1 Εισαγωγή
Επί του παρόντος, η κύρια πρώτη ύλη που χρησιμοποιείται για την παρασκευή τουαιθέρας κυτταρίνηςείναι το βαμβάκι και η παραγωγή του μειώνεται και η τιμή επίσης αυξάνεται.
Επιπλέον, οι ευρέως χρησιμοποιούμενοι αιθεροποιητές όπως το χλωροοξικό οξύ (πολύ τοξικό) και το οξείδιο του αιθυλενίου (καρκινογόνο) είναι επίσης πιο επιβλαβείς για το ανθρώπινο σώμα και το περιβάλλον. Βιβλίο
Σε αυτό το κεφάλαιο, η κυτταρίνη πεύκου με σχετική καθαρότητα μεγαλύτερη από 90% που εκχυλίστηκε στο δεύτερο κεφάλαιο χρησιμοποιείται ως πρώτη ύλη και ως υποκατάστατα χρησιμοποιούνται χλωροοξικό νάτριο και 2-χλωροαιθανόλη.
Χρησιμοποιώντας εξαιρετικά τοξικό χλωροοξικό οξύ ως αιθεροποιητικό παράγοντα, ανιονικόκαρβοξυμεθυλοκυτταρίνη (CMC)παρασκευάστηκε μη ιονική υδροξυαιθυλοκυτταρίνη.
Κυτταρίνη (HEC) και μικτή υδροξυαιθυλοκαρβοξυμεθυλοκυτταρίνη (HECMC) τρεις αιθέρες κυτταρίνης. μεμονωμένος παράγοντας
Οι τεχνικές παρασκευής τριών αιθέρων κυτταρίνης βελτιστοποιήθηκαν μέσω πειραμάτων και ορθογώνιων πειραμάτων και οι συντιθέμενοι αιθέρες κυτταρίνης χαρακτηρίστηκαν από FT-IR, XRD, H-NMR κ.λπ.
Βασικές αρχές αιθεροποίησης κυτταρίνης
Η αρχή της αιθεροποίησης κυτταρίνης μπορεί να χωριστεί σε δύο μέρη. Το πρώτο μέρος είναι η διαδικασία αλκαλοποίησης, δηλαδή κατά την αντίδραση αλκαλοποίησης της κυτταρίνης,
Ομοιόμορφα διασκορπισμένη σε διάλυμα NaOH, η κυτταρίνη πεύκου διογκώνεται βίαια υπό τη δράση μηχανικής ανάδευσης και με τη διαστολή του νερού
Μεγάλη ποσότητα μικρών μορίων NaOH διείσδυσε στο εσωτερικό της κυτταρίνης πεύκου και αντέδρασε με τις υδροξυλομάδες στον δακτύλιο της δομικής μονάδας γλυκόζης,
Δημιουργεί αλκαλική κυτταρίνη, το ενεργό κέντρο της αντίδρασης αιθεροποίησης.
Το δεύτερο μέρος είναι η διαδικασία αιθεροποίησης, δηλαδή η αντίδραση μεταξύ του ενεργού κέντρου και του χλωροοξικού νατρίου ή της 2-χλωροαιθανόλης υπό αλκαλικές συνθήκες, με αποτέλεσμα
Ταυτόχρονα, ο αιθεροποιητικός παράγοντας χλωροοξικό νάτριο και 2-χλωροαιθανόλη θα παράγουν επίσης έναν ορισμένο βαθμό νερού υπό αλκαλικές συνθήκες.
Οι παράπλευρες αντιδράσεις επιλύονται για να δημιουργήσουν γλυκολικό νάτριο και αιθυλενογλυκόλη, αντίστοιχα.
2 Συμπυκνωμένη αλκαλική αποκρυστάλλωση προεπεξεργασίας κυτταρίνης πεύκου
Αρχικά, παρασκευάστε μια ορισμένη συγκέντρωση διαλύματος NaOH με απιονισμένο νερό. Στη συνέχεια, σε μια ορισμένη θερμοκρασία, 2γρ ινών πεύκου
Η βιταμίνη διαλύεται σε ορισμένο όγκο διαλύματος NaOH, αναδεύεται για ένα χρονικό διάστημα και στη συνέχεια διηθείται για χρήση.
Κατασκευαστής μοντέλων οργάνων
Μετρητής pH ακριβείας
Μαγνητικός αναδευτήρας θέρμανσης σταθερής θερμοκρασίας τύπου συλλέκτη
Φούρνος στεγνώματος κενού
Ηλεκτρονική ισορροπία
Αντλία κενού πολλαπλών χρήσεων τύπου κυκλοφορούντος νερού
Φασματόμετρο υπερύθρου μετασχηματισμού Fourier
Περιθλασίμετρο ακτίνων Χ
Φασματόμετρο Πυρηνικού Μαγνητικού Συντονισμού
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 Thermoelectric Switzerland ARL Company
Ελβετική εταιρεία BRUKER
35
Προετοιμασία CMC
Χρησιμοποιώντας αλκαλική κυτταρίνη ξύλου πεύκου προεπεξεργασμένη με συμπυκνωμένη αποκρυστάλλωση αλκαλίων ως πρώτη ύλη, χρησιμοποιώντας αιθανόλη ως διαλύτη και χρήση χλωροοξικού νατρίου ως αιθεροποίηση
Παρασκευάστηκε CMC με υψηλότερο DS με προσθήκη αλκαλίου δύο φορές και αιθεροποιητικού παράγοντα δύο φορές. Προσθέστε 2 g αλκαλικής κυτταρίνης από ξύλο πεύκου στην τετράλαιμη φιάλη, προσθέστε έναν ορισμένο όγκο διαλύτη αιθανόλης και ανακατέψτε καλά για 30 λεπτά
περίπου, έτσι ώστε η αλκαλική κυτταρίνη να διασπείρεται πλήρως. Στη συνέχεια προσθέστε μια ορισμένη ποσότητα αλκαλικού παράγοντα και χλωροοξικό νάτριο για να αντιδράσει για ένα χρονικό διάστημα σε μια συγκεκριμένη θερμοκρασία αιθεροποίησης
Μετά από χρόνο, μια δεύτερη προσθήκη αλκαλικού παράγοντα και χλωροοξικού νατρίου ακολουθούμενη από αιθεροποίηση για μια χρονική περίοδο. Αφού τελειώσει η αντίδραση, ψύξτε και ψύξτε, στη συνέχεια
Εξουδετερώστε με κατάλληλη ποσότητα παγόμορφου οξικού οξέος, στη συνέχεια διηθήστε αναρρόφηση, πλύνετε και στεγνώστε.
Προετοιμασία HECs
Χρησιμοποιώντας αλκαλική κυτταρίνη ξύλου πεύκου προεπεξεργασμένη με συμπυκνωμένη αποκρυστάλλωση αλκαλίων ως πρώτη ύλη, αιθανόλη ως διαλύτη και 2-χλωροαιθανόλη ως αιθεροποίηση
Το HEC με υψηλότερο MS παρασκευάστηκε με προσθήκη αλκαλίου δύο φορές και αιθεροποιητικού παράγοντα δύο φορές. Προσθέστε 2 g αλκαλικής κυτταρίνης από ξύλο πεύκου σε μια τετράλαιμη φιάλη και προσθέστε έναν ορισμένο όγκο αιθανόλης 90% (κλάσμα όγκου), ανακατέψτε
Ανακατεύουμε για αρκετή ώρα να διαλυθεί πλήρως, μετά προσθέτουμε μια ορισμένη ποσότητα αλκαλίου και σιγά-σιγά ζεσταίνουμε, προσθέτουμε έναν ορισμένο όγκο 2-
Χλωροαιθανόλη, αιθεροποιήθηκε σε σταθερή θερμοκρασία για μια χρονική περίοδο, και στη συνέχεια προστέθηκε το υπόλοιπο υδροξείδιο του νατρίου και 2-χλωροαιθανόλη για να συνεχιστεί η αιθεροποίηση για μια χρονική περίοδο. κέρασμα
Αφού ολοκληρωθεί η αντίδραση, εξουδετερώστε με μια ορισμένη ποσότητα παγόμορφου οξικού οξέος και τέλος διηθήστε με ένα γυάλινο φίλτρο (G3), πλύνετε και στεγνώστε.
Προετοιμασία HEMCC
Χρησιμοποιώντας το HEC που παρασκευάστηκε στο 3.2.3.4 ως πρώτη ύλη, αιθανόλη ως μέσο αντίδρασης και χλωροοξικό νάτριο ως αιθεροποιητικό παράγοντα για την παρασκευή
HECMC. Η συγκεκριμένη διαδικασία είναι: πάρτε μια συγκεκριμένη ποσότητα HEC, βάλτε την σε μια τετράλαιμη φιάλη 100 mL και μετά προσθέστε μια συγκεκριμένη ποσότητα όγκου
90% αιθανόλη, ανακατεύουμε μηχανικά για ένα χρονικό διάστημα για να διασκορπιστεί πλήρως, προσθέτουμε μια ορισμένη ποσότητα αλκαλίου μετά τη θέρμανση και σιγά σιγά προσθέτουμε
Χλωροοξικό νάτριο, η αιθεροποίηση σε σταθερή θερμοκρασία τελειώνει μετά από ένα χρονικό διάστημα. Αφού ολοκληρωθεί η αντίδραση, εξουδετερώστε το με παγόμορφο οξικό οξύ για να το εξουδετερώσετε και στη συνέχεια χρησιμοποιήστε ένα γυάλινο φίλτρο (G3)
Μετά από διήθηση με αναρρόφηση, πλύσιμο και στέγνωμα.
Καθαρισμός αιθέρων κυτταρίνης
Στη διαδικασία παρασκευής του αιθέρα κυτταρίνης, συχνά παράγονται ορισμένα υποπροϊόντα, κυρίως το ανόργανο αλάτι χλωριούχο νάτριο και κάποια άλλα
ακαθαρσίες. Προκειμένου να βελτιωθεί η ποιότητα του αιθέρα κυτταρίνης, πραγματοποιήθηκε απλός καθαρισμός στον ληφθέντα αιθέρα κυτταρίνης. γιατί είναι μέσα στο νερό
Υπάρχουν διαφορετικές διαλυτότητες, επομένως το πείραμα χρησιμοποιεί ένα ορισμένο κλάσμα όγκου ενυδατωμένης αιθανόλης για τον καθαρισμό των παρασκευασμένων τριών αιθέρων κυτταρίνης.
αλλαγή.
Τοποθετήστε το δείγμα αιθέρα κυτταρίνης που έχει παρασκευαστεί με συγκεκριμένη ποιότητα σε ένα ποτήρι ζέσεως, προσθέστε μια ορισμένη ποσότητα αιθανόλης 80% που έχει προθερμανθεί στους 60 ℃ ~ 65 ℃ και διατηρήστε τη μηχανική ανάδευση στους 60 ℃ ~ 65 ℃ σε μαγνητικό αναδευτήρα θέρμανσης σταθερής θερμοκρασίας. για 10 ℃. ελάχ. Πάρτε το υπερκείμενο για να στεγνώσει
Σε ένα καθαρό ποτήρι, χρησιμοποιήστε νιτρικό άργυρο για να ελέγξετε για ιόντα χλωρίου. Εάν υπάρχει λευκό ίζημα, διηθήστε το μέσω ενός γυάλινου φίλτρου και πάρτε το στερεό
Επαναλάβετε τα προηγούμενα βήματα για το μέρος του σώματος, μέχρι το διήθημα μετά την προσθήκη 1 σταγόνας διαλύματος AgNO3 να μην έχει λευκό ίζημα, δηλαδή να ολοκληρωθεί ο καθαρισμός και το πλύσιμο.
36
σε (κυρίως για την αφαίρεση του παραπροϊόντος της αντίδρασης NaCl). Μετά από διήθηση με αναρρόφηση, ξήρανση, ψύξη σε θερμοκρασία δωματίου και ζύγιση.
μάζα, g.
Μέθοδοι δοκιμής και χαρακτηρισμού για αιθέρες κυτταρίνης
Προσδιορισμός Βαθμού Υποκατάστασης (DS) και Μοριακού Βαθμού Υποκατάστασης (MS)
Προσδιορισμός DS: Αρχικά, ζυγίστε 0,2 g (ακρίβεια έως 0,1 mg) του καθαρισμένου και αποξηραμένου δείγματος αιθέρα κυτταρίνης, διαλύστε το σε
80 mL απεσταγμένου νερού, αναδεύτηκε σε υδατόλουτρο σταθερής θερμοκρασίας στους 30℃~40℃ για 10 λεπτά. Στη συνέχεια ρυθμίστε με διάλυμα θειικού οξέος ή διάλυμα NaOH
pH του διαλύματος έως ότου το pH του διαλύματος είναι 8. Στη συνέχεια, σε ένα ποτήρι ζέσεως εξοπλισμένο με ηλεκτρόδιο μετρητή pH, χρησιμοποιήστε ένα πρότυπο διάλυμα θειικού οξέος
Για την τιτλοδότηση, υπό συνθήκες ανάδευσης, παρατηρήστε την ένδειξη του μετρητή pH κατά την τιτλοδότηση, όταν η τιμή pH του διαλύματος ρυθμιστεί στο 3,74,
Η τιτλοδότηση τελειώνει. Σημειώστε τον όγκο του προτύπου διαλύματος θειικού οξέος που χρησιμοποιείται αυτή τη στιγμή.
Παραγωγή:
Το άθροισμα των ανώτερων αριθμών πρωτονίων και της ομάδας υδροξυαιθυλίου
Ο λόγος του αριθμού των ανώτερων πρωτονίων. Το I7 είναι η μάζα της ομάδας μεθυλενίου στην ομάδα υδροξυαιθυλίου
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 χαρακτηρισμού υπερύθρων των τριών αιθέρων κυτταρίνης CMC, HEC και HEECMC
Νόμος
3.2.4.3 Δοκιμή XRD
Δοκιμή χαρακτηρισμού ανάλυσης περίθλασης ακτίνων Χ τριών αιθέρων κυτταρίνης CMC, HEC και HEECMC
τη μέθοδο δοκιμής που περιγράφεται.
3.2.4.4 Δοκιμή H-NMR
Το φασματόμετρο H NMR του HEC μετρήθηκε με φασματόμετρο Avance400 H NMR που παρήχθη από την BRUKER.
Χρησιμοποιώντας δευτεριωμένο διμεθυλοσουλφοξείδιο ως διαλύτη, το διάλυμα δοκιμάστηκε με φασματοσκοπία NMR υγρού υδρογόνου. Η συχνότητα δοκιμής ήταν 75,5 MHz.
Ζεστό, το διάλυμα είναι 0,5 mL.
3.3 Αποτελέσματα και Ανάλυση
3.3.1 Βελτιστοποίηση της διαδικασίας προετοιμασίας CMC
Χρησιμοποιώντας την κυτταρίνη πεύκου που εκχυλίστηκε στο δεύτερο κεφάλαιο ως πρώτη ύλη και χρησιμοποιώντας χλωροοξικό νάτριο ως αιθεροποιητικό παράγοντα, υιοθετήθηκε η μέθοδος του πειράματος ενός παράγοντα,
Η διαδικασία παρασκευής του CMC βελτιστοποιήθηκε και οι αρχικές μεταβλητές του πειράματος ορίστηκαν όπως φαίνεται στον Πίνακα 3.3. Ακολουθεί η διαδικασία προετοιμασίας του HEC
Στην τέχνη η ανάλυση διαφόρων παραγόντων.
Πίνακας 3.3 Αρχικές τιμές συντελεστών
Συντελεστής Αρχική τιμή
Θερμοκρασία αλκαλοποίησης προεπεξεργασίας/℃ 40
Χρόνος αλκαλοποίησης προεπεξεργασίας/ώρα 1
Αναλογία στερεού-υγρού προεπεξεργασίας/(g/mL) 1:25
Συγκέντρωση αλισίβας προεπεξεργασίας/% 40
38
Θερμοκρασία αιθεροποίησης πρώτου σταδίου/℃ 45
Χρόνος αιθεροποίησης πρώτου σταδίου/ώρα 1
Θερμοκρασία αιθεροποίησης δεύτερου σταδίου/℃ 70
Χρόνος αιθεροποίησης δεύτερου σταδίου/ώρα 1
Βασική δόση στο στάδιο αιθεροποίησης/g 2
Ποσότητα αιθεροποιητικού παράγοντα στο στάδιο αιθεροποίησης/g 4.3
Αναλογία αιθεροποιημένου στερεού-υγρού/(g/mL) 1:15
3.3.1.1 Επίδραση διάφορων παραγόντων στον βαθμό υποκατάστασης CMC στο στάδιο αλκαλοποίησης πριν από την επεξεργασία
1. Η επίδραση της θερμοκρασίας αλκαλοποίησης προεπεξεργασίας στον βαθμό υποκατάστασης του CMC
Προκειμένου να εξεταστεί η επίδραση της θερμοκρασίας αλκαλοποίησης προεπεξεργασίας στον βαθμό υποκατάστασης στο λαμβανόμενο CMC, στην περίπτωση καθορισμού άλλων παραγόντων ως αρχικών τιμών,
Υπό τις συνθήκες, συζητείται η επίδραση της θερμοκρασίας αλκαλοποίησης προεπεξεργασίας στον βαθμό υποκατάστασης CMC και τα αποτελέσματα φαίνονται στο Σχ.
Θερμοκρασία αλκαλοποίησης προεπεξεργασίας/℃
Επίδραση της θερμοκρασίας αλκαλοποίησης της προεπεξεργασίας στον βαθμό υποκατάστασης CMC
Μπορεί να φανεί ότι ο βαθμός υποκατάστασης του CMC αυξάνεται με την αύξηση της θερμοκρασίας αλκαλοποίησης πριν από την επεξεργασία και η θερμοκρασία αλκαλοποίησης είναι 30 °C.
Οι παραπάνω βαθμοί υποκατάστασης μειώνονται με την αύξηση της θερμοκρασίας. Αυτό συμβαίνει επειδή η θερμοκρασία αλκαλοποίησης είναι πολύ χαμηλή και τα μόρια είναι λιγότερο ενεργά και ανίκανα
Καταστρέψτε αποτελεσματικά την κρυσταλλική περιοχή της κυτταρίνης, γεγονός που καθιστά δύσκολη την είσοδο του αιθεροποιητικού παράγοντα στο εσωτερικό της κυτταρίνης στο στάδιο της αιθεροποίησης και ο βαθμός αντίδρασης είναι σχετικά υψηλός.
χαμηλό, με αποτέλεσμα χαμηλότερο βαθμό υποκατάστασης του προϊόντος. Ωστόσο, η θερμοκρασία αλκαλοποίησης 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 αλκαλοποίησης της προκατεργασίας στον βαθμό 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 αλκαλοποίησης προεπεξεργασίας στο CMC.
Το αποτέλεσμα της υποκατάστασης. Βαθμός αντικατάστασης
Χρόνος αλκαλοποίησης προεπεξεργασίας/ώρα
Επίδραση του χρόνου αλκαλοποίησης πριν από την επεξεργασίαCMCβαθμό υποκατάστασης
Η ίδια η διεργασία διόγκωσης είναι σχετικά γρήγορη, αλλά το αλκαλικό διάλυμα χρειάζεται συγκεκριμένο χρόνο διάχυσης στην ίνα.
Μπορεί να φανεί ότι όταν ο χρόνος αλκαλοποίησης είναι 0,5-1,5 ώρα, ο βαθμός υποκατάστασης του προϊόντος αυξάνεται με την αύξηση του χρόνου αλκαλοποίησης.
Ο βαθμός υποκατάστασης του προϊόντος που λήφθηκε ήταν ο υψηλότερος όταν ο χρόνος ήταν 1,5 ώρα και ο βαθμός υποκατάστασης μειώθηκε με την αύξηση του χρόνου μετά από 1,5 ώρα. Αυτό μπορεί
Μπορεί να συμβαίνει επειδή στην αρχή της αλκαλοποίησης, με την παράταση του χρόνου αλκαλοποίησης, η διείσδυση του αλκαλίου στην κυτταρίνη είναι πιο επαρκής, έτσι ώστε η ίνα
Η αρχική δομή είναι πιο χαλαρή, αυξάνοντας τον αιθεροποιητικό παράγοντα και το ενεργό μέσο
Ώρα δημοσίευσης: Απρ-26-2024