1 Einleitung
Derzeit wird der Hauptrohstoff bei der Herstellung von verwendetCelluloseetherist Baumwolle, und ihre Produktion geht zurück, und auch der Preis steigt;
Darüber hinaus sind auch häufig verwendete Veretherungsmittel wie Chloressigsäure (sehr giftig) und Ethylenoxid (krebserregend) schädlicher für den menschlichen Körper und die Umwelt. Buch
In diesem Kapitel wird die im zweiten Kapitel extrahierte Kiefernzellulose mit einer relativen Reinheit von mehr als 90 % als Rohstoff verwendet, und Natriumchloracetat und 2-Chlorethanol werden als Ersatzstoffe verwendet.
Verwendung von hochgiftiger Chloressigsäure als Veretherungsmittel, anionischCarboxymethylcellulose (CMC)Es wurden nichtionische Hydroxyethylcellulose hergestellt.
Cellulose (HEC) und gemischte Hydroxyethylcarboxymethylcellulose (HECMC), drei Celluloseether. einzelner Faktor
Die Herstellungstechniken von drei Celluloseethern wurden durch Experimente und orthogonale Experimente optimiert und die synthetisierten Celluloseether wurden durch FT-IR, XRD, H-NMR usw. charakterisiert.
Grundlagen der Celluloseveretherung
Das Prinzip der Celluloseveretherung lässt sich in zwei Teile gliedern. Der erste Teil ist der Alkalisierungsprozess, d. h. während der Alkalisierungsreaktion von Cellulose,
Gleichmäßig in NaOH-Lösung dispergiert, quillt Kiefernzellulose unter der Einwirkung von mechanischem Rühren und bei der Ausdehnung von Wasser stark auf
Eine große Menge kleiner NaOH-Moleküle drang in das Innere der Kiefernzellulose ein und reagierte mit den Hydroxylgruppen am Ring der Glucose-Struktureinheit.
Erzeugt Alkalizellulose, das aktive Zentrum der Veretherungsreaktion.
Der zweite Teil ist der Veretherungsprozess, also die Reaktion zwischen dem aktiven Zentrum und Natriumchloracetat oder 2-Chlorethanol unter alkalischen Bedingungen, was zu …
Gleichzeitig erzeugen die Veretherungsmittel Natriumchloracetat und 2-Chlorethanol unter alkalischen Bedingungen auch einen gewissen Grad an Wasser.
Die Nebenreaktionen werden aufgelöst, um Natriumglykolat bzw. Ethylenglykol zu erzeugen.
2 Konzentrierte alkalische Dekristallisationsvorbehandlung von Kiefernzellulose
Bereiten Sie zunächst eine bestimmte Konzentration einer NaOH-Lösung mit entionisiertem Wasser vor. Dann, bei einer bestimmten Temperatur, 2g Kiefernfaser
Das Vitamin wird in einem bestimmten Volumen NaOH-Lösung gelöst, eine Zeit lang gerührt und dann zur Verwendung gefiltert.
Hersteller von Instrumentenmodellen
Präzisions-pH-Meter
Kollektortyp-Magnetrührer mit konstanter Temperaturheizung
Vakuumtrockenofen
Elektronische Waage
Mehrzweck-Vakuumpumpe mit zirkulierendem Wasser
Fourier-Transformations-Infrarotspektrometer
Röntgendiffraktometer
Kernspinresonanzspektrometer
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 Wissenschafts- und Bildungsinstrument Co., Ltd.
Amerikanische Thermo Fisher Co., Ltd.
American Thermoelectric Switzerland ARL Company
Schweizer Unternehmen BRUKER
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Herstellung von CMCs
Verwendung von durch konzentrierte Alkali-Dekristallisation vorbehandelter Kiefernholz-Alkalizellulose als Rohmaterial, Verwendung von Ethanol als Lösungsmittel und Verwendung von Natriumchloracetat zur Veretherung
CMC mit höherem DS wurde durch zweimalige Zugabe von Alkali und zweimaligem Veretherungsmittel hergestellt. Geben Sie 2 g Kiefernholz-Alkalizellulose in den Vierhalskolben, fügen Sie dann eine bestimmte Menge Ethanollösungsmittel hinzu und rühren Sie 30 Minuten lang gut um
etwa, so dass die Alkalicellulose vollständig dispergiert ist. Fügen Sie dann eine bestimmte Menge Alkalimittel und Natriumchloracetat hinzu, um eine gewisse Zeit lang bei einer bestimmten Veretherungstemperatur zu reagieren
Nach einiger Zeit erfolgt eine zweite Zugabe von alkalischem Mittel und Natriumchloracetat, gefolgt von einer Veretherung für einen bestimmten Zeitraum. Nachdem die Reaktion beendet ist, kühlen Sie ab und kühlen Sie dann ab
Mit einer geeigneten Menge Eisessig neutralisieren, dann absaugen, waschen und trocknen.
Vorbereitung von HECs
Verwendung von durch konzentrierte Alkali-Dekristallisation vorbehandelter Kiefernholz-Alkalizellulose als Rohmaterial, Ethanol als Lösungsmittel und 2-Chlorethanol als Veretherung
Der HEC mit höherem MS wurde durch zweimalige Zugabe von Alkali und zweimaligem Veretherungsmittel hergestellt. Geben Sie 2 g Kiefernholz-Alkalizellulose in einen Vierhalskolben und geben Sie ein bestimmtes Volumen 90 % (Volumenanteil) Ethanol hinzu und rühren Sie um
Rühren Sie eine Zeit lang, bis es sich vollständig verteilt hat, fügen Sie dann eine bestimmte Menge Alkali hinzu und erhitzen Sie es langsam, fügen Sie eine bestimmte Menge 2- hinzu.
Chlorethanol, bei konstanter Temperatur für einen bestimmten Zeitraum verethert und dann das restliche Natriumhydroxid und 2-Chlorethanol zugegeben, um die Veretherung für einen bestimmten Zeitraum fortzusetzen. behandeln
Nach Abschluss der Reaktion mit einer bestimmten Menge Eisessig neutralisieren und schließlich mit einem Glasfilter (G3) filtrieren, waschen und trocknen.
Vorbereitung von HEMCC
Zur Herstellung wird das in 3.2.3.4 hergestellte HEC als Rohmaterial, Ethanol als Reaktionsmedium und Natriumchloracetat als Veretherungsmittel verwendet
HECMC. Der konkrete Vorgang ist: Nehmen Sie eine bestimmte Menge HEC, geben Sie sie in einen 100-ml-Vierhalskolben und geben Sie dann eine bestimmte Menge hinzu
90 % Ethanol, eine Zeit lang mechanisch rühren, bis es vollständig dispergiert ist, nach dem Erhitzen eine bestimmte Menge Alkali zugeben und langsam zugeben
Bei Natriumchloracetat endet die Veretherung bei konstanter Temperatur nach einiger Zeit. Nachdem die Reaktion abgeschlossen ist, neutralisieren Sie sie mit Eisessig, um sie zu neutralisieren, und verwenden Sie dann einen Glasfilter (G3).
Nach Absaugen, Waschen und Trocknen.
Reinigung von Celluloseethern
Bei der Herstellung von Celluloseether entstehen häufig einige Nebenprodukte, hauptsächlich das anorganische Salz Natriumchlorid und einige andere
Verunreinigungen. Um die Qualität des Celluloseethers zu verbessern, wurde eine einfache Reinigung des erhaltenen Celluloseethers durchgeführt. weil sie im Wasser sind
Es gibt unterschiedliche Löslichkeiten, daher verwendet das Experiment einen bestimmten Volumenanteil an hydratisiertem Ethanol, um die hergestellten drei Celluloseether zu reinigen.
ändern.
Geben Sie die mit einer bestimmten Qualität zubereitete Celluloseetherprobe in ein Becherglas, geben Sie eine bestimmte Menge 80 %iges Ethanol hinzu, das auf 60 °C bis 65 °C vorgewärmt wurde, und halten Sie das mechanische Rühren bei 60 °C bis 65 °C auf einem Magnetrührer mit konstanter Temperaturheizung aufrecht für 10 ℃. min. Lassen Sie den Überstand trocknen
Verwenden Sie in einem sauberen Becherglas Silbernitrat, um nach Chloridionen zu suchen. Wenn ein weißer Niederschlag entsteht, filtrieren Sie ihn durch einen Glasfilter und entnehmen Sie den Feststoff
Wiederholen Sie die vorherigen Schritte für den Körperteil, bis das Filtrat nach Zugabe von 1 Tropfen AgNO3-Lösung keinen weißen Niederschlag mehr aufweist, d. h. die Reinigung und das Waschen sind abgeschlossen.
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in (hauptsächlich um das Reaktionsnebenprodukt NaCl zu entfernen). Nach Absaugen, Trocknen, Abkühlen auf Raumtemperatur und Wiegen.
Masse, g.
Test- und Charakterisierungsmethoden für Celluloseether
Bestimmung des Substitutionsgrads (DS) und des molaren Substitutionsgrads (MS)
Bestimmung des DS: Zunächst 0,2 g (auf 0,1 mg genau) der gereinigten und getrockneten Celluloseetherprobe abwiegen und darin auflösen
80 ml destilliertes Wasser, 10 Minuten lang in einem Wasserbad mit konstanter Temperatur bei 30 bis 40 °C gerührt. Anschließend mit Schwefelsäurelösung oder NaOH-Lösung einstellen
pH-Wert der Lösung, bis der pH-Wert der Lösung 8 beträgt. Anschließend in einem Becherglas mit einer pH-Meter-Elektrode eine Standardlösung aus Schwefelsäure verwenden
Um unter Rührbedingungen zu titrieren, beobachten Sie während der Titration den pH-Meter-Wert, wenn der pH-Wert der Lösung auf 3,74 eingestellt ist.
Die Titration endet. Beachten Sie das zu diesem Zeitpunkt verwendete Volumen der Schwefelsäure-Standardlösung.
Generation:
Die Summe der oberen Protonenzahlen und der Hydroxyethylgruppe
Das Verhältnis der Anzahl der oberen Protonen; I7 ist die Masse der Methylengruppe an der Hydroxyethylgruppe
Intensität des Protonenresonanzpeaks; ist die Intensität des Protonenresonanzpeaks von 5 Methingruppen und einer Methylengruppe an der Celluloseglukoseeinheit
Summe.
Die beschriebenen Testmethoden für die Infrarot-Charakterisierungsprüfung der drei Celluloseether CMC, HEC und HEECMC
Gesetz
3.2.4.3 XRD-Test
Röntgenbeugungsanalyse-Charakterisierungstest der drei Celluloseether CMC, HEC und HEECMC
die beschriebene Testmethode.
3.2.4.4 Prüfung des H-NMR
Das H-NMR-Spektrometer von HEC wurde mit dem Avance400 H-NMR-Spektrometer von BRUKER gemessen.
Unter Verwendung von deuteriertem Dimethylsulfoxid als Lösungsmittel wurde die Lösung mittels Flüssigwasserstoff-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-Herstellungsprozesses
Unter Verwendung der im zweiten Kapitel extrahierten Kiefernzellulose als Rohmaterial und unter Verwendung von Natriumchloracetat als Veretherungsmittel wurde die Methode des Einzelfaktorexperimentes übernommen.
Der Herstellungsprozess von CMC wurde optimiert und die Anfangsvariablen des Experiments wurden wie in Tabelle 3.3 gezeigt festgelegt. Das Folgende ist der HEC-Vorbereitungsprozess
In der Kunst die Analyse verschiedener Faktoren.
Tabelle 3.3 Anfangsfaktorwerte
Faktor Anfangswert
Vorbehandlungsalkalisierungstemperatur/℃ 40
Vorbehandlungs-Alkalisierungszeit/h 1
Fest-Flüssigkeits-Verhältnis vor der Behandlung/(g/ml) 1:25
Konzentration der Vorbehandlungslauge/% 40
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Die Veretherungstemperatur der ersten Stufe/℃ 45
Veretherungszeit der ersten Stufe/h 1
Veretherungstemperatur der zweiten Stufe/℃ 70
Veretherungszeit der zweiten Stufe/h 1
Grunddosierung in der Veretherungsstufe/g 2
Menge an Veretherungsmittel in der Veretherungsstufe/g 4.3
Verethertes Feststoff-Flüssigkeits-Verhältnis/(g/ml) 1:15
3.3.1.1 Einfluss verschiedener Faktoren auf den CMC-Substitutionsgrad in der Alkalisierungsstufe vor der Behandlung
1. Die Auswirkung der Alkalisierungstemperatur vor der Behandlung auf den Substitutionsgrad von CMC
Um den Einfluss der Alkalisierungstemperatur vor der Behandlung auf den Substitutionsgrad im erhaltenen CMC zu berücksichtigen, im Falle der Festlegung anderer Faktoren als Anfangswerte,
Unter diesen Bedingungen wird der Einfluss der Alkalisierungstemperatur vor der Behandlung auf den CMC-Substitutionsgrad diskutiert und die Ergebnisse sind in Abb.
Alkalisierungstemperatur vor der Behandlung/℃
Einfluss der Alkalisierungstemperatur vor der Behandlung auf den CMC-Substitutionsgrad
Es ist ersichtlich, dass der Substitutionsgrad von CMC mit der Erhöhung der Alkalisierungstemperatur vor der Behandlung zunimmt und die Alkalisierungstemperatur 30 °C beträgt.
Die oben genannten Substitutionsgrade nehmen mit steigender Temperatur ab. Dies liegt daran, dass die Alkalisierungstemperatur zu niedrig ist und die Moleküle weniger aktiv sind und dazu nicht in der Lage sind
Zerstört effektiv den kristallinen Bereich der Cellulose, was es dem Veretherungsmittel erschwert, in der Veretherungsstufe in das Innere der Cellulose einzudringen, und der Reaktionsgrad ist relativ hoch.
niedrig, was zu einem geringeren Grad der Produktsubstitution führt. Allerdings sollte die Alkalisierungstemperatur nicht zu hoch sein. Wenn die Temperatur unter Einwirkung von hoher Temperatur und starkem Alkali steigt,
Cellulose neigt zum oxidativen Abbau und der Substitutionsgrad des Produkts CMC nimmt ab.
2. Einfluss der Alkalisierungszeit vor der Behandlung auf den CMC-Substitutionsgrad
Unter der Voraussetzung, dass die Vorbehandlungsalkalisierungstemperatur 30 °C beträgt und andere Faktoren die Anfangswerte sind, wird der Einfluss der Vorbehandlungsalkalisierungszeit auf CMC diskutiert.
Der Effekt der Substitution. Grad der Substitution
Alkalisierungszeit der Vorbehandlung/h
Einfluss der Alkalisierungszeit vor der Behandlung aufCMCSubstitutionsgrad
Der Blähvorgang selbst verläuft relativ schnell, die Alkalilösung benötigt jedoch eine gewisse Diffusionszeit in der Faser.
Es ist ersichtlich, dass bei einer Alkalisierungszeit von 0,5 bis 1,5 Stunden 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, dass zu Beginn der Alkalisierung mit zunehmender Alkalisierungszeit die Infiltration von Alkali in die Cellulose ausreichender ist, so dass die Faser entsteht
Die Grundstruktur ist entspannter, wodurch der Veretherungswirkstoff und das aktive Medium zunimmt
Zeitpunkt der Veröffentlichung: 26. April 2024