1 Sarrera
Gaur egun, prestatzeko erabiltzen den lehengai nagusiazelulosa-eterkotoia da, eta bere ekoizpena jaisten ari da, eta prezioa ere igotzen ari da;
Gainera, erabili ohi diren agente eterifikatzaileak, hala nola azido kloroakezikoa (oso toxikoa) eta etileno oxidoa (kartzinogenoa), kaltegarriagoak dira giza gorputzarentzat eta ingurumenarentzat. Liburua
Kapitulu honetan, bigarren kapituluan ateratako %90etik gorako purutasun erlatiboa duen pinu-zelulosa erabiltzen da lehengai gisa, eta sodio kloroazetatoa eta 2-kloroetanola ordezko gisa.
Azido kloroacetiko oso toxikoa erabiltzea agente eterifikatzaile gisa, anionikoakarboximetil zelulosa (CMC), hidroxietil zelulosa ez-ionikoa prestatu zen.
Zelulosa (HEC) eta hidroxietil karboximetil zelulosa (HECMC) hiru zelulosa-eter. faktore bakarra
Hiru zelulosa-eterren prestaketa-teknikak esperimentu eta esperimentu ortogonalen bidez optimizatu ziren, eta sintetizatutako zelulosa-eterren ezaugarriak FT-IR, XRD, H-NMR etab.
Zelulosa eterifikazioaren oinarriak
Zelulosa eterifikazioaren printzipioa bi zatitan bana daiteke. Lehenengo zatia alkalizazio-prozesua da, hau da, zelulosaren alkalizazio-erreakzioan zehar,
NaOH soluzioan uniformeki sakabanatuta, pinu zelulosa bortizki puzten da nahaste mekanikoaren eraginez eta uraren hedapenarekin.
NaOH molekula txiki kopuru handi bat pinu zelulosa barnean sartu zen, eta glukosa egitura-unitateko eraztuneko hidroxilo taldeekin erreakzionatu zuen,
Zelulosa alkalina sortzen du, eterifikazio erreakzioaren zentro aktiboa.
Bigarren zatia eterifikazio-prozesua da, hau da, zentro aktiboaren eta sodio kloroacetatoaren edo 2-kloroetanolaren arteko erreakzioa baldintza alkalinoetan, ondorioz.
Aldi berean, sodio kloroacetato eta 2-kloroetanol agente eterifikatzaileak ur maila jakin bat ere sortuko du baldintza alkalinoetan.
Albo-erreakzioak sodio glikolatoa eta etilenglikola sortzea ebazten dira, hurrenez hurren.
2 Alkalino kontzentratua pinuaren zelulosaren aurretratamendua
Lehenik eta behin, prestatu NaOH disoluzioaren kontzentrazio jakin bat ur deionizatuarekin. Gero, tenperatura jakin batean, 2g pinu zuntz
Bitamina NaOH disoluzio bolumen jakin batean disolbatzen da, denbora tarte batez irabiatu eta gero iragazten da erabiltzeko.
Tresna-ereduen fabrikatzailea
Doitasun pH-neurgailua
Kolektore motako tenperatura konstanteko berogailua irabiagailu magnetikoa
Hutsean lehortzeko labea
Balantza elektronikoa
Ur zirkulatzailea erabilera anitzeko huts-ponpa
Fourier Transformatu infragorrien espektrometroa
X izpien difraktometroa
Erresonantzia Magnetikoaren Espektrometro Nuklearra
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.
Suitza Termoelektrikoa ARL konpainia amerikarra
Suitzako BRUKER enpresa
35
CMCak prestatzea
Lehengai gisa deskristalizazio alkalino kontzentratuaren bidez aurrez tratatutako pinu egur alkalino-zelulosa erabiliz, etanola disolbatzaile gisa eta sodio kloroacetatoa erabiliz eterifikazio gisa
DS handiagoko CMC alkalinoa bi aldiz eta agente eterifikatzailea bitan gehituz prestatu zen. Gehitu 2 g pinu egur alkalino zelulosa lau lepoko matrazean, eta gero etanol disolbatzaile bolumen jakin bat gehitu eta ondo irabiatu 30 minutuz.
buruz, zelulosa alkalinoa guztiz sakabanatu dadin. Ondoren, gehitu agente alkalino eta sodio kloroacetato kopuru jakin bat eterifikazio-tenperatura jakin batean denbora tarte batez erreakzionatzeko
Denboraren ondoren, agente alkalinoaren eta sodio kloroacetatoaren bigarren gehikuntza eta eterifikazioaren ondoren denbora tarte batez. Erreakzioa amaitu ondoren, hoztu eta hoztu, gero
Neutralizatu azido azetiko glaziar kopuru egoki batekin, ondoren xurgatu iragazkia, garbitu eta lehortu.
HECak prestatzea
Lehengai gisa deskristalizazio alkalino kontzentratuarekin aurrez tratatutako pinu egur alkalino-zelulosa erabiliz, etanola disolbatzaile gisa eta 2-kloroetanola eterifikazio gisa
MS altuagoa duen HEC alkalinoa bi aldiz eta agente eterifikatzailea bitan gehituz prestatu zen. Gehitu 2 g pinu egur alkalino zelulosa lau lepoko matraz batean eta gehitu 90% (bolumen-frakzioa) etanolaren bolumen jakin bat, irabiatu
Mugitu denbora tarte batez guztiz sakabanatzeko, gero alkali kopuru jakin bat gehitu eta poliki-poliki berotu, gehitu 2-ko bolumen jakin bat.
Kloroetanola, tenperatura konstantean eterifikatu denbora tarte batez, eta, ondoren, gainerako sodio hidroxidoa eta 2-kloroetanola gehitu ditu eterifikazioarekin jarraitzeko denbora tarte batez. tratatu
Erreakzioa amaitu ondoren, neutralizatu azido azetiko glaziar kopuru jakin batekin eta, azkenik, iragazi beirazko iragazki batekin (G3), garbitu eta lehortu.
HEMCC prestatzea
3.2.3.4an prestatutako HEC erabilita lehengai gisa, etanola erreakzio-euskarri gisa eta sodio kloroacetatoa eterifikatzaile gisa prestatzeko.
HECMC. Prozesu espezifikoa hau da: hartu HEC kopuru jakin bat, jarri 100 ml-ko lau lepoko matraz batean eta gero bolumen kopuru jakin bat gehitu.
90% etanola, mekanikoki irabiatu denbora tarte batez guztiz sakabanatzeko, gehitu alkali kopuru jakin bat berotu ondoren eta poliki-poliki gehitu
Sodio kloroacetatoa, tenperatura konstantean eterifikazioa denbora tarte baten ondoren amaitzen da. Erreakzioa amaitu ondoren, neutralizatu azido azetiko glazialaz neutralizatzeko, eta erabili beira-iragazkia (G3)
Xurgapena iragazi ondoren, garbitu eta lehortu.
Zelulosa-eteren arazketa
Zelulosa eteraren prestaketa-prozesuan, azpiproduktu batzuk sortzen dira sarritan, batez ere gatz inorganikoa sodio kloruroa eta beste batzuk.
ezpurutasunak. Zelulosa eteraren kalitatea hobetzeko, lortutako zelulosa eteraren arazketa sinplea egin zen. uretan daudelako
Disolbagarritasun desberdinak daude, beraz, esperimentuak etanol hidratatuaren bolumen-frakzio jakin bat erabiltzen du prestatutako hiru zelulosa-eter arazteko.
aldatu.
Jarri kalitate jakin batekin prestatutako zelulosa-eter lagina edalontzi batean, gehitu aldez aurretik 60 ℃ ~ 65 ℃-ra berotutako % 80ko etanol kopuru jakin bat eta mantendu irabiaketa mekanikoa 60 ℃ ~ 65 ℃ tenperatura konstantean berotzeko irabiagailu magnetiko batean. 10 ℃-rako. min. Hartu gainnadantea lehortzera
Edalontzi garbi batean, erabili zilar nitratoa kloruro ioiak ikusteko. Prezipitatu zuri bat badago, iragazi beirazko iragazki batetik eta hartu solidoa
Errepikatu aurreko urratsak gorputz-atalerako, AgNO3 disoluzio tanta 1 gehitu ondoren filtratuak prezipitazio zuririk ez izan arte, hau da, arazketa eta garbiketa amaitu arte.
36
sartu (naCl erreakzioaren azpiproduktua kentzeko batez ere). Xurgapena iragazi ondoren, lehortu, giro-tenperaturara hoztu eta pisatu.
masa, g.
Zelulosa-eteretarako proba eta karakterizazio-metodoak
Ordezkapen-maila (DS) eta Ordezkapen-gradu molarra (MS) zehaztea
DS zehaztea: lehenik eta behin, pisatu zelulosa-eter araztuaren eta lehortutako laginaren 0,2 g (zehatza 0,1 mg), eta disolbatu.
80 ml ur destilatu, tenperatura konstanteko ur-bainu batean irabiatu 30 ℃ ~ 40 ℃ 10 minutuz. Ondoren, egokitu azido sulfuriko disoluzioarekin edo NaOH disoluzioarekin
Disoluzioaren pH disoluzioaren pH 8 izan arte. Ondoren, pH-neurgailuko elektrodoz hornitutako edalontzi batean, erabili azido sulfurikoaren disoluzio estandarra.
Titulatzeko, nahaste-baldintzetan, behatu pH-neurgailuaren irakurketa titulazioa egiten ari den bitartean, disoluzioaren pH-balioa 3,74ra doitzen denean,
Titulazioa amaitzen da. Kontuan izan une honetan erabiltzen den azido sulfurikoaren soluzio estandarraren bolumena.
Belaunaldia:
Goiko protoi-zenbakien eta hidroxietil taldearen batura
Goiko protoi kopuruaren ratioa; I7 hidroxietil taldearen metileno taldearen masa da
Protoien erresonantzia-gailurraren intentsitatea; zelulosa glukosa unitateko 5 metina taldeen eta metileno talde baten protoi erresonantzia gailurraren intentsitatea da
Batura.
CMC, HEC eta HEECMC hiru zelulosa-eterren infragorrien karakterizazio saiakuntzarako deskribatutako proba-metodoak
Zuzenbidea
3.2.4.3 XRD proba
X izpien difrakzio-analisia hiru zelulosa-eterren karakterizazio-proba CMC, HEC eta HEECMC
deskribatutako proba-metodoa.
3.2.4.4 H-NMRren azterketa
HEC-en H RMN espektrometroa BRUKERek ekoitzitako Avance400 H RMN espektrometroak neurtu zuen.
Dimetil sulfoxido deuteratua disolbatzaile gisa erabiliz, soluzioa hidrogeno likidoaren RMN espektroskopiaz probatu zen. Proba maiztasuna 75,5MHz-koa zen.
Epela, soluzioa 0,5 ml da.
3.3 Emaitzak eta analisia
3.3.1 CMC prestatzeko prozesuaren optimizazioa
Bigarren kapituluan ateratako pinu-zelulosa lehengai gisa erabiliz eta eterifikatzaile gisa sodio kloroacetatoa erabiliz, faktore bakarreko esperimentuaren metodoa onartu zen,
CMC prestatzeko prozesua optimizatu zen, eta esperimentuaren hasierako aldagaiak 3.3 taulan erakusten den moduan ezarri ziren. Honako hau da HEC prestatzeko prozesua
Artean, hainbat faktoreren azterketa.
3.3 Taula Hasierako Faktoreen Balioak
Faktorea Hasierako balioa
Aurretratamenduaren alkalinizazio tenperatura/℃ 40
Aurretratamendua alkalinizatzeko denbora/h 1
Aurretratamendu solido-likido erlazioa/(g/mL) 1:25
Aurretratamendu lejia-kontzentrazioa/% 40
38
Lehen faseko eterifikazio-tenperatura/℃ 45
Lehen faseko eterifikazio-denbora/h 1
Bigarren faseko eterifikazio-tenperatura/℃ 70
Bigarren etapa eterifikazio-denbora/h 1
Oinarrizko dosia eterifikazio fasean/g 2
Agente eterifikatzaile kantitatea eterifikazio fasean/g 4.3
Solido-likido erlazio eterifikatua/(g/mL) 1:15
3.3.1.1 Hainbat faktoreren eragina CMC ordezkapen-mailan tratamenduaren aurreko alkalizazio-etapan
1. Aurretratamenduaren alkalizazio-tenperaturaren eragina CMC-ren ordezkapen-mailan
Aurretratamenduaren alkalizazio-tenperaturak lortutako CMCn ordezkapen-mailan duen eragina kontuan hartzeko, beste faktore batzuk hasierako balio gisa finkatuz gero,
Baldintzetan, aurretratamenduaren alkalizazio-tenperaturak CMC ordezkapen-mailan duen eragina eztabaidatzen da, eta emaitzak irudian erakusten dira.
Aurretratamendua alkalinizatzeko tenperatura/℃
Aurretratamenduaren alkalizatze-tenperaturaren eragina CMC ordezkapen-mailan
Ikus daiteke CMC-ren ordezkapen-maila handitzen dela aurretratamenduaren alkalizazio-tenperatura igotzean, eta alkalizazio-tenperatura 30 °C-koa dela.
Goiko ordezkapen-graduak txikitzen dira tenperatura igo ahala. Hau da, alkalizatze-tenperatura baxuegia delako, eta molekulak ez dira hain aktibo eta ezin
Eraginkortasunez suntsitu zelulosaren eremu kristalinoa, eta horrek zaildu egiten du eterifikazio-agentea zelulosaren barnean sartzea eterifikazio-etapan, eta erreakzio-maila nahiko altua da.
baxua, produktuaren ordezkapen-maila baxuagoa dela eta. Hala ere, alkalizazio tenperatura ez da oso altua izan behar. Tenperatura handitzen den heinean, tenperatura altuen eta alkali indartsuen eraginez,
Zelulosa degradazio oxidatiboa izateko joera du, eta CMC produktuaren ordezkapen-maila gutxitzen da.
2. Aurretratamenduaren alkalinizazio denboraren eragina CMC ordezkapen mailan
Aurretratamenduaren alkalizazio-tenperatura 30 °C eta beste faktore batzuk hasierako balioak direnean, aurretratamenduaren alkalizazio-denborak CMCn duen eragina eztabaidatzen da.
Ordezkapenaren eragina. Ordezkapen-maila
Aurretratamendua alkalinizatzeko denbora/h
Aurretratamenduaren alkalinizazio denboraren eraginaCMCordezkapen-titulua
Bulking-prozesua bera nahiko azkarra da, baina soluzio alkalinoak difusio-denbora jakin bat behar du zuntzan.
Ikusten denez, alkalizazio denbora 0,5-1,5 ordukoa denean, produktuaren ordezkapen-maila handitzen da alkalizazio-denbora handitu ahala.
Lortutako produktuaren ordezkapen-maila altuena izan zen denbora 1,5 ordukoa denean, eta ordezkapen-maila gutxitu egiten da denboraren gehikuntzarekin 1,5 ordu igaro ondoren. Hau ahal da
Baliteke alkalizazioaren hasieran, alkalizazio-denbora luzatzearekin, zelulosarako alkaliaren infiltrazioa nahikoa izateagatik, zuntzak izan daitezen.
Egitura nagusia lasaiagoa da, agente eterifikatzailea eta medio aktiboa areagotuz
Argitalpenaren ordua: 2024-04-26