1 Johdanto
Tällä hetkellä valmistelussa käytetty pää raaka -aineselluloosaeetterion puuvillaa, ja sen tuotanto laskee, ja myös hinta nousee;
Lisäksi yleisesti käytettyjä eetterisissä olevia aineita, kuten klorooetikkahappoa (erittäin myrkyllistä) ja eteenioksidia (karsinogeeninen), ovat myös haitallisempia ihmiskeholle ja ympäristölle. Kirja
Tässä luvussa käytetään raaka-aineena, jonka toisessa luvussa uutetun suhteellisen puhtaus on yli 90%, ja natriumklooriasetaattia ja 2-kloorietanolia käytetään korvikkeina.
Käyttämällä eetterfrifiointiainetta erittäin myrkyllistä kloorietikkahappoa, anioninenKarboksimetyyliselluloosa (CMC), ei-ioninen hydroksietyyliselluloosa valmistettiin.
Selluloosa (HEC) ja sekoitettu hydroksietyylikarboksimetyyliselluloosa (HecMC) kolme selluloosaetriä. yksi tekijä
Kolmen selluloosaetrien valmistustekniikat optimoitiin kokeiden ja ortogonaalisten kokeiden avulla, ja syntetisoiduille selluloosatereille karakterisoitiin FT-IR, XRD, H-NMR jne.
Selluloosaeetterifikaatioperusteet
Selluloosaneetterin periaate voidaan jakaa kahteen osaan. Ensimmäinen osa on alkalisointiprosessi, toisin sanoen selluloosan alkalisointireaktion aikana
Dispergoituneena NaOH -liuoksessa, männyn selluloosa turpoaa väkivaltaisesti mekaanisen sekoittamisen vaikutuksesta ja veden laajentumisen myötä
Suuri määrä NaOH: n pienimolekyylejä tunkeutui männyn selluloosan sisäosaan ja reagoivat glukoosi rakenneyksikön renkaan hydroksyyliryhmien kanssa,
Tuottaa alkaliselluloosaa, eetterireaktion aktiivista keskustaa.
Toinen osa on eetterointiprosessi, ts. Aktiivisen keskuksen ja natriumkloroasetaatin tai 2-kloorietanolin välinen reaktio alkalisissa olosuhteissa, mikä johtaa
Samanaikaisesti eetterfrifiointiaine natriumklooriasetaatti ja 2-kloorietanoli tuottavat myös tietyn asteen vettä alkalisissa olosuhteissa.
Sivureaktiot erotetaan natriumglykolaatin ja etyleeniglykolin tuottamiseksi vastaavasti.
2 Männyn selluloosan konsentroitu alkalin purkamisen esikäsittely
Valmista ensin tietty NaOH -liuoksen pitoisuus deionisoidulla vedellä. Sitten tietyssä lämpötilassa 2 g mäntykuitua
Vitamiini liuotetaan tietylle NAOH -liuosta, sekoitetaan tietyn ajanjakson ajan ja suodatetaan sitten käytettäväksi.
Instrumenttivalmistaja
Tarkkuusmittari
Keräilijätyyppinen vakio lämpötilan lämmitys magneettiset sekoitin
Tyhjiökuivaus uuni
Elektroninen tasapaino
Kiertävä vesityyppinen monikäyttöinen tyhjiöpumppu
Fourier -muunnosinfrapunaspektrometri
Röntgendiffraktometri
Ydinmagneettiresonanssispektrometri
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.
Amerikkalainen termoelektrinen Sveitsi ARL -yhtiö
Sveitsiläinen yritys Bruker
35
CMC: n valmistus
Käyttämällä mäntypuun alkali -selluloosa -esikäsiteltyinä tiivistetyllä alkalilla purkautumisella raaka -aineena käyttämällä etanolia liuottimena ja käyttämällä natriumkloroasetaattia eetterifikaationa
CMC korkeampi DS valmistettiin lisäämällä alkali kahdesti ja eetterifiointiaine kahdesti. Lisää 2 g mäntypuun alkali-selluloosaa nelikaulaan pulloon, lisää sitten tietty tilavuus etanoli-liuotinta ja sekoita hyvin 30 minuuttia
Noin, niin, että alkaliselluloosa on täysin hajonnut. Lisää sitten tietty määrä alkaliainetta ja natriumklooriasetaattia reagoimaan tietyn ajanjakson ajan tietyssä eetterilämpötilassa
Ajan jälkeen toinen alkalisen aineen ja natriumklooriasetaatin lisäys, jota seurasi eetterifikaatio tietyn ajanjakson ajan. Kun reaktio on ohi, jäähdytä ja jäähdytä, sitten
Neutraloi sopiva määrä jääetikkahappoa, sitten imusuodatin, pese ja kuivaa.
HECS: n valmistus
Käyttämällä mäntypuun alkali-selluloosa-esikäsiteltyillä konsentroituneella alkalilla purkautumisella raaka-aineena, etanoli liuottimena ja 2-kloorietanolina eetterifikaationa
HEC korkeammalla MS: llä valmistettiin lisäämällä alkali kahdesti ja eetterifiointiaine kahdesti. Lisää 2 g mäntypuun alkali-selluloosaa nelikulmaiseen pulloon ja lisää tietyn tilavuuden 90% (tilavuusosuus) etanolia, sekoita
Sekoita tietyn ajanjakson ajan hajoamiseksi, lisää sitten tietty määrä alkalia ja lämmitä hitaasti, lisää tietty tilavuus 2-
Kloorietanoli, eetteroitu vakiona lämpötilassa tietyn ajanjakson ajan, ja lisäsi sitten jäljellä olevan natriumhydroksidin ja 2-kloorietanolin jatkamaan eetterifikaatiota tietyn ajanjakson ajan. hoitaa
Reaktion valmistumisen jälkeen neutraloitu tietyllä määrällä jääetikkahappoa ja suodatin lopulta lasisuodattimella (G3), pese ja kuiva.
HEMCC: n valmistus
Raaka -aineena valmistettua HEC: tä, joka on valmistettu kohdassa 3.2.3.4, etanoli reaktioväliaineena ja natriumklooriasetaattia eetherfatiivina valmistamiseksi
HECMC. Erityinen prosessi on: Ota tietty määrä HEC: tä, laita se 100 ml: n nelikulmaiseen pulloon ja lisää sitten tietty määrä tilavuutta
90% etanolia, sekoita mekaanisesti tietyn ajanjakson ajan, jotta se on täysin hajonnut, lisää tietyn määrän alkalia lämmityksen jälkeen ja lisää hitaasti
Natriumklooriasetaatti, eetterifikaatio vakiolämpötilassa päättyy ajan kuluttua. Kun reaktio on saatu päätökseen, neutraloi se jääetikkahapon kanssa sen neutraloimiseksi, käytä sitten lasisuodatinta (G3)
Imuhuodatuksen, pesun ja kuivauksen jälkeen.
Selluloosan eetterien puhdistaminen
Selluloosaeetterin valmistusprosessissa tuotetaan usein joitain sivutuotteita, pääasiassa epäorgaanista suola-natriumkloridia ja joitain muita
epäpuhtaudet. Selluloosaeetterin laadun parantamiseksi saatiin yksinkertainen puhdistus saatulle selluloosaeetterille. Koska he ovat vedessä
Liukoisuutta on erilainen, joten kokeessa käytetään tiettyä hydratoidun etanolin tilavuusosaa valmistettujen kolmen selluloosan eetterin puhdistamiseen.
muuttaa.
Aseta selluloosaeetterinäyte, joka on valmistettu tietyllä laadulla dekantterilasiin, lisää tietyn määrän 80 -prosenttista etanolia, joka on esilämmitetty 60 ℃ ~ 65 ℃: iin, ja ylläpitää mekaanista sekoitusta nopeudella 60 ℃ ~ 65 ℃ vakiolämpötilan lämmitysmagneettisekoittimeen 10 ℃. min. Ottaa supernatantti kuivumaan
Tarkista kloridi -ionien puhtaassa dekantterilasiinissa hopea -nitraattia. Jos on valkoinen sakka, suodata se lasisuodattimen läpi ja ota kiinteä
Toista edelliset vaiheet rungon osalle, kunnes suodos on lisätty 1 tippa AgNO3 -liuosta, ei ole valkoista saostaa, ts. Puhdistaminen ja pesu on saatu päätökseen.
36
InTo (lähinnä reaktion sivutuotteen NaCl: n poistamiseksi). Imuhuodatuksen jälkeen kuivaus, jäähdytys huoneenlämpötilaan ja punnituksen jälkeen.
Mass, g.
Testi- ja karakterisointimenetelmät selluloosan eettereille
Substituutioasteen (DS) ja molaarisen korvausasteen määrittäminen (MS)
DS: n määrittäminen: Ensinnäkin, punnitse 0,2 g (tarkka - 0,1 mg) puhdistetusta ja kuivattua selluloosaeetterinäytteestä, liuottaa sen sisään
80 ml tislattua vettä, sekoitettiin vakiona lämpötilavesihauteessa 30 ℃ ~ 40 ℃ 10 minuutin ajan. Säädä sitten rikkihappoliuoksella tai NaOH -liuoksella
Liuoksen pH, kunnes liuoksen pH on 8. Sitten dekantterilasiinissa varustetussa pH -mittarielektrodilla, käytä rikkihapon standardiliuosta
Tarkkaile sekoitusolosuhteissa titrausolosuhteissa pH -mittarin lukemista titraamalla, kun liuoksen pH -arvo säädetään 3,74: een,
Titraus päättyy. Huomaa rikkihappostandardiliuoksen tilavuus, jota käytetään tällä hetkellä.
Sukupolvi:
Protonien ylemmän ja hydroksietyyliryhmän summa
Ylempien protonien lukumäärän suhde; I7 on hydroksietyyliryhmän metyleeniryhmän massa
Protoniresonanssipiikin voimakkuus; on 5 metiiniryhmän protoniresonanssipiikin voimakkuus ja yksi metyleeniryhmä selluloosan glukoosiyksikössä
Summa.
Kolmen selluloosan eetterin CMC, HEC ja HEECMC: n infrapunakarakterisointitestaus on kuvattu testimenetelmiä
Laki
3.2.4.3 XRD -testi
Kolmen selluloosan eetterin CMC-, HEC- ja HEECMC: n röntgendiffraktioanalyysin karakterisointitesti
Kuvattu testimenetelmä.
3.2.4.4 H-NMR: n testaus
HEC: n H NMR -spektrometri mitattiin Brukerin tuottamalla Avance400 H NMR -spektrometrillä.
Käyttämällä liuottimena deuteroitua dimetyylisulfoksidia, liuos testattiin nestemäisellä vety -NMR -spektroskopialla. Testitaajuus oli 75,5MHz.
Lämmin, liuos on 0,5 ml.
3.3 Tulokset ja analyysi
3.3.1 CMC: n valmistusprosessin optimointi
Käyttämällä toisessa luvussa raaka -aineena uutettua männyn selluloosaa ja käyttämällä natriumkloroasetaattia eetterfrifiointiaineeksi, käytettiin yksikertoimen kokeen menetelmä, hyväksyttiin,
CMC: n valmistusprosessi optimoitiin ja kokeen alkuperäiset muuttujat asetettiin taulukossa 3.3 esitetyllä tavalla. Seuraava on HEC: n valmisteluprosessi
Taiteessa eri tekijöiden analysointi.
Taulukko 3.3 Alkukerroinarvot
Tekijän alkuarvo
Esikäsittely alkalisoiva lämpötila/℃ 40
Esikäsittely alkalisoiva aika/h 1
Esikäsittely kiinteän ja nesteen suhde/(g/ml) 1:25
Esikäsittely -siiripitoisuus/% 40
38
Ensimmäisen vaiheen eetterilämpötila/℃ 45
Ensimmäisen asteen eteerisaatioaika/h 1
Toisen vaiheen eetterilämpötila/℃ 70
Toisen vaiheen eteerisaatioaika/h 1
Perusannos eetterifikaatiovaiheessa/g 2
Eetterfrifiointien määrä eetterifikaatiovaiheessa/g 4.3
Eetteroitu kiinteän ja nesteen suhde/(g/ml) 1:15
3.3.1.1 Eri tekijöiden vaikutus CMC: n substituutioasteeseen esikäsittelyvaiheessa
1. Esikäsittelyn alkalisaatiolämpötilan vaikutus CMC: n substituutioasteeseen
Esikäsittelyn alkalisaatiolämpötilan vaikutuksen huomioon ottamiseksi saadun CMC: n substituutioasteeseen, jos muut tekijät kiinnittävät alkuperäiset arvot, alkuperäiset arvot,
Olosuhteissa keskustellaan esikäsittelyn alkalisaatiolämpötilan vaikutusta CMC -substituutioasteeseen, ja tulokset on esitetty kuviossa 1.
Esikäsittely alkalisoiva lämpötila/℃
Esikäsittelyn alkalisoinnin lämpötilan vaikutus CMC: n substituutioasteeseen
Voidaan nähdä, että CMC: n korvaamisaste kasvaa esikäsittelyn alkalisaatiolämpötilan noustessa ja alkalisaatiolämpötila on 30 ° C.
Yllä olevat korvausasteet vähenevät lämpötilan noustessa. Tämä johtuu siitä, että alkalisoiva lämpötila on liian alhainen, ja molekyylit ovat vähemmän aktiivisia ja eivät pysty
Tuhoa tehokkaasti selluloosan kiteinen alue, mikä vaikeuttaa eetterfrifiointiaineen pääsyä selluloosan sisäpuolelle eetterointivaiheessa, ja reaktioaste on suhteellisen korkea.
Matala, mikä johtaa alhaisempaan tuotteen korvaamiseen. Alkalisointilämpötilan ei kuitenkaan pitäisi olla liian korkea. Lämpötilan noustessa korkean lämpötilan ja voimakkaan alkalin vaikutuksesta
Selluloosa on alttiina oksidatiiviselle hajoamiselle, ja tuotteen CMC: n substituutioaste laskee.
2. Esikäsittelyn alkalisaatioajan vaikutus CMC: n substituutioasteeseen
Sillä olosuhteissa, että esikäsittelyn alkalisaatiolämpötila on 30 ° C ja muut tekijät ovat alkuperäiset arvot, keskustellaan esikäsittelyn alkalisaatioajan vaikutusta CMC: hen.
Korvaamisen vaikutus. Korvausaste
Esikäsittely alkalisoiva aika/h
Esikäsittelyn alkalisaatioajan vaikutusCMCkorvausaste
Itse lempeäprosessi on suhteellisen nopea, mutta alkaliliuos tarvitsee tietyn diffuusioajan kuidussa.
Voidaan nähdä, että kun alkalisointiaika on 0,5-1,5H, tuotteen substituutioaste kasvaa alkalisaatioajan myötä.
Saadun tuotteen korvaamisaste oli korkein, kun aika oli 1,5 tuntia, ja substituutioaste laski ajan myötä 1,5 tunnin kuluttua. Tämä voi
Se voi johtua siitä, että alkalisoinnin alussa, alkalisointiajan pidentyessä, alkalin tunkeutuminen selluloosaan on riittävämpi, joten kuitu
Ensisijainen rakenne on rennompi, lisäämällä eetterfrifiointiainetta ja aktiivista väliainetta
Viestin aika: huhtikuu-26-2024