تهیه اترهای سلولزی

1 مقدمه

در حال حاضر، مواد اولیه اصلی مورد استفاده در تهیهاتر سلولزپنبه است و تولید آن رو به کاهش است و قیمت نیز در حال افزایش است.

علاوه بر این، عوامل اتریف کننده رایج مانند اسید کلرواستیک (بسیار سمی) و اکسید اتیلن (سرطان زا) نیز برای بدن انسان و محیط زیست مضرتر هستند. کتاب

در این فصل از سلولز کاج با خلوص نسبی بیش از 90 درصد استخراج شده در فصل دوم به عنوان ماده اولیه استفاده می شود و از کلرواستات سدیم و 2-کلرواتانول به عنوان جایگزین استفاده می شود.

استفاده از اسید کلرواستیک بسیار سمی به عنوان عامل اتریف کننده، آنیونیکربوکسی متیل سلولز (CMC)هیدروکسی اتیل سلولز غیر یونی تهیه شد.

سلولز (HEC) و مخلوط هیدروکسی اتیل کربوکسی متیل سلولز (HECMC) سه اتر سلولز. تک عاملی

تکنیک‌های آماده‌سازی سه اتر سلولزی با استفاده از آزمایش‌ها و آزمایش‌های متعامد بهینه شد و اترهای سلولزی سنتز شده توسط FT-IR، XRD، H-NMR و غیره مشخص شد.

اصول اتریفیکاسیون سلولزی

اصل اتریفیکاسیون سلولزی را می توان به دو بخش تقسیم کرد. بخش اول فرآیند قلیایی شدن است، یعنی در طی واکنش قلیایی شدن سلولز،

سلولز کاج که به طور یکنواخت در محلول NaOH پراکنده شده است، تحت عمل هم زدن مکانیکی و با انبساط آب، به شدت متورم می شود.

مقدار زیادی از مولکول‌های کوچک NaOH به داخل سلولز کاج نفوذ کرده و با گروه‌های هیدروکسیل روی حلقه واحد ساختاری گلوکز واکنش نشان می‌دهند.

سلولز قلیایی، مرکز فعال واکنش اتریفیکاسیون را تولید می کند.

بخش دوم فرآیند اتریفیکاسیون است، یعنی واکنش بین مرکز فعال و کلرواستات سدیم یا 2-کلرواتانول در شرایط قلیایی، که منجر به

در عین حال، عامل اتریف کننده سدیم کلرواستات و 2-کلرواتانول نیز در شرایط قلیایی درجه خاصی از آب تولید می کند.

واکنش های جانبی به ترتیب برای تولید سدیم گلیکولات و اتیلن گلیکول حل می شوند.

2 پیش تیمار تبلور زدایی قلیایی غلیظ سلولز کاج

ابتدا غلظت معینی از محلول NaOH را با آب دیونیزه تهیه کنید. سپس در دمای معین، 2 گرم فیبر کاج

این ویتامین در حجم معینی از محلول NaOH حل می شود، برای مدتی هم زده می شود و سپس برای استفاده فیلتر می شود.

سازنده مدل ابزار

PH متر دقیق

همزن مغناطیسی گرمایش با دمای ثابت کلکتوری

فر خشک کن با خلاء

تراز الکترونیکی

پمپ خلاء چند منظوره نوع آب در گردش

طیف سنج مادون قرمز تبدیل فوریه

پراش اشعه ایکس

طیف سنج رزونانس مغناطیسی هسته ای

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.

شرکت آمریکایی ترمو فیشر با مسئولیت محدود

شرکت آمریکایی ترموالکتریک سوئیس ARL

شرکت سوئیسی BRUKER

35

آماده سازی CMC ها

استفاده از سلولز قلیایی چوب کاج پیش تیمار شده با تبلورزدایی قلیایی غلیظ به عنوان ماده خام، با استفاده از اتانول به عنوان حلال و استفاده از کلرواستات سدیم به عنوان اتریفیکاسیون

CMC با DS بالاتر با افزودن دو بار قلیایی و دو بار عامل اتریف کننده تهیه شد. 2 گرم سلولز قلیایی چوب کاج را به فلاسک چهار گردنی اضافه کنید، سپس حجم معینی از حلال اتانول را اضافه کنید و به مدت 30 دقیقه خوب هم بزنید.

حدود، به طوری که سلولز قلیایی به طور کامل پراکنده شود. سپس مقدار معینی عامل قلیایی و کلرواستات سدیم را اضافه کنید تا برای مدتی در دمای اتریفیکاسیون معین واکنش نشان دهند.

پس از گذشت زمان، افزودن دوم عامل قلیایی و کلرواستات سدیم و سپس اتریفیکاسیون برای یک دوره زمانی. پس از پایان واکنش، خنک شده و خنک شود، سپس

با مقدار مناسب اسید استیک گلاسیال خنثی کنید، سپس صاف کنید، بشویید و خشک کنید.

آماده سازی HECs

استفاده از سلولز قلیایی چوب کاج پیش تیمار شده با تبلور زدایی قلیایی غلیظ به عنوان ماده خام، اتانول به عنوان حلال و 2-کلرواتانول به عنوان اتریفیکاسیون

HEC با MS بالاتر با افزودن دو بار قلیایی و دو بار عامل اتریف کننده تهیه شد. 2 گرم سلولز قلیایی چوب کاج را در یک فلاسک چهار گردنی اضافه کنید و مقدار مشخصی اتانول 90 درصد (کسر حجمی) را اضافه کنید، هم بزنید.

مدتی هم بزنید تا کاملا پراکنده شود، سپس مقدار معینی قلیایی اضافه کنید و به آرامی گرم کنید، حجم معینی 2- اضافه کنید.

کلرواتانول، برای مدتی در دمای ثابت اتری شده و سپس هیدروکسید سدیم باقیمانده و 2-کلرواتانول را اضافه کرد تا اتریفیکاسیون برای مدتی ادامه یابد. درمان

پس از اتمام واکنش، با مقدار معینی اسید استیک گلاسیال خنثی شده و در نهایت با فیلتر شیشه ای (G3) فیلتر شده، شسته و خشک شود.

آماده سازی HEMCC

استفاده از HEC تهیه شده در بند 3.2.3.4 به عنوان ماده خام، اتانول به عنوان محیط واکنش و کلرواستات سدیم به عنوان عامل اتریف کننده برای تهیه

HECMC. فرآیند خاص این است: مقدار مشخصی از HEC را بردارید، آن را در یک فلاسک چهار گردنی 100 میلی لیتری قرار دهید و سپس مقدار مشخصی حجم اضافه کنید.

اتانول 90 درصد، مدتی مکانیکی هم بزنید تا کاملا پراکنده شود، بعد از حرارت دادن مقدار معینی قلیایی اضافه کنید و به آرامی اضافه کنید.

کلرواستات سدیم، اتریفیکاسیون در دمای ثابت پس از مدتی به پایان می رسد. پس از اتمام واکنش، آن را با اسید استیک خنک خنثی کنید تا خنثی شود، سپس از فیلتر شیشه ای (G3) استفاده کنید.

پس از فیلتراسیون مکش، شستشو و خشک کردن.

تصفیه اترهای سلولزی

در فرآیند تهیه اتر سلولز، اغلب محصولات جانبی، عمدتا نمک معدنی کلرید سدیم و برخی دیگر تولید می شود.

ناخالصی ها به منظور بهبود کیفیت اتر سلولز، خالص سازی ساده روی اتر سلولز به دست آمده انجام شد. چون در آب هستند

حلالیت های مختلفی وجود دارد، بنابراین آزمایش از کسر حجمی معینی از اتانول هیدراته برای خالص سازی سه اتر سلولزی تهیه شده استفاده می کند.

تغییر دهید.

نمونه اتر سلولزی را که با کیفیت مشخصی تهیه شده است در یک لیوان قرار دهید، مقدار معینی اتانول 80% را که از قبل روی دمای 60 ~ 65 درجه سانتیگراد گرم شده است، اضافه کنید و هم زدن مکانیکی را در دمای 60 تا 65 درجه سانتیگراد روی همزن مغناطیسی حرارت دهی با دمای ثابت نگه دارید. برای 10 ℃ دقیقه مایع رویی را بگیرید تا خشک شود

در یک فنجان تمیز، از نیترات نقره برای بررسی یون های کلرید استفاده کنید. اگر یک رسوب سفید وجود دارد، آن را از یک فیلتر شیشه ای فیلتر کرده و جامد را بگیرید

مراحل قبلی را برای قسمت بدن تکرار کنید، تا زمانی که فیلتر پس از افزودن 1 قطره محلول AgNO3 رسوب سفید نداشته باشد، یعنی تصفیه و شستشو به پایان برسد.

36

به (عمدتا برای حذف محصول جانبی واکنش NaCl). پس از مکش فیلتراسیون، خشک کردن، خنک شدن تا دمای اتاق و وزن کردن.

جرم، g.

روش‌های آزمایش و مشخصه‌سازی اترهای سلولزی

تعیین درجه تعویض (DS) و درجه جانشینی مولار (MS)

تعیین DS: ابتدا 0.2 گرم (با دقت 0.1 میلی گرم) از نمونه اتر سلولز خالص شده و خشک شده را وزن کرده، آن را در محلول حل کنید.

80 میلی لیتر آب مقطر، در حمام آب با دمای ثابت در دمای 30 تا 40 درجه سانتیگراد به مدت 10 دقیقه هم بزنید. سپس با محلول اسید سولفوریک یا محلول NaOH تنظیم کنید

pH محلول تا زمانی که PH محلول 8 شود. سپس در یک لیوان مجهز به الکترود pH متر از محلول استاندارد اسید سولفوریک استفاده کنید.

برای تیتر کردن، در شرایط هم زدن، هنگام تیتر کردن، PH متر را مشاهده کنید، زمانی که مقدار pH محلول به 3.74 تنظیم شود.

تیتراژ به پایان می رسد. به حجم محلول استاندارد اسید سولفوریک استفاده شده در این زمان توجه کنید.

نسل:

مجموع اعداد پروتون بالایی و گروه هیدروکسی اتیل

نسبت تعداد پروتون های بالایی؛ I7 جرم گروه متیلن روی گروه هیدروکسی اتیل است

شدت پیک رزونانس پروتون؛ شدت پیک رزونانس پروتون 5 گروه متین و یک گروه متیلن بر روی واحد گلوکز سلولز است.

مجموع

روش‌های آزمایش توصیف‌شده برای آزمایش خصوصیات مادون قرمز سه اتر سلولزی CMC، HEC و HEECMC

قانون

3.2.4.3 تست XRD

تست مشخصه تجزیه و تحلیل پراش اشعه ایکس سه اتر سلولزی CMC، HEC و HEECMC

روش تست شرح داده شده

3.2.4.4 آزمایش H-NMR

طیف‌سنج H NMR HEC توسط طیف‌سنج Avance400 H NMR تولید شده توسط BRUKER اندازه‌گیری شد.

با استفاده از دی متیل سولفوکسید دوتره شده به عنوان حلال، محلول توسط طیف سنجی NMR هیدروژن مایع مورد آزمایش قرار گرفت. فرکانس آزمایش 75.5 مگاهرتز بود.

گرم، محلول 0.5 میلی لیتر است.

3.3 نتایج و تجزیه و تحلیل

3.3.1 بهینه سازی فرآیند آماده سازی CMC

با استفاده از سلولز کاج استخراج شده در فصل دوم به عنوان ماده خام و با استفاده از کلرواستات سدیم به عنوان عامل اتریف کننده، روش آزمایش تک فاکتوری اتخاذ شد.

فرآیند آماده سازی CMC بهینه شد و متغیرهای اولیه آزمایش همانطور که در جدول 3.3 نشان داده شده است تنظیم شد. مراحل آماده سازی HEC در زیر آمده است

در هنر، تحلیل عوامل مختلف است.

جدول 3.3 مقادیر عامل اولیه

مقدار اولیه فاکتور

دمای قلیایی کردن پیش تصفیه / ℃ 40

زمان قلیایی شدن پیش تصفیه در ساعت 1

نسبت جامد به مایع پیش تیمار/(g/mL) 1:25

غلظت لیموترش پیش تیمار/% 40

38

دمای اتریفیکاسیون مرحله اول / ℃ 45

زمان اتریفیکاسیون مرحله اول در ساعت 1

درجه حرارت اتریفیکاسیون مرحله دوم / ℃ 70

مرحله دوم اتریفیکاسیون زمان در ساعت 1

دوز پایه در مرحله اتریفیکاسیون/g 2

مقدار عامل اتریفیکاسیون در مرحله اتریفیکاسیون/g 4.3

نسبت جامد به مایع اتری شده/(g/mL) 1:15

3.3.1.1 تأثیر عوامل مختلف بر درجه جایگزینی CMC در مرحله قلیایی شدن پیش تیمار

1. اثر دمای قلیایی شدن پیش تصفیه بر درجه جایگزینی CMC

به منظور در نظر گرفتن تأثیر دمای قلیایی شدن پیش تصفیه بر درجه جانشینی در CMC به دست آمده، در صورت تثبیت سایر عوامل به عنوان مقادیر اولیه،

تحت شرایط، تأثیر دمای قلیایی شدن پیش تصفیه بر درجه جایگزینی CMC مورد بحث قرار گرفته و نتایج در شکل 1 نشان داده شده است.

دمای قلیایی کننده پیش تصفیه / ℃

تأثیر دمای قلیایی شدن پیش تیمار بر درجه جایگزینی CMC

مشاهده می شود که درجه جایگزینی CMC با افزایش دمای قلیایی شدن پیش تصفیه افزایش می یابد و دمای قلیایی شدن 30 درجه سانتی گراد است.

درجات جایگزینی فوق با افزایش دما کاهش می یابد. این به این دلیل است که دمای قلیایی شدن بسیار پایین است و مولکول ها کمتر فعال هستند و قادر به انجام آن نیستند

به طور موثر ناحیه کریستالی سلولز را از بین ببرید، که ورود عامل اتریف کننده به داخل سلولز در مرحله اتریفیکاسیون را دشوار می کند و درجه واکنش نسبتاً بالا است.

کم است که منجر به درجه کمتر جایگزینی محصول می شود. با این حال، دمای قلیایی شدن نباید خیلی بالا باشد. با افزایش دما، تحت تأثیر دمای بالا و قلیایی قوی،

سلولز مستعد تخریب اکسیداتیو است و درجه جایگزینی CMC محصول کاهش می یابد.

2. تأثیر زمان قلیایی شدن پیش تیمار بر درجه جایگزینی CMC

در شرایطی که دمای قلیایی شدن پیش تصفیه 30 درجه سانتی گراد باشد و سایر عوامل مقادیر اولیه باشند، تأثیر زمان قلیایی شدن پیش تصفیه بر CMC مورد بحث قرار می گیرد.

اثر جایگزینی درجه تعویض

زمان قلیایی شدن پیش تصفیه در ساعت

تاثیر زمان قلیایی شدن پیش تیمار برCMCدرجه جایگزینی

فرآیند حجیم سازی به خودی خود نسبتاً سریع است، اما محلول قلیایی به زمان انتشار خاصی در فیبر نیاز دارد.

مشاهده می شود که زمانی که زمان قلیایی شدن 0.5-1.5 ساعت باشد، با افزایش زمان قلیایی شدن، درجه جایگزینی محصول افزایش می یابد.

درجه جایگزینی محصول به‌دست‌آمده در زمانی که زمان 1.5 ساعت بود، بالاترین بود، و درجه جایگزینی با افزایش زمان پس از 1.5 ساعت کاهش یافت. این می تواند

ممکن است به این دلیل باشد که در ابتدای قلیایی شدن، با طولانی شدن زمان قلیایی شدن، نفوذ قلیایی به سلولز کافی است، به طوری که الیاف

ساختار اولیه آرام تر است و عامل اتریف کننده و محیط فعال را افزایش می دهد