1 Introduktion
På nuværende tidspunkt er det vigtigste råmateriale, der bruges til fremstilling afCelluloseetherer bomuld, og dens output falder, og prisen stiger også;
Desuden er ofte anvendte æterificeringsmidler, såsom chloreddikesyre (meget giftig) og ethylenoxid (kræftfremkaldende), også mere skadelige for den menneskelige krop og miljøet. Bog
I dette kapitel anvendes fyrretræcellulosen med en relativ renhed på mere end 90% ekstraheret i det andet kapitel som råmateriale, og natriumchloracetat og 2-chlorethanol anvendes som substitutter.
Brug meget giftig chloreddikesyre som æterificeringsmiddel, anioniskcarboxymethyl cellulose (CMC), ikke-ionisk hydroxyethylcellulose blev fremstillet.
Cellulose (HEC) og blandet hydroxyethylcarboxymethylcellulose (HECMC) tre celluloseethere. enkelt faktor
Forberedelsesteknikkerne for tre celluloseethere blev optimeret ved hjælp af eksperimenter og ortogonale eksperimenter, og de syntetiserede celluloseethere var karakteriseret ved FT-IR, XRD, H-NMR osv.
Grundlæggende om cellulose -æterificering
Princippet om cellulose -æterificering kan opdeles i to dele. Den første del er alkaliseringsprocessen, det vil sige under alkaliseringsreaktionen af cellulose,
Jævnt spredt i NaOH -opløsning, svæver fyrretræcellulose voldsomt under handlingen med mekanisk omrøring og med udvidelsen af vand
En stor mængde NaOH små molekyler trænger ind i det indre af fyrretræcellulose og reagerede med hydroxylgrupperne på ringen af glukosestrukturen,
Genererer alkali cellulose, det aktive centrum af æterificeringsreaktionen.
Den anden del er æterificeringsprocessen, det vil sige reaktionen mellem det aktive center og natriumchloracetat eller 2-chlorethanol under alkaliske forhold, hvilket resulterer i
På samme tid producerer det æterificerende middel natriumchloracetat og 2-chlorethanol også en vis grad af vand under alkaliske forhold.
Sidensreaktionerne er løst til at generere henholdsvis natriumglycolat og ethylenglycol.
2 koncentreret alkali -dekrystallisationsforbehandling af fyrretræcellulose
Forbered først en bestemt koncentration af NaOH -opløsning med deioniseret vand. Derefter ved en bestemt temperatur, 2 g fyrfiber
Vitaminet opløses i et vist volumen NaOH -opløsning, omrøres i en periode og filtreres derefter til brug.
Producent af instrumentmodel
Præcision PH -meter
Collector type konstant temperaturopvarmning magnetisk omrører
Vakuumtørringsovn
Elektronisk balance
Cirkulerende vandtype multi-purpose vakuumpumpe
Fourier transform infrarødt spektrometer
Røntgenstrålediffraktometer
Nukleær magnetisk resonansspektrometer
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.
Amerikansk termoelektrisk Schweiz Arl Company
Det schweiziske selskab Bruker
35
Forberedelse af CMC'er
Brug af fyrretræ alkali cellulose forbehandlet af koncentreret alkali -dekrystallisation som råmateriale, anvendelse af ethanol som opløsningsmiddel og anvendelse af natriumchloracetat som æterificering
CMC med højere DS blev fremstillet ved tilsætning af alkali to gange og æterificeringsmiddel to gange. Tilsæt 2 g fyrretræ alkali cellulose i den firehalsede kolbe, tilsæt derefter et vist volumen ethanolopløsningsmiddel, og rør godt i 30 minutter
Om, så alkali -cellulosen er fuldt spredt. Tilsæt derefter en vis mængde alkalimiddel og natriumchloracetat for at reagere i en periode ved en bestemt æterificeringstemperatur
Efter tid, en anden tilsætning af alkalisk middel og natriumchloracetat efterfulgt af æterificering i en periode. Efter reaktionen er forbi, afkøles og afkøles, derefter
Neutraliser med en passende mængde iseddikesyre, derefter sugefilter, vask og tørt.
Forberedelse af HEC'er
Brug af fyrretræ alkali cellulose forbehandlet med koncentreret alkali-dekrystallisation som råmateriale, ethanol som opløsningsmiddel og 2-chlorethanol som æterificering
HEC med højere MS blev fremstillet ved tilsætning af alkali to gange og æterificeringsmiddel to gange. Tilsæt 2 g fyrretræ alkali-cellulose i en fire-halset kolbe, og tilsæt et bestemt volumen på 90% (volumenfraktion) ethanol, omrør
Rør i en periode til fuldt ud at sprede, tilsæt derefter en vis mængde alkali, og opvarm langsomt, tilsæt et bestemt volumen på 2-
Chlorethanol, æterificeret ved konstant temperatur i en periode, og tilsatte derefter det resterende natriumhydroxid og 2-chlorethanol for at fortsætte æterificering i en periode. behandle
Efter at reaktionen er afsluttet, neutraliseres med en vis mængde iseddikesyre og filtrerer til sidst med et glasfilter (G3), WASH og tørt.
Forberedelse af HEMCC
Ved hjælp af HEC fremstillet i 3.2.3.4 som råmaterialet, ethanol som reaktionsmedium og natriumchloracetat som det æterificerende middel til at fremstille
HECMC. Den specifikke proces er: Tag en vis mængde HEC, læg den i en 100 ml firhalset kolbe, og tilsæt derefter en vis mængde volumen
90% ethanol, omrøres mekanisk i en periode for at gøre det fuldt spredt, tilsæt en vis mængde alkali efter opvarmning og tilføj langsomt
Natriumchloracetat, æterificeringen ved konstant temperatur slutter efter en periode. Når reaktionen er afsluttet, neutraliser den med iseddikesyre for at neutralisere den, og brug derefter et glasfilter (G3)
Efter suget filtrering, vask og tørring.
Oprensning af celluloseethere
I forberedelsesprocessen med celluloseether produceres nogle biprodukter ofte, hovedsageligt det uorganiske saltnatriumchlorid og nogle andre
urenheder. For at forbedre kvaliteten af celluloseether blev der udført enkel oprensning på den opnåede celluloseether. Fordi de er i vand
Der er forskellige opløselighed, så eksperimentet bruger en bestemt volumenfraktion af hydreret ethanol til at rense de fremstillede tre celluloseethere.
forandring.
Placer celluloseetherprøven tilberedt med en bestemt kvalitet i et bægerglas, tilsæt en vis mængde på 80% ethanol, der er forvarmet til 60 ℃ ~ 65 ℃, og oprethold mekanisk omrøring ved 60 ℃ ~ 65 ℃ På en konstant temperaturvarmning af magnetisk omrører for 10 ℃. min. Tag supernatanten til tørring
I et rent bægerglas skal du bruge sølvnitrat til at kontrollere for chloridioner. Hvis der er et hvidt bundfald, skal du filtrere det gennem et glasfilter og tage det faste stof
Gentag de foregående trin for kropsdelen, indtil filtratet efter tilsætning af 1 dråbe AgNO3 -opløsning ikke har noget hvidt bundfald, det vil sige, at oprensningen og vasken er afsluttet.
36
ind i (hovedsageligt for at fjerne reaktionen biprodukt NaCl). Efter suget filtrering, tørring, afkøling til stuetemperatur og vejning.
masse, g.
Test- og karakteriseringsmetoder for celluloseethere
Bestemmelse af substitutionsgraden (DS) og molpladsen af substitution (MS)
Bestemmelse af DS: Vej først 0,2 g (nøjagtig til 0,1 mg) af den oprensede og tørrede celluloseetherprøve, opløs den i
80 ml destilleret vand, omrørt i et konstant temperatur vandbad ved 30 ℃ ~ 40 ℃ i 10 minutter. Juster derefter med svovlsyreopløsning eller NaOH -opløsning
PH i opløsningen, indtil pH -værdien er 8. Derefter i et bægerglas udstyret med en pH -meterelektrode, skal du bruge en standardopløsning af svovlsyre
For at titrere, under omrøringsbetingelser, skal du observere pH -måleraflæsningen, mens pH -værdien af pH -værdien justeres til 3,74,
Titreringen slutter. Bemærk mængden af svovlsyre -standardopløsning, der bruges på dette tidspunkt.
Generation:
Summen af de øverste protonnumre og hydroxyethylgruppen
Forholdet mellem antallet af øvre protoner; I7 er massen af methylengruppen på hydroxyethylgruppen
Intensitet af protonresonansens top; Er intensiteten af protonresonansens top af 5 methingrupper og en methylengruppe på cellulose -glukoseenheden
Sum.
De testmetoder, der er beskrevet for den infrarøde karakteriseringstest af de tre celluloseethere CMC, HEC og HEECMC
Lov
3.2.4.3 XRD -test
Røntgenstrålediffraktionsanalyse Karakteriseringstest af tre celluloseethere CMC, HEC og HEECMC
den beskrevne testmetode.
3.2.4.4 Test af H-NMR
H NMR -spektrometeret af HEC blev målt ved Avance400 H NMR -spektrometer produceret af Bruker.
Ved anvendelse af deutereret dimethylsulfoxid som opløsningsmiddel blev opløsningen testet ved flydende brint NMR -spektroskopi. Testfrekvensen var 75,5 MHz.
Varm, opløsningen er 0,5 ml.
3.3 Resultater og analyse
3.3.1 Optimering af CMC -forberedelsesproces
Ved hjælp af fyrretræcellulose, der er ekstraheret i det andet kapitel som råmaterialet, og ved hjælp af natriumchloracetat som etherificerende middel, blev metoden til enkeltfaktoreksperiment vedtaget,
Forberedelsesprocessen for CMC blev optimeret, og de indledende variabler af eksperimentet blev indstillet som vist i tabel 3.3. Følgende er HEC -forberedelsesprocessen
I kunsten er analysen af forskellige faktorer.
Tabel 3.3 Indledende faktorværdier
Faktor startværdi
Forbehandling Alkaliserende temperatur/℃ 40
Forbehandling Alkaliserende tid/h 1
Forbehandling fast-væske-forhold/(g/ml) 1:25
Forbehandlings lutkoncentration/% 40
38
Den første fase æterificeringstemperatur/℃ 45
Første fase æterificeringstid/h 1
Anden fase æterificeringstemperatur/℃ 70
Anden fase æterificeringstid/h 1
Basisdosering i æterificeringsstadium/g 2
Mængde æterificeringsmiddel i æterificeringsstadium/g 4.3
Etherificeret fast-væske-forhold/(g/ml) 1:15
3.3.1.1 Indflydelse af forskellige faktorer på CMC -substitutionsgrad i forbehandlingsalkaliseringsstadiet
1. Effekten af forbehandlingsalkaliseringstemperatur på substitutionsgraden af CMC
For at overveje effekten af forbehandlingsalkaliseringstemperatur på graden af substitution i den opnåede CMC, i tilfælde af fastgørelse af andre faktorer som startværdier,
Under betingelserne diskuteres virkningen af forbehandlingsalkaliseringstemperatur på CMC -substitutionsgrad, og resultaterne er vist i fig.
Forbehandling Alkaliserende temperatur/℃
Effekt af forbehandling af alkaliserende temperatur på CMC -substitutionsgrad
Det kan ses, at graden af substitution af CMC stiger med stigningen i forbehandlingsalkaliseringstemperaturen, og alkaliseringstemperaturen er 30 ° C.
Ovenstående grader af substitutionen falder med stigende temperatur. Dette skyldes, at den alkaliserende temperatur er for lav, og molekylerne er mindre aktive og ikke i stand til
Ødelæg effektivt det krystallinske område af cellulose, hvilket gør det vanskeligt for det æterificerende middel at komme ind i det indre af cellulosen i æterificeringsstadiet, og reaktionsgraden er relativt høj.
Lav, hvilket resulterer i en lavere grad af produktsubstitution. Alkaliseringstemperaturen bør imidlertid ikke være for høj. Når temperaturen øges, under virkning af høj temperatur og stærk alkali,
Cellulose er tilbøjelig til oxidativ nedbrydning, og graden af substitution af produktet CMC falder.
2. Indflydelse af forbehandlingsalkaliniseringstid på CMC -substitutionsgrad
Under betingelse af, at alkaliseringstemperaturen for forbehandling er 30 ° C, og andre faktorer er de oprindelige værdier, diskuteres virkningen af alkaliseringstid for forbehandling på CMC.
Effekten af substitution. Grad af substitution
Forbehandling Alkaliserende tid/h
Effekt af forbehandling alkaliniseringstid påCMCSubstitutionsgrad
Selve bulkingsprocessen er relativt hurtig, men alkaliopløsningen har brug for en vis diffusionstid i fiberen.
Det kan ses, at når alkaliseringstiden er 0,5-1,5 timer, øges substitutionsgraden af produktet med stigningen i alkaliseringstiden.
Graden af substitution af det opnåede produkt var den højeste, da tiden var 1,5 timer, og graden af substitution faldt med stigningen i tiden efter 1,5 timer. Dette kan
Det kan skyldes, at i begyndelsen af alkalisering, med forlængelse af alkaliseringstid, er infiltrationen af alkali til cellulose mere tilstrækkelig, så fiberen
Den primære struktur er mere afslappet, hvilket øger det æterificerende middel og det aktive medium
Posttid: Apr-26-2024