1 Introducción
En la actualidad, la principal materia prima utilizada en la preparación deéter de celulosaes algodón, y su producción está disminuyendo, y el precio también está aumentando;
Además, los agentes eterificantes comúnmente utilizados como el ácido cloroacético (altamente tóxico) y el óxido de etileno (cancerígeno) también son más dañinos para el cuerpo humano y el medio ambiente. Libro
En este capítulo, la celulosa de pino con una pureza relativa de más del 90% extraída en el segundo capítulo se usa como materia prima, y el cloroacetato de sodio y el 2-cloroetanol se usan como sustitutos.
Uso de ácido cloroacético altamente tóxico como agente eterificante, aniónicoCarbookimetil celaña (CMC), se prepararon hidroxietilelulosa no iónica.
Celulosa (HEC) e hidroxietil carboximetilelulosa (HECMC) mixta (HECMC) tres éteres de celulosa. factor único
Las técnicas de preparación de tres éteres de celulosa se optimizaron mediante experimentos y experimentos ortogonales, y los éteres de celulosa sintetizados se caracterizaron por FT-IR, DR-I-NMR, etc.
Fundamentos de la eterificación de celulosa
El principio de eterificación de celulosa se puede dividir en dos partes. La primera parte es el proceso de alcalización, es decir, durante la reacción de alcalización de la celulosa,
Uniformemente dispersado en solución de NaOH, la celulosa de pino se hincha violentamente bajo la acción de agitación mecánica, y con la expansión del agua
Una gran cantidad de moléculas pequeñas de NaOH penetraron en el interior de la celulosa de pino y reaccionó con los grupos hidroxilo en el anillo de la unidad estructural de glucosa,
Genera celulosa alcalina, el centro activo de la reacción de eterificación.
La segunda parte es el proceso de eterificación, es decir, la reacción entre el centro activo y el cloroacetato de sodio o el 2-cloroetanol en condiciones alcalinas, lo que resulta en
Al mismo tiempo, el agente eterificante de cloroacetato de sodio y 2-cloroetanol también producirán un cierto grado de agua en condiciones alcalinas.
Las reacciones laterales se resuelven para generar glicolato de sodio y etilenglicol, respectivamente.
2 Pretratamiento de descristalización alcalina concentrada de celulosa de pino
Primero, prepare una cierta concentración de solución de NaOH con agua desionizada. Luego, a cierta temperatura, 2 g de fibra de pino
La vitamina se disuelve en un cierto volumen de solución de NaOH, se agita durante un período de tiempo y luego se filtra para su uso.
Fabricante de modelos de instrumentos
Medidor de pH de precisión
Tipo de colector Temperatura constante Calefacción Magnética Magnética
Horno de secado al vacío
Equilibrio electrónico
Bomba de vacío multipropósito tipo agua circulante
Espectrómetro infrarrojo de transformación de Fourier
Difractómetro de rayos X
Espectrómetro de resonancia magnética nuclear
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 Suiza ARL Company
Swiss Company Bruker
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Preparación de CMCS
Uso de la celulosa alcalina de madera de pino pretratada por descristalización álcali concentrada como materia prima, usando etanol como solvente y usando cloroacetato de sodio como eterificación
CMC con DS más alto se preparó agregando álcali dos veces y Etherifying Agent dos veces. Agregue 2 g de celulosa alcalina de madera de pino en el matraz de cuatro cuellos, luego agregue un cierto volumen de solvente de etanol y revuelva bien durante 30 minutos
Acerca de, de modo que la celulosa alcalina está completamente dispersa. Luego agregue una cierta cantidad de agente alcalino y cloroacetato de sodio para reaccionar durante un período de tiempo a una cierta temperatura de eterificación
Después del tiempo, una segunda adición de agente alcalino y cloroacetato de sodio seguido de eterificación durante un período de tiempo. Después de que termine la reacción, enfríe y enfríe, luego
Neutralizar con una cantidad apropiada de ácido acético glacial, luego filtrar de succión, lavar y secar.
Preparación de HECS
Uso de la celulosa alcalina de madera de pino pretratada con descristalización álcali concentrada como materia prima, etanol como solvente y 2-cloroetanol como eterificación
El HEC con MS más alto se preparó agregando álcali dos veces y eterificando al agente dos veces. Agregue 2 g de celulosa alcalina de madera de pino en un matraz de cuatro cuellos y agregue un cierto volumen del 90% (fracción de volumen) de etanol, revuelva
Revuelva por un período de tiempo para dispersarse por completo, luego agregue una cierta cantidad de álcali y caliente lentamente, agregue un cierto volumen de 2-
El cloroetanol, etetificado a temperatura constante durante un período de tiempo, y luego agregó el hidróxido de sodio restante y el 2-cloroetanol para continuar la eterificación durante un período de tiempo. tratar
Una vez que se completa la reacción, neutralice con una cierta cantidad de ácido acético glacial y finalmente filtre con un filtro de vidrio (G3), lavar y secar.
Preparación de HEMCC
Usando el HEC preparado en 3.2.3.4 como materia prima, etanol como medio de reacción y cloroacetato de sodio como agente eterificante para prepararse
HECMC. El proceso específico es: tomar una cierta cantidad de HEC, colocarlo en un matraz de cuatro cuellos de 100 ml y luego agregar una cierta cantidad de volumen
Etanol al 90%, revuelva mecánicamente durante un período de tiempo para que se disperse completamente, agregue una cierta cantidad de álcali después del calentamiento y agregue lentamente
Cloroacetato de sodio, la eterificación a temperatura constante termina después de un período de tiempo. Una vez que se completa la reacción, neutralícelo con ácido acético glacial para neutralizarla, luego use un filtro de vidrio (G3)
Después de la filtración de succión, lavar y secar.
Purificación de éteres de celulosa
En el proceso de preparación del éter de celulosa, a menudo se producen algunos subproductos, principalmente el cloruro de sodio de sal inorgánica y algunos otros
impurezas. Para mejorar la calidad del éter de celulosa, se realizó purificación simple en el éter de celulosa obtenida. Porque están en el agua
Existen diferentes solubilidad, por lo que el experimento utiliza una cierta fracción de volumen de etanol hidratado para purificar los tres éteres de celulosa preparados.
cambiar.
Coloque la muestra de éter de celulosa preparada con una cierta cualidad en un vaso de precipitados, agregue una cierta cantidad de etanol al 80% que se ha precalentado a 60 ℃ ~ 65 ℃, y mantenga agitación mecánica a 60 ℃ ~ 65 ℃ en un estribo magnético de calentamiento de temperatura constante para 10 ℃. mínimo Tome el sobrenadante para secar
En un vaso de precipitados limpio, use nitrato de plata para verificar los iones de cloruro. Si hay un precipitado blanco, filtle a través de un filtro de vidrio y tome el sólido
Repita los pasos anteriores para la parte del cuerpo, hasta que el filtrado después de agregar 1 gota de solución de AgNO3 no tenga precipitado blanco, es decir, la purificación y el lavado se completan.
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en (principalmente para eliminar el subproducto de reacción NaCl). Después de la filtración de succión, secado, enfriamiento a temperatura ambiente y pesado.
Misa, g.
Métodos de prueba y caracterización para éteres de celulosa
Determinación del grado de sustitución (DS) y grado molar de sustitución (MS)
Determinación de DS: Primero, pese 0.2 g (preciso a 0.1 mg) de la muestra de éter de celulosa purificada y seca, disuelva en
80 ml de agua destilada, agitado en un baño de agua de temperatura constante a 30 ℃ ~ 40 ℃ durante 10 minutos. Luego ajuste con solución de ácido sulfúrico o solución de NaOH
pH de la solución hasta que el pH de la solución es 8. Luego, en un vaso de precipitados equipado con un electrodo de medidor de pH, use una solución estándar de ácido sulfúrico
Para titular, en condiciones de agitación, observe la lectura del medidor de pH mientras se titula, cuando el valor de pH de la solución se ajusta a 3.74,
La titulación termina. Tenga en cuenta el volumen de solución estándar de ácido sulfúrico utilizada en este momento.
Generación:
La suma de los números de protones superiores y el grupo hidroxietilo
La relación del número de protones superiores; I7 es la masa del grupo de metileno en el grupo hidroxietilo
Intensidad del pico de resonancia de protones; es la intensidad del pico de resonancia de protones de 5 grupos metino y un grupo de metileno en la unidad de glucosa de celulosa
Suma.
Los métodos de prueba descritos para las pruebas de caracterización infrarroja de los tres éteres de celulosa CMC, HEC y HEECMC
Ley
3.2.4.3 prueba XRD
Prueba de caracterización de análisis de difracción de rayos X de tres éteres de celulosa CMC, HEC y HEECMC
El método de prueba descrito.
3.2.4.4 Pruebas de H-NMR
El espectrómetro H NMR de HEC se midió mediante el espectrómetro AVANCE400 H NMR producido por Bruker.
Usando dimetil sulfóxido de deuterado como disolvente, la solución se probó mediante espectroscopía de RMN de hidrógeno líquido. La frecuencia de prueba fue de 75.5MHz.
Caliente, la solución es de 0.5 ml.
3.3 Resultados y análisis
3.3.1 Optimización del proceso de preparación de CMC
Usando la celulosa de pino extraída en el segundo capítulo como materia prima, y utilizando cloroacetato de sodio como agente eterificante, se adoptó el método de experimento de factor único,
El proceso de preparación de CMC se optimizó, y las variables iniciales del experimento se establecieron como se muestra en la Tabla 3.3. El siguiente es el proceso de preparación de HEC
En el arte, el análisis de varios factores.
Tabla 3.3 Valores de factor inicial
Valor inicial de factor
Pretratamiento Temperatura alcalinizadora/℃ 40
Pretratamiento Tiempo alcalinizante/H 1
Relación sólida-líquido de pretratamiento/(g/ml) 1:25
Concentración de lejía previa al pretratamiento/% 40
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La temperatura de eterificación de la primera etapa/℃ 45
Tiempo de eterificación de la primera etapa/H 1
Temperatura de eterificación de segunda etapa/℃ 70
Tiempo de eterificación de segunda etapa/H 1
Dosis base en la etapa de eterificación/g 2
Cantidad de agente de etétificación en la etapa de eterificación/G 4.3
Relación sólida-líquido eterificada/(g/ml) 1:15
3.3.1.1 Influencia de varios factores en el grado de sustitución de CMC en la etapa de alcalización de pretratamiento
1. El efecto de la temperatura de alcalización previa al pretratamiento sobre el grado de sustitución de CMC
Para considerar el efecto de la temperatura de alcalización del pretratamiento en el grado de sustitución en el CMC obtenido, en el caso de fijar otros factores como valores iniciales,
En las condiciones, se discute el efecto de la temperatura de alcalización previa al tratamiento en el grado de sustitución de CMC, y los resultados se muestran en la Fig.
Pretratamiento Temperatura alcalinizadora/℃
Efecto de la temperatura alcalinizadora del pretratamiento en el grado de sustitución de CMC
Se puede ver que el grado de sustitución de CMC aumenta con el aumento de la temperatura de alcalización previa al tratamiento, y la temperatura de alcalización es de 30 ° C.
Los grados anteriores de sustitución disminuyen al aumentar la temperatura. Esto se debe a que la temperatura alcalinizante es demasiado baja, y las moléculas son menos activas e incapaces de
Destruya efectivamente el área cristalina de la celulosa, lo que dificulta que el agente eterificante ingrese al interior de la celulosa en la etapa de eterificación, y el grado de reacción es relativamente alto.
bajo, lo que resulta en un menor grado de sustitución del producto. Sin embargo, la temperatura de alcalización no debe ser demasiado alta. A medida que aumenta la temperatura, bajo la acción de alta temperatura y álcali fuerte,
La celulosa es propensa a la degradación oxidativa, y el grado de sustitución del producto CMC disminuye.
2. Influencia del tiempo de alcalinización previa al pretratamiento en el grado de sustitución de CMC
Bajo la condición de que la temperatura de alcalización previa al pretratamiento es de 30 ° C y otros factores son los valores iniciales, se discute el efecto del tiempo de alcalización del pretratamiento en CMC.
El efecto de la sustitución. Grado de sustitución
Pretratamiento Tiempo alcalinizante/H
Efecto del tiempo de alcalinización previa al pretratamiento enCMCgrado de sustitución
El proceso de volumen en sí es relativamente rápido, pero la solución alcalina necesita un cierto tiempo de difusión en la fibra.
Se puede ver que cuando el tiempo de alcalización es 0.5-1.5h, el grado de sustitución del producto aumenta con el aumento del tiempo de alcalización.
El grado de sustitución del producto obtenido fue el más alto cuando el tiempo fue de 1,5 h, y el grado de sustitución disminuyó con el aumento del tiempo después de 1.5 h. Esta lata
Puede deberse a que al comienzo de la alcalización, con la prolongación del tiempo de alcalización, la infiltración de álcali a la celulosa es más suficiente, de modo que la fibra
La estructura principal es más relajada, aumentando el agente eterificante y el medio activo
Tiempo de publicación: abril-26-2024