1 Einführung
Gegenwärtig der Hauptrohmaterial, der bei der Herstellung von verwendet wirdCelluloseetherist Baumwolle und seine Leistung nimmt ab und der Preis steigt ebenfalls;
Darüber hinaus sind häufig verwendete Etherifizierungsmittel wie Chloressigsäure (hochgiftig) und Ethylenoxid (krebserregend) für den menschlichen Körper und die Umwelt schädlicher. Buch
In diesem Kapitel wird die Kiefernzellulose mit einer relativen Reinheit von mehr als 90% im zweiten Kapitel als Rohstoff verwendet, und Natriumchloracetat und 2-Chlorethanol werden als Substitute verwendet.
Mit hochgiftiger Chloressigsäure als Etherifikationsmittel, anionischCarboxymethylcellulose (CMC)Es wurden nichtionische Hydroxyethylcellulose hergestellt.
Cellulose (HEC) und gemischte Hydroxyethylcarboxymethylcellulose (HECMC) Drei Celluloseether. Einzelfaktor
Die Herstellungstechniken von drei Celluloseether wurden mittels Experimente und orthogonaler Experimente optimiert, und die synthetisierten Celluloseether wurden durch FT-IR, XRD, H-NMR usw. charakterisiert.
Grundlagen der Celluloseetherung
Das Prinzip der Celluloseetherifizierung kann in zwei Teile unterteilt werden. Der erste Teil ist der Alkalisierungsprozess, dh während der Alkalisierungsreaktion von Cellulose,
In NaOH -Lösung gleichmäßig verteilt, schwillt Kiefer Cellulose unter der Wirkung des mechanischen Rühren und mit der Ausdehnung von Wasser heftig an
Eine große Menge kleiner Moleküle, die in den Inneren von Kieferncellulose eindringen und mit den Hydroxylgruppen am Ring der Glucosestruktureinheit umgesetzt wurden, reagierte mit den Hydroxylgruppen.
Erzeugt Alkali -Cellulose, das aktive Zentrum der Etherifizierungsreaktion.
Der zweite Teil ist der Etherifizierungsprozess, dh die Reaktion zwischen dem aktiven Zentrum und Natriumchloracetat oder 2-Chlorethanol unter alkalischen Bedingungen, was dazu führt
Gleichzeitig wird das Etherifikationsmittel Natriumchloracetat und 2-Chlorethanol unter alkalischen Bedingungen auch einen gewissen Grad an Wasser erzeugen.
Die Seitenreaktionen werden aufgelöst, um Natriumglykolat bzw. Ethylenglykol zu erzeugen.
2 konzentrierte Alkali -Entkristallisation Vorbehandlung von Kieferncellulose
Bereiten Sie zunächst eine bestimmte Konzentration der NaOH -Lösung mit entionisiertem Wasser vor. Dann bei einer bestimmten Temperatur 2 g Kiefernfaser
Das Vitamin wird in einem bestimmten Volumen der NaOH -Lösung gelöst, für einen bestimmten Zeitraum gerührt und dann zur Verwendung gefiltert.
Hersteller von Instrumentenmodell
Präzisionsmesser
Kollektorentyp Konstante Temperaturheizungsmagnetrührer
Vakuumtrocknungsofen
Elektronischer Gleichgewicht
Zirkulationswasser-Mehrzweck-Vakuumpumpe
Fourier -Transformationsinfrarotspektrometer
Röntgendiffraktometer
Nuklear -Magnetresonanzspektrometer
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 Thermoelektrische Schweiz ARL Company
Schweizer Firma Bruker
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Vorbereitung von CMCs
Unter Verwendung von Kiefernholz -Alkali -Cellulose -Cellulose durch konzentrierte Alkali -Entkristallisation als Rohstoff, mit Ethanol als Lösungsmittel und unter Verwendung von Natriumchloracetat als Etherifizierung vorbehandelt
CMC mit höherem DS wurde hergestellt, indem Alkali zweimal und zweimal Etherifikationsmittel hinzugefügt wurde. Fügen Sie 2 g Kiefernholz-Alkali-Cellulose in den vierhaltigen Kolben, fügen Sie dann ein bestimmtes Volumen Ethanollösungsmittel hinzu und rühren Sie 30 Minuten gut um
ungefähr, so dass die Alkali -Cellulose vollständig verteilt ist. Fügen Sie dann eine bestimmte Menge an Alkali und Natriumchloracetat hinzu, um für einen bestimmten Zeitraum bei einer bestimmten Etherifizierungstemperatur zu reagieren
Nach der Zeit eine zweite Zugabe von alkalischem Mittel und Natriumchloracetat, gefolgt von einer Ätherifizierung für einen bestimmten Zeitraum. Nachdem die Reaktion vorbei ist, kühlen Sie sich ab und kühlen Sie dann ab
Neutralisieren mit einer geeigneten Menge an Gletscher Essigsäure, dann Saugfilter, waschen und trocken.
Vorbereitung von HECs
Mit Kiefernholz-Alkali-Cellulose mit konzentrierter Alkali-Entkristallisation als Rohstoff, Ethanol als Lösungsmittel und 2-Chlorethanol als Etherifizierung vorbehandelt
Das HEC mit höherem MS wurde durch zweimal Alkali und zweimal Etherifikationsmittel hergestellt. Fügen Sie 2 g Kiefernholz-Alkali-Cellulose in einen vierhaltigen Kolben hinzu und fügen Sie ein bestimmtes Volumen von 90% (Volumenfraktion) Ethanol hinzu, umrühren
Rühren Sie für einen bestimmten Zeitraum die Zeit, um sich vollständig zu zerstreuen, fügen Sie dann eine bestimmte Menge Alkali hinzu und erwärmen Sie sich langsam ein bestimmtes Volumen von 2-
Chlorethanol, für einen bestimmten Zeitraum bei konstanter Temperatur terifiziert und dann das verbleibende Natriumhydroxid und 2-Chlorethanol hinzugefügt, um die Etherifizierung für einen bestimmten Zeitraum fortzusetzen. behandeln
Nach Abschluss der Reaktion neutralisieren Sie mit einer bestimmten Menge Gletscher Essigsäure und filtern schließlich mit einem Glasfilter (G3), waschen und trocken.
Vorbereitung von Hemcc
Verwenden der in 3.2.3.4 hergestellten HEC als Rohstoff, Ethanol als Reaktionsmedium und Natriumchloracetat als Etherifikationsmittel zum Vorbereiten
HECMC. Der spezifische Vorgang ist: Nehmen Sie eine bestimmte Menge HEC, legen Sie ihn in einen 100-ml-Kolben und fügen Sie dann eine bestimmte Menge Volumen hinzu
90% Ethanol, mechanisch für einen bestimmten Zeitraum mechanisch umrühren, um es vollständig verteilt zu machen, nach dem Erhitzen eine bestimmte Menge Alkali hinzuzufügen und langsam hinzuzufügen
Natriumchloracetat, die Etherifizierung bei konstanter Temperatur endet nach einer Zeitspanne. Nach Abschluss der Reaktion neutralisieren Sie sie mit Gletscher Essigsäure, um sie zu neutralisieren, und verwenden Sie dann einen Glasfilter (G3).
Nach der Saugfiltration, Waschen und Trocknen.
Reinigung von Celluloseethern
Im Herstellungsprozess von Celluloseether werden häufig einige Nebenprodukte hergestellt, hauptsächlich das anorganische Salz-Natriumchlorid und andere
Verunreinigungen. Um die Qualität des Celluloseethers zu verbessern, wurde eine einfache Reinigung am erhaltenen Celluloseether durchgeführt. Weil sie im Wasser sind
Es gibt unterschiedliche Löslichkeit, daher verwendet das Experiment einen bestimmten Volumenanteil von hydratisiertem Ethanol, um die vorbereiteten drei Celluloseether zu reinigen.
ändern.
Platzieren Sie die mit einer bestimmte Qualität vorbereitete Cellulose -Ether -Probe in einem Becherglas, fügen Sie eine bestimmte Menge von 80% Ethanol hinzu, die auf 60 ℃ ~ 65 ° C vorgewärmt wurde, und behalten Sie das mechanische Rühren bei 60 ℃ ~ 65 ℃ bei einem konstanten Temperaturheizungsmagnetrührer für 10 ℃ auf. min. Nehmen Sie den Überstand zum Trocknen
Verwenden Sie in einem sauberen Becherglas Silbernitrat, um Chloridionen zu überprüfen. Wenn es einen weißen Niederschlag gibt, filtern Sie ihn durch einen Glasfilter und nehmen Sie den Feststoff
Wiederholen Sie die vorherigen Schritte für den Körperteil, bis das Filtrat nach dem Hinzufügen von 1 Tropfen Agno3 -Lösung keinen weißen Niederschlag aufweist, dh die Reinigung und das Waschen werden abgeschlossen.
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in (hauptsächlich zum Entfernen des Reaktionsnebenprodukts NaCl). Nach der Saugfiltration, Trocknen, Kühlung auf Raumtemperatur und Gewicht.
Masse, g.
Test- und Charakterisierungsmethoden für Celluloseether
Bestimmung des Substitutionsgrades (DS) und des molaren Substitutionsgrades (MS)
Bestimmung von DS: Wiegt zunächst 0,2 g (genau auf 0,1 mg) der gereinigten und getrockneten Celluloseetherprobe, löst sie auf
80 ml destilliertes Wasser, in einem Wasserbad mit konstantem Temperatur mit 30 ° ~ 40 ℃ 10 min gerührt. Sich dann mit Schwefelsäurelösung oder NaOH -Lösung einstellen
Der pH -Wert der Lösung, bis der pH -Wert der Lösung 8 beträgt. Verwenden Sie in einem mit einer pH -Meterelektrode ausgestatteten Bechern eine Standardlösung von Schwefelsäure
Beobachten Sie unter rührenden Bedingungen den pH -Messwert, während der pH -Wert der Lösung auf 3,74 eingestellt wird.
Die Titration endet. Beachten Sie das Volumen der zu diesem Zeitpunkt verwendeten Schwefelsäure -Standardlösung.
Generation:
Die Summe der oberen Protonenzahlen und der Hydroxyethylgruppe
Das Verhältnis der Anzahl der oberen Protonen; I7 ist die Masse der Methylengruppe auf der Hydroxyethylgruppe
Intensität des Protonresonanzpeaks; ist die Intensität des Protonenresonanzpeaks von 5 Methingruppen und einer Methylengruppe auf der Cellulose -Glukoseeinheit
Summe.
Die Testmethoden,
Gesetz
3.2.4.3 XRD -Test
Röntgenbeugungsanalyse-Charakterisierungstest von drei Celluloseether CMC, HEC und HeeCMC
die beschriebene Testmethode.
3.2.4.4 Tests von H-NMR
Das H -NMR -Spektrometer von HEC wurde mit dem von Bruker erzeugten AVANCE400 H -NMR -Spektrometer gemessen.
Unter Verwendung von deuteriertem Dimethylsulfoxid als Lösungsmittel wurde die Lösung durch flüssige Wasserstoff -NMR -Spektroskopie getestet. Die Testfrequenz betrug 75,5 MHz.
Warm, die Lösung beträgt 0,5 ml.
3.3 Ergebnisse und Analyse
3.3.1 Optimierung des CMC -Vorbereitungsprozesses
Unter Verwendung der im zweiten Kapitel als Rohstoff extrahierten Kieferncellulose und unter Verwendung von Natriumchloracetat als Etherifikationsmittel wurde die Methode des Einzelfaktor -Experiments angewendet.
Der Herstellungsprozess von CMC wurde optimiert und die anfänglichen Variablen des Experiments wurden wie in Tabelle 3.3 gezeigt eingestellt. Das Folgende ist der HEC -Vorbereitungsprozess
In der Kunst die Analyse verschiedener Faktoren.
Tabelle 3.3 Anfangsfaktorwerte
Faktor Anfangswert
Vorbehandlungsalkalisierungstemperatur/℃ 40
Vorbehandlungsalkalisierungszeit/H 1
Vorbehandlung Festkörperverhältnis/(g/ml) 1:25
Vorbehandlungslaugenkonzentration/% 40
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Die erste Stufe Etherifizierungstemperatur/℃ 45
Ätherungszeit in der ersten Stufe/h 1
Etherifizierungstemperatur der zweiten Stufe/℃ 70
Ätherungszeit der zweiten Stufe/h 1
Basisdosis im Etherifizierungsstadium/g 2
Betrag des Etherifizierungsmittels in der Etherifizierungsstufe/g 4,3
Etherifiziertes Festkörperverhältnis/(g/ml) 1:15
3.3.1.1 Einfluss verschiedener Faktoren auf den CMC -Substitution -Abschluss in der Vorbehandlungsalkalisierungsstadium
1. Die Auswirkung der Vorbehandlungsalkalisierungstemperatur auf den Substitutionsgrad von CMC
Um die Auswirkung der Vorbehandlungsalkalisierungstemperatur auf den Substitutionsgrad im erhaltenen CMC zu berücksichtigen, bei der Feststellung anderer Faktoren als Anfangswerte,
Unter den Bedingungen wird die Auswirkung der Vorbehandlungsalkalisierungstemperatur auf den CMC -Substitution -Grad diskutiert und die Ergebnisse in Abb. 1 dargestellt.
Vorbehandlungsalkalisierungstemperatur/℃
Auswirkung der Vorbehandlungsalkalisierungstemperatur auf den CMC -Substitutionsgrad
Es ist ersichtlich, dass der Substitutionsgrad von CMC mit zunehmender Vorbehandlungsalkalisierungstemperatur zunimmt und die Alkalisierungstemperatur 30 ° C beträgt.
Die oben genannten Substitutionsgrad nehmen mit zunehmender Temperatur ab. Dies liegt daran, dass die Alkalisierungstemperatur zu niedrig ist und die Moleküle weniger aktiv und nicht in der Lage sind
Zerstören Sie effektiv den kristallinen Bereich von Cellulose, was es dem Etherifizierungsmittel schwierig macht, in das Innere der Cellulose im Etherifizierungsstadium einzugeben, und der Reaktionsgrad ist relativ hoch.
Niedrig, was zu einem geringeren Grad der Produktsubstitution führt. Die Alkalisierungstemperatur sollte jedoch nicht zu hoch sein. Mit zunehmender Temperatur unter der Wirkung hoher Temperatur und starker Alkali,,
Cellulose ist anfällig für den oxidativen Abbau, und der Substitutionsgrad des Produkts CMC nimmt ab.
2. Einfluss der Vorbehandlungsalkalinisierungszeit auf den CMC -Substitutionsgrad
Unter der Bedingung, dass die Vorbehandlungsalkalisierungstemperatur 30 ° C beträgt und andere Faktoren die Anfangswerte sind, wird der Effekt der Vorbehandlungsalkalisierungszeit auf CMC diskutiert.
Die Auswirkung der Substitution. Substitutionsgrad
Vorbehandlungsalkalisierungszeit/h
Einfluss der Vorbehandlungsalkalinisierungszeit aufCMCSubstitutionsabschluss
Der Bullenprozess selbst ist relativ schnell, aber die Alkali -Lösung benötigt eine bestimmte Diffusionszeit in der Faser.
Es ist ersichtlich, dass, wenn die Alkalisierungszeit 0,5-1,5 Stunden beträgt, der Substitutionsgrad des Produkts mit zunehmender Alkalisierungszeit zunimmt.
Der Substitutionsgrad des erhaltenen Produkts war am höchsten, wenn die Zeit 1,5 Stunden betrug, und der Substitutionsgrad nahm mit zunehmender Zeit nach 1,5 Stunden ab. Das kann
Dies kann daran liegen
Die Hauptstruktur ist entspannter und erhöht das Etherifizierungsmittel und das aktive Medium
Postzeit: Apr-26-2024