha
Víceúčelové vakuové čerpadlo s cirkulační vodou
Infračervený spektrometr s Fourierovou transformací
Rentgenový difraktometr
Spektrometr nukleární magnetické 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.
Společnost American Thermo Fisher Co., Ltd.
American Thermoelectric Switzerland ARL Company
Švýcarská společnost BRUKER
35
Příprava CMC
Použití alkalické celulózy z borovicového dřeva předem upravené koncentrovanou alkalickou dekrystalizací jako suroviny, použitím ethanolu jako rozpouštědla a použitím chloracetátu sodného jako etherifikace
CMC s vyšším DS byla připravena dvojnásobným přidáním alkálie a dvakrát etherifikačního činidla. Do čtyřhrdlé baňky přidejte 2 g alkalické celulózy z borovicového dřeva, poté přidejte určité množství ethanolového rozpouštědla a dobře míchejte po dobu 30 minut
asi tak, že alkalická celulóza je plně dispergována. Poté přidejte určité množství alkalického činidla a chloracetátu sodného, aby reagovaly po určitou dobu při určité teplotě etherifikace
Po čase se přidá druhé alkalické činidlo a chloracetát sodný a následuje etherifikace po určitou dobu. Po skončení reakce se ochladí a ochladí
Neutralizujte přiměřeným množstvím ledové kyseliny octové, poté odsajte, omyjte a osušte.
Příprava HEC
Použití alkalické celulózy z borovicového dřeva předem ošetřené koncentrovanou alkalickou dekrystalizací jako suroviny, ethanolu jako rozpouštědla a 2-chlorethanolu jako etherifikace
HEC s vyšším MS byl připraven dvojnásobným přidáním alkálie a dvakrát etherifikačního činidla. Do čtyřhrdlé baňky přidejte 2 g alkalické celulózy z borovicového dřeva a přidejte určitý objem 90% (objemový podíl) ethanolu, promíchejte
Míchejte po určitou dobu, aby se úplně rozptýlila, poté přidejte určité množství alkálie a pomalu zahřívejte, přidejte určitý objem 2-
Chlorethanol, etherifikován při konstantní teplotě po určitou dobu a poté byl přidán zbývající hydroxid sodný a 2-chlorethanol, aby etherifikace pokračovala po určitou dobu. zacházet
Po ukončení reakce neutralizujte určitým množstvím ledové kyseliny octové a nakonec přefiltrujte přes skleněný filtr (G3), promyjte a osušte.
Příprava HEMCC
Použití HEC připraveného v 3.2.3.4 jako suroviny, ethanolu jako reakčního média a chloracetátu sodného jako etherifikačního činidla k přípravě
HECMC. Specifický proces je: odeberte určité množství HEC, vložte jej do 100ml čtyřhrdlé baňky a poté přidejte určité množství
90% etanol, mechanicky míchejte po určitou dobu, aby se zcela dispergoval, po zahřátí přidejte určité množství alkálie a pomalu přidávejte
Chloracetát sodný, etherifikace při konstantní teplotě po určité době skončí. Po dokončení reakce ji zneutralizujte ledovou kyselinou octovou, poté použijte skleněný filtr (G3)
Po odsávání filtrace, promytí a sušení.
Čištění etherů celulózy
Při procesu přípravy etheru celulózy často vznikají některé vedlejší produkty, zejména anorganická sůl chlorid sodný a některé další
nečistoty. Aby se zlepšila kvalita etheru celulózy, bylo provedeno jednoduché čištění získaného etheru celulózy. protože jsou ve vodě
Existují různé rozpustnosti, takže experiment používá určitý objemový podíl hydratovaného ethanolu k čištění připravených tří etherů celulózy.
přeměna.
Vložte vzorek éteru celulózy připravený v určité kvalitě do kádinky, přidejte určité množství 80% ethanolu, který byl předehřátý na 60 °C ~ 65 °C, a udržujte mechanické míchání při teplotě 60 °C ~ 65 °C na magnetickém míchadle s konstantní teplotou. na 10 ℃. min. Odeberte supernatant k vysušení
V čisté kádince použijte dusičnan stříbrný ke kontrole chloridových iontů. Pokud se objeví bílá sraženina, přefiltruje se přes skleněný filtr a vezme se pevná látka
Opakujte předchozí kroky pro část těla, dokud filtrát po přidání 1 kapky roztoku AgNO3 nebude mít bílou sraženinu, to znamená, že čištění a promývání není dokončeno.
36
do (hlavně k odstranění vedlejšího produktu reakce NaCl). Po vakuové filtraci, vysušení, ochlazení na pokojovou teplotu a zvážení.
hmotnost, g.
Testovací a charakterizační metody pro ethery celulózy
Stanovení stupně substituce (DS) a molárního stupně substituce (MS)
Stanovení DS: Nejprve se naváží 0,2 g (s přesností na 0,1 mg) přečištěného a vysušeného vzorku etheru celulózy, rozpustí se v
80 ml destilované vody, mícháno ve vodní lázni s konstantní teplotou při 30 °C~40 °C po dobu 10 minut. Poté se upraví roztokem kyseliny sírové nebo roztokem NaOH
pH roztoku, dokud pH roztoku není 8. Poté v kádince vybavené pH-metrovou elektrodou použijte standardní roztok kyseliny sírové
Pro titraci za míchání sledujte hodnotu pH metru při titraci, když je hodnota pH roztoku upravena na 3,74,
Titrace končí. Zaznamenejte objem standardního roztoku kyseliny sírové použitého v tomto okamžiku.
Generace:
Součet horních protonových čísel a hydroxyethylové skupiny
Poměr počtu horních protonů; I7 je hmotnost methylenové skupiny na hydroxyethylové skupině
Intenzita vrcholu protonové rezonance; je intenzita píku protonové rezonance 5 methinových skupin a jedné methylenové skupiny na celulózové glukózové jednotce
Součet.
Zkušební metody popsané pro testování infračervené charakterizace tří etherů celulózy CMC, HEC a HEECMC
Zákon
3.2.4.3 XRD test
Rentgenová difrakční analýza Charakterizační test tří etherů celulózy CMC, HEC a HEECMC
popsanou zkušební metodu.
3.2.4.4 Testování H-NMR
H NMR spektrometr HEC byl měřen spektrometrem Avance400 H NMR vyráběným firmou BRUKER.
Za použití deuterovaného dimethylsulfoxidu jako rozpouštědla byl roztok testován NMR spektroskopií kapalného vodíku. Testovací frekvence byla 75,5 MHz.
Teplý, roztok je 0,5 ml.
3.3 Výsledky a analýza
3.3.1 Optimalizace procesu přípravy CMC
Použitím borové celulózy extrahované ve druhé kapitole jako suroviny a použitím chloracetátu sodného jako etherifikačního činidla byla přijata metoda jednofaktorového experimentu,
Proces přípravy CMC byl optimalizován a počáteční proměnné experimentu byly nastaveny tak, jak je uvedeno v tabulce 3.3. Následuje proces přípravy HEC
V umění analýza různých faktorů.
Tabulka 3.3 Počáteční hodnoty faktorů
Faktor Počáteční hodnota
Alkalizační teplota předúpravy/℃ 40
Doba předúpravy alkalizace/h 1
Předúprava poměr pevná látka-kapalina/(g/ml) 1:25
Koncentrace louhu před úpravou/% 40
38
Teplota etherifikace prvního stupně/℃ 45
Doba etherifikace prvního stupně/h 1
Teplota etherifikace druhého stupně/℃ 70
Doba etherifikace druhého stupně/h 1
Základní dávkování ve stupni etherifikace/g 2
Množství etherifikačního činidla v etherifikačním stupni/g 4.3
Poměr etherifikovaná pevná látka-kapalina/(g/ml) 1:15
3.3.1.1 Vliv různých faktorů na stupeň substituce CMC ve fázi předúpravy alkalizace
1. Vliv teploty alkalizace předúpravy na stupeň substituce CMC
Aby bylo možné zvážit vliv teploty alkalizace před úpravou na stupeň substituce v získané CMC, v případě stanovení jiných faktorů jako výchozích hodnot,
Za těchto podmínek je diskutován vliv teploty alkalizace před úpravou na stupeň substituce CMC a výsledky jsou uvedeny na Obr.
Alkalizační teplota předúpravy/℃
Vliv alkalizační teploty předúpravy na stupeň substituce CMC
Je vidět, že stupeň substituce CMC se zvyšuje se zvýšením teploty alkalizace před úpravou a teplota alkalizace je 30 °C.
Výše uvedené stupně substituce klesají s rostoucí teplotou. Je to proto, že teplota alkalizace je příliš nízká a molekuly jsou méně aktivní a nejsou schopny
Účinně ničí krystalickou oblast celulózy, což ztěžuje etherifikačnímu činidlu vstup do nitra 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, působením vysoké teploty a silných alkálií,
Celulóza je náchylná k oxidační degradaci a stupeň substituce produktu CMC klesá.
2. Vliv doby alkalizace předúpravy na stupeň substituce CMC
Za podmínky, že teplota alkalizace před úpravou je 30 °C a další faktory jsou výchozí hodnoty, je diskutován vliv doby alkalizace před úpravou na CMC.
Účinek substituce. Stupeň substituce
Doba předúpravy alkalizace/h
Vliv doby předúpravy alkalizace naCMCstupeň substituce
Samotný proces kypření je poměrně rychlý, ale alkalický roztok potřebuje určitou dobu difúze ve vláknu.
Je vidět, že když je doba alkalizace 0,5 až 1,5 hodiny, stupeň substituce produktu se zvyšuje se zvyšující se dobou alkalizace.
Stupeň substituce získaného produktu byl nejvyšší, když byl čas 1,5 h, a stupeň substituce klesal s prodlužujícím se časem po 1,5 h. Tohle může
Může to být tím, že na začátku alkalizace, s prodloužením doby alkalizace, je infiltrace alkálie na celulózu postačující, takže vlákno
Primární struktura je uvolněnější, zvyšuje etherifikační činidlo a aktivní médium
Čas odeslání: 26. dubna 2024