1 Εισαγωγή
Επί του παρόντος, η κύρια πρώτη ύλη που χρησιμοποιείται στην παρασκευή τουαιθέρα κυτταρίνηςείναι το βαμβάκι και η παραγωγή του μειώνεται και η τιμή αυξάνεται επίσης.
Επιπλέον, οι συνήθως χρησιμοποιούμενοι αιθερικοί παράγοντες όπως το χλωροξικό οξύ (εξαιρετικά τοξικό) και το αιθυλενοξείδιο (καρκινογόνο) είναι επίσης πιο επιβλαβείς για το ανθρώπινο σώμα και το περιβάλλον. Βιβλίο
Σε αυτό το κεφάλαιο, η κυτταρίνη πεύκου με σχετική καθαρότητα άνω του 90% που εξάγεται στο δεύτερο κεφάλαιο χρησιμοποιείται ως πρώτη ύλη και το χλωροξικό νάτριο και η 2-χλωροαιθανόλη χρησιμοποιούνται ως υποκατάστατα.
Χρησιμοποιώντας εξαιρετικά τοξικό χλωροξικό οξύ ως αιθερικό παράγοντα, ανιονικόκαρβοξυμεθυλο κυτταρίνη (CMC), παρασκευάστηκε μη ιονική υδροξυαιθυλο κυτταρίνη.
Η κυτταρίνη (HEC) και η μικτή υδροξυαιθυλο καρβοξυμεθυλ κυτταρίνη (HECMC) τρεις αιθέρες κυτταρίνης. μεμονωμένος παράγοντας
Οι τεχνικές παρασκευής τριών αιθέρων κυτταρίνης βελτιστοποιήθηκαν μέσω πειραμάτων και ορθογωνικών πειραμάτων και οι συνθετικοί αιθέρτες κυτταρίνης χαρακτηρίστηκαν από FT-IR, XRD, H-NMR κ.λπ.
Θεμελιώδεις αρχές της αιθεροποίησης κυτταρίνης
Η αρχή της αιθεροποίησης κυτταρίνης μπορεί να χωριστεί σε δύο μέρη. Το πρώτο μέρος είναι η διαδικασία αλκαλισμού, δηλαδή κατά τη διάρκεια της αντίδρασης αλκαλισμού της κυτταρίνης,
Εξετάζοντας ομοιόμορφα σε διάλυμα NaOH, το πεύκο κυτταρίνη διογκώνεται βίαια κάτω από τη δράση της μηχανικής ανάδευσης και με την επέκταση του νερού
Μια μεγάλη ποσότητα μικρών μορίων ΝαΟΗ διεισδύει στο εσωτερικό της πεύκου και αντέδρασε με τις ομάδες υδροξυλίου στον δακτύλιο της δομικής μονάδας γλυκόζης,
Δημιουργεί αλκαλική κυτταρίνη, το ενεργό κέντρο της αντίδρασης αιθέαρης.
Το δεύτερο μέρος είναι η διαδικασία αιθέαρης, δηλαδή η αντίδραση μεταξύ του ενεργού κέντρου και του χλωροξικού νατρίου ή της 2-χλωροαιθανόλης υπό αλκαλικές συνθήκες, με αποτέλεσμα
Ταυτόχρονα, ο αιθερικός παράγοντας χλωροξικός νατρίου και η 2-χλωροαιθανόλη θα παράγουν επίσης ένα ορισμένο βαθμό νερού υπό αλκαλικές συνθήκες.
Οι πλευρικές αντιδράσεις επιλύονται για να παράγουν γλυκολικό νάτριο και αιθυλενογλυκόλη, αντίστοιχα.
2 συμπυκνωμένη προεπεξεργασία με κυτταρίνη πεύκου με συμπυκνωμένη αποκρυπτογράφηση αλκαλίων
Πρώτον, προετοιμάστε μια ορισμένη συγκέντρωση διαλύματος ΝαΟΗ με απιονισμένο νερό. Στη συνέχεια, σε μια συγκεκριμένη θερμοκρασία, 2g πεύκων ινών
Η βιταμίνη διαλύεται σε ένα ορισμένο όγκο διαλύματος ΝαΟΗ, αναδεύεται για μια χρονική περίοδο και στη συνέχεια φιλτράρεται για χρήση.
Κατασκευαστής μοντέλου οργάνων
Μετρητής ρΗ ακριβείας
Τύπος συλλέκτη σταθερή θερμοκρασία Θερμοκρασία Μαγνητικός αναδευτήρας
Φούρνος ξήρανσης κενού
Ηλεκτρονικό υπόλοιπο
Κυκλοφορώντας αντλία κενού πολλαπλών χρήσεων
Φασματόμετρο υπέρυθρου μετασχηματισμού Fourier
Περιθλασίμετρο ακτίνων Χ
Φασματόμετρο πυρηνικού μαγνητικού συντονισμού
Hangzhou Aolilong Instrument Co., Ltd.
Hangzhou Huichuang Εξοπλισμός οργάνων 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 Thermoelectric Switzerland Arl Company
Ελβετική εταιρεία Bruker
35
Προετοιμασία CMCs
Χρησιμοποιώντας κυτταρίνη αλκαλικής πεύκου που προεπεξεργάζεται με συμπυκνωμένη αποκρυπτογραφοποίηση αλκαλικών αλκαλιών ως πρώτη ύλη, χρησιμοποιώντας αιθανόλη ως διαλύτη και χρησιμοποιώντας χλωροοξικό νάτριο ως αιθεροποίηση
Το CMC με υψηλότερο DS παρασκευάστηκε προσθέτοντας δύο φορές αλκαλικό και αιθέριο παράγοντα δύο φορές. Προσθέστε 2g κυτταρίνης αλκαλικής αλκαλικής πεύκου στο τετράκλινο φιάλη, στη συνέχεια προσθέστε έναν ορισμένο όγκο διαλύτη αιθανόλης και ανακατέψτε καλά για 30 λεπτά
Σχετικά, έτσι ώστε η αλκαλική κυτταρίνη να είναι πλήρως διασκορπισμένη. Στη συνέχεια, προσθέστε μια ορισμένη ποσότητα αλκαλικού παράγοντα και χλωροξικό νάτριο για να αντιδράσετε για μια χρονική περίοδο σε μια συγκεκριμένη θερμοκρασία αιθέρου
Μετά από το χρόνο, μια δεύτερη προσθήκη αλκαλικού παράγοντα και χλωροξικού νατρίου ακολουθούμενη από αιθεροποίηση για μια χρονική περίοδο. Αφού τελειώσει η αντίδραση, κρυώστε και κρυώστε, τότε
Εξουδετερώνετε με μια κατάλληλη ποσότητα παγετώδου οξικού οξέος, στη συνέχεια φίλτρο αναρρόφησης, πλύνετε και στεγνώστε.
Προετοιμασία των HECs
Χρησιμοποιώντας πεύκο ξύλο αλκαλική κυτταρίνη προεπεξεργασμένη με συμπυκνωμένη αποκρυπτογραφοποίηση αλκαλικών αλκαλίων ως πρώτη ύλη, αιθανόλη ως διαλύτης και 2-χλωροαιθανόλη ως αιθεροποίηση
Το HEC με υψηλότερο MS παρασκευάστηκε προσθέτοντας δύο φορές το αλκαλικό και τον αιθερικό παράγοντα δύο φορές. Προσθέστε 2g κυτταρίνης αλκαλικής αλκαλικής πεύκου σε μια φιάλη τεσσάρων λαιμών και προσθέστε έναν ορισμένο όγκο αιθανόλης 90% (κλάσμα όγκου), ανακατέψτε
Ανακατέψτε για μια χρονική περίοδο για να διασκορπίσετε πλήρως, στη συνέχεια προσθέστε μια ορισμένη ποσότητα αλκαλίων και σιγά-σιγά ζεσταίνετε, προσθέστε ένα συγκεκριμένο όγκο 2-
Η χλωροαιθανόλη, αιθερή σε σταθερή θερμοκρασία για μια χρονική περίοδο, και στη συνέχεια πρόσθεσε το υπόλοιπο υδροξείδιο του νατρίου και 2-χλωροαιθανόλη για να συνεχίσει την αιθεροποίηση για μια χρονική περίοδο. κέρασμα
Αφού ολοκληρωθεί η αντίδραση, εξουδετερώστε με μια ορισμένη ποσότητα παγετώδου οξικού οξέος και τελικά φιλτράρετε με ένα γυάλινο φίλτρο (G3), πλύνετε και στεγνώστε.
Προετοιμασία του HEMCC
Χρησιμοποιώντας το HEC που παρασκευάστηκε στο 3.2.3.4 ως πρώτη ύλη, η αιθανόλη ως μέσο αντίδρασης και το χλωροξικό νάτριο ως ο αιθερικός παράγοντας για προετοιμασία
HECMC. Η συγκεκριμένη διαδικασία είναι: πάρτε ένα ορισμένο ποσό HEC, τοποθετήστε το σε μια φιάλη τεσσάρων λαιμών 100 ml και στη συνέχεια προσθέστε ένα ορισμένο όγκο όγκου
90% αιθανόλη, μηχανικά ανακατεύουμε για μια χρονική περίοδο για να γίνει πλήρως διασκορπισμένη, προσθέστε μια ορισμένη ποσότητα αλκαλίου μετά τη θέρμανση και αργά προσθέστε
Το χλωροξικό νάτριο, η αιθεροποίηση σε σταθερή θερμοκρασία τελειώνει μετά από μια χρονική περίοδο. Αφού ολοκληρωθεί η αντίδραση, εξουδετερώστε την με παγετώδες οξικό οξύ για να το εξουδετερώσετε, στη συνέχεια χρησιμοποιήστε ένα γυάλινο φίλτρο (G3)
Μετά από διήθηση αναρρόφησης, πλύσιμο και ξήρανση.
Καθαρισμός των αιθέρων κυτταρίνης
Στη διαδικασία παρασκευής κυτταρίνης αιθέρα, παράγονται συχνά ορισμένα υποπροϊόντα, κυρίως το ανόργανο χλωριούχο νάτριο άλατος και μερικά άλλα
ακαθαρσίες. Προκειμένου να βελτιωθεί η ποιότητα του κυτταρίνης αιθέρα, πραγματοποιήθηκε απλός καθαρισμός στον ληφθέντα κυτταρίνη αιθέρα. Επειδή είναι στο νερό
Υπάρχουν διαφορετική διαλυτότητα, οπότε το πείραμα χρησιμοποιεί ένα συγκεκριμένο κλάσμα όγκου ενυδατωμένης αιθανόλης για να καθαρίσει τους παρασκευασμένους τρεις αιθέρες κυτταρίνης.
αλλαγή.
Τοποθετήστε το δείγμα κυτταρίνης αιθέρα που παρασκευάζεται με μια ορισμένη ποιότητα σε ένα ποτήρι, προσθέστε μια ορισμένη ποσότητα 80% αιθανόλης που έχει προθερμανθεί στα 60 ℃ ~ 65 ℃ και διατηρήστε τη μηχανική ανάδευση στα 60 ℃ ~ 65 ℃ σε ένα μαγνητικό αναδευτήρα σταθερής θερμοκρασίας. για 10 ℃. min. Πάρτε το υπερκείμενο για να στεγνώσει
Σε ένα καθαρό ποτήρι, χρησιμοποιήστε νιτρικό άργυρο για να ελέγξετε για ιόντα χλωριούχου. Εάν υπάρχει λευκό ίζημα, φιλτράρετε το μέσω φίλτρου γυαλιού και πάρτε το στερεό
Επαναλάβετε τα προηγούμενα βήματα για το τμήμα του σώματος, έως ότου το διήθημα μετά την προσθήκη 1 σταγόνας διαλύματος AgNO3 δεν έχει λευκό ίζημα, δηλαδή ολοκληρώνεται ο καθαρισμός και το πλύσιμο.
36
σε (κυρίως για την απομάκρυνση της αντίδρασης υποπροϊόν NaCl). Μετά από διήθηση αναρρόφησης, ξήρανση, ψύξη σε θερμοκρασία δωματίου και ζύγιση.
μάζα, g.
Μέθοδοι δοκιμής και χαρακτηρισμού για αιθέρες κυτταρίνης
Προσδιορισμός του βαθμού υποκατάστασης (DS) και του μοριακού βαθμού υποκατάστασης (MS)
Προσδιορισμός του DS: Πρώτον, ζυγίστε 0,2 g (ακριβής έως 0,1 mg) του καθαρισμένου και αποξηραμένου δείγματος κυτταρίνης, διαλύστε το μέσα
80ml αποσταγμένου νερού, αναδεύεται σε λουτρό σταθερής θερμοκρασίας στα 30 ℃ ~ 40 ℃ για 10 λεπτά. Στη συνέχεια, ρυθμίστε με διάλυμα θειικού οξέος ή διάλυμα ΝαΟΗ
PH του διαλύματος έως ότου το pH του διαλύματος είναι 8. Στη συνέχεια σε ένα ποτήρι εξοπλισμένο με ηλεκτρόδιο μετρητή pH, χρησιμοποιήστε ένα τυπικό διάλυμα θειικού οξέος
Για να τιτλοφορούν, υπό συνθήκες ανάδευσης, να παρατηρήσετε την ανάγνωση του μετρητή pH κατά την τιτλοποίηση, όταν η τιμή pH του διαλύματος ρυθμίζεται σε 3,74,
Η τιτλοδότηση τελειώνει. Σημειώστε τον όγκο του τυπικού διαλύματος θειικού οξέος που χρησιμοποιείται αυτή τη στιγμή.
Παραγωγή:
Το άθροισμα των ανώτερων αριθμών πρωτονίων και της ομάδας υδροξυαιθυλίου
Τον λόγο του αριθμού των ανώτερων πρωτονίων. Το i7 είναι η μάζα της ομάδας μεθυλενίου στην ομάδα υδροξυαιαιθυλίου
Ένταση της κορυφής συντονισμού πρωτονίων. είναι η ένταση της κορυφής συντονισμού πρωτονίων 5 ομάδων μεθίνης και μιας ομάδας μεθυλενίου στη μονάδα γλυκόζης κυτταρίνης
Ποσό.
Οι μέθοδοι δοκιμής που περιγράφονται για τη δοκιμή υπέρυθρων χαρακτηριστικών των τριών Cellulose Ethers CMC, HEC και HEECMC
Νόμος
3.2.4.3 Δοκιμή XRD
Δοκιμή ανάλυσης περίθλασης ακτίνων Χ Δοκιμή τριών αιθέρων κυτταρίνης CMC, HEC και HEECMC
Η μέθοδος δοκιμής περιγράφεται.
3.2.4.4 Δοκιμή του H-NMR
Το φασματόμετρο H NMR της HEC μετρήθηκε με φασματόμετρο AVANCE400 H NMR που παράγεται από τον Bruker.
Χρησιμοποιώντας δευτεριωμένο διμεθυλοσουλφοξείδιο ως διαλύτη, το διάλυμα δοκιμάστηκε με φασματοσκοπία NMR υγρού υδρογόνου. Η συχνότητα δοκιμής ήταν 75,5MHz.
Ζεστά, το διάλυμα είναι 0,5ml.
3.3 Αποτελέσματα και Ανάλυση
3.3.1 Βελτιστοποίηση της διαδικασίας προετοιμασίας CMC
Χρησιμοποιώντας την κυτταρίνη πεύκου που εξάγεται στο δεύτερο κεφάλαιο ως πρώτη ύλη και χρησιμοποιώντας το χλωροξικό νάτριο ως αιθέριο παράγοντα, υιοθετήθηκε η μέθοδος του πειράματος ενός παράγοντα, υιοθετήθηκε,
Η διαδικασία προετοιμασίας του CMC βελτιστοποιήθηκε και οι αρχικές μεταβλητές του πειράματος ρυθμίστηκαν όπως φαίνεται στον Πίνακα 3.3. Το παρακάτω είναι η διαδικασία προετοιμασίας HEC
Στην τέχνη, η ανάλυση διαφόρων παραγόντων.
Πίνακας 3.3 Τιμές αρχικού παράγοντα
Αρχική τιμή παράγοντα
Η θερμοκρασία αλκαλισμού προεπεξεργασίας/℃ 40
ΠΡΟΓΡΑΜΜΑΤΙΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ ΕΡΓΑΣΙΑΣ/Η 1
Αναλογία συμπαγούς υγρασίας/(g/ml) 1:25
Προεπεξεργασία Lye Concentration/% 40
38
Η θερμοκρασία αιθεροποίησης πρώτου σταδίου/℃ 45
Χρόνος αιθέσεως πρώτου σταδίου/h 1
Θερμοκρασία αιθέριου δεύτερου σταδίου/℃ 70
Χρόνος αιθεροποίησης δεύτερου σταδίου/h 1
Δοσολογία βάσης σε στάδιο αιθέρου/g 2
Ποσότητα αιθεροποίησης στο στάδιο Etherification/g 4.3
Αιετερισμένη αναλογία στερεού υγρού/(g/ml) 1:15
3.3.1.1 Επίδραση διαφόρων παραγόντων στο πτυχίο υποκατάστασης CMC στο στάδιο της αλκαλοποίησης προεπεξεργασίας
1. Η επίδραση της θερμοκρασίας αλκαλισμού προεπεξεργασίας στον βαθμό υποκατάστασης του CMC
Προκειμένου να ληφθεί υπόψη η επίδραση της θερμοκρασίας αλκαλοποίησης προεπεξεργασίας στον βαθμό υποκατάστασης στην ληφθείσα CMC, στην περίπτωση καθορισμού άλλων παραγόντων ως αρχικών τιμών,
Υπό τις συνθήκες, συζητείται η επίδραση της θερμοκρασίας αλκαλισμού προεπεξεργασίας στον βαθμό υποκατάστασης CMC και τα αποτελέσματα παρουσιάζονται στο ΣΧ.
Θερμοκρασία αλκαλιοποίησης προεπεξεργασίας/℃
Επίδραση της θερμοκρασίας αλκαλισμού προεπεξεργασίας σε πτυχίο υποκατάστασης CMC
Μπορεί να φανεί ότι ο βαθμός υποκατάστασης του CMC αυξάνεται με την αύξηση της θερμοκρασίας αλκαλοποίησης προεπεξεργασίας και η θερμοκρασία αλκαλισμού είναι 30 ° C.
Οι παραπάνω βαθμοί υποκατάστασης μειώνονται με την αύξηση της θερμοκρασίας. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι η θερμοκρασία αλκαλισμού είναι πολύ χαμηλή και τα μόρια είναι λιγότερο ενεργά και ανίκανοι
Καταστρέφοντας αποτελεσματικά την κρυσταλλική περιοχή της κυτταρίνης, γεγονός που καθιστά δύσκολο για τον αιθερικό παράγοντα να εισέλθει στο εσωτερικό της κυτταρίνης στο στάδιο της αιθεροποίησης και ο βαθμός αντίδρασης είναι σχετικά υψηλός.
Χαμηλή, με αποτέλεσμα χαμηλότερο βαθμό υποκατάστασης προϊόντων. Ωστόσο, η θερμοκρασία αλκαλισμού δεν πρέπει να είναι πολύ υψηλή. Καθώς η θερμοκρασία αυξάνεται, υπό τη δράση υψηλής θερμοκρασίας και ισχυρών αλκαλίων,
Η κυτταρίνη είναι επιρρεπής σε οξειδωτική αποικοδόμηση και ο βαθμός υποκατάστασης του προϊόντος CMC μειώνεται.
2. Επίδραση του χρόνου αλκαλικοποίησης προεπεξεργασίας στο πτυχίο υποκατάστασης CMC
Υπό την προϋπόθεση ότι η θερμοκρασία αλκαλοποίησης προεπεξεργασίας είναι 30 ° C και άλλοι παράγοντες είναι οι αρχικές τιμές, συζητείται η επίδραση του χρόνου αλκαλισμού προεπεξεργασίας στην CMC.
Η επίδραση της υποκατάστασης. Βαθμός υποκατάστασης
ΠΡΟΓΡΑΜΜΑΤΙΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ ΕΡΓΑΣΙΑ/Η
Επίδραση του χρόνου αλκαλικοποίησης προεπεξεργασίαςCMCπτυχίο υποκατάστασης
Η ίδια η διαδικασία φυλλώματος είναι σχετικά γρήγορη, αλλά το αλκαλικό διάλυμα χρειάζεται έναν ορισμένο χρόνο διάχυσης στις ίνες.
Μπορεί να φανεί ότι όταν ο χρόνος αλκαλισμού είναι 0,5-1,5Η, ο βαθμός υποκατάστασης του προϊόντος αυξάνεται με την αύξηση του χρόνου αλκαλισμού.
Ο βαθμός υποκατάστασης του ληφθέντος προϊόντος ήταν ο υψηλότερος όταν ο χρόνος ήταν 1,5 ώρες και ο βαθμός υποκατάστασης μειώθηκε με την αύξηση του χρόνου μετά από 1,5 ώρες. Αυτό μπορεί
Μπορεί να οφείλεται στο γεγονός ότι στην αρχή της αλκαλικοποίησης, με την παράταση του χρόνου αλκαλισμού, η διείσδυση της αλκαλικής έως κυτταρίνης είναι πιο επαρκής, έτσι ώστε οι ίνες
Η πρωταρχική δομή είναι πιο χαλαρή, αυξάνοντας τον αιθερικό παράγοντα και το ενεργό μέσο
Χρόνος δημοσίευσης: Απριλίου-26-2024