1 Johdanto
Tällä hetkellä tärkein raaka-aine valmistuksessaselluloosaeetterion puuvillaa, ja sen tuotanto laskee, ja myös hinta nousee;
Lisäksi yleisesti käytetyt eetteröintiaineet, kuten kloorietikkahappo (erittäin myrkyllinen) ja etyleenioksidi (karsinogeeninen), ovat myös haitallisempia ihmiskeholle ja ympäristölle. Kirja
Tässä luvussa raaka-aineena käytetään toisessa luvussa uutettua mäntyselluloosaa, jonka suhteellinen puhtaus on yli 90 %, ja korvikkeina natriumklooriasetaattia ja 2-kloorietanolia.
Käyttämällä erittäin myrkyllistä kloorietikkahappoa eetteröintiaineena, anioninenkarboksimetyyliselluloosa (CMC), valmistettiin ioniton hydroksietyyliselluloosa.
Selluloosa (HEC) ja sekoitettu hydroksietyylikarboksimetyyliselluloosa (HECMC) kolme selluloosaeetteriä. yksittäinen tekijä
Kolmen selluloosaeetterin valmistustekniikat optimoitiin kokeiden ja ortogonaalisten kokeiden avulla ja syntetisoidut selluloosaeetterit karakterisoitiin FT-IR-, XRD-, H-NMR- jne.
Selluloosan eetteröinnin perusteet
Selluloosan eetteröinnin periaate voidaan jakaa kahteen osaan. Ensimmäinen osa on alkalointiprosessi, eli selluloosan alkalointireaktion aikana,
NaOH-liuokseen tasaisesti dispergoitunut mäntyselluloosa turpoaa voimakkaasti mekaanisen sekoituksen vaikutuksesta ja veden paisumisesta
Suuri määrä NaOH pieniä molekyylejä tunkeutui mäntyselluloosan sisäosaan ja reagoi glukoosin rakenneyksikön renkaassa olevien hydroksyyliryhmien kanssa,
Muodostaa alkaliselluloosaa, eetteröintireaktion aktiivisen keskuksen.
Toinen osa on eetteröintiprosessi, eli aktiivisen keskuksen ja natriumklooriasetaatin tai 2-kloorietanolin välinen reaktio alkalisissa olosuhteissa, jolloin tuloksena on
Samanaikaisesti eetteröintiaine natriumklooriasetaatti ja 2-kloorietanoli tuottavat myös tietyn määrän vettä alkalisissa olosuhteissa.
Sivureaktiot erotetaan natriumglykolaatin ja etyleeniglykolin tuottamiseksi, vastaavasti.
2 Mäntyselluloosan väkevä alkalikiteytysesikäsittely
Valmista ensin tietty pitoisuus NaOH-liuosta deionisoidulla vedellä. Sitten tietyssä lämpötilassa 2g mäntykuitua
Vitamiini liuotetaan tiettyyn tilavuuteen NaOH-liuosta, sekoitetaan jonkin aikaa ja suodatetaan sitten käyttöä varten.
Laitteen mallin valmistaja
Tarkka pH-mittari
Kerääjätyyppinen vakiolämpötilalämmitys magneettisekoitin
Tyhjiökuivausuuni
Elektroninen tasapaino
Kiertovesityyppinen monikäyttöinen tyhjiöpumppu
Fourier-muunnos infrapunaspektrometri
Röntgendiffraktometri
Ydinmagneettinen resonanssispektrometri
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
Sveitsiläinen yritys BRUKER
35
CMC:iden valmistelu
Raaka-aineena käytetään väkevällä alkalikiteytyksellä esikäsiteltyä männyn alkaliselluloosaa, liuottimena etanolia ja eetteröintinä natriumklooriasetaattia
CMC, jolla oli korkeampi DS, valmistettiin lisäämällä alkalia kahdesti ja eetteröintiainetta kahdesti. Lisää 2 g mänty alkaliselluloosaa nelikaulakolviin, lisää sitten tietty määrä etanoliliuotinta ja sekoita hyvin 30 minuuttia
noin, jotta alkaliselluloosa on täysin dispergoitunut. Lisää sitten tietty määrä alkaliainetta ja natriumklooriasetaattia reagoimaan jonkin aikaa tietyssä eetteröintilämpötilassa
Ajan kuluttua toinen lisäys alkalista ainetta ja natriumklooriasetaattia, mitä seurasi eetteröinti jonkin aikaa. Kun reaktio on ohi, jäähdytä ja jäähdytä sitten
Neutraloi sopivalla määrällä jääetikkaa, imusuodata, pese ja kuivaa.
HEC:ien valmistelu
Raaka-aineena käytetään väkevällä alkalikiteytyksellä esikäsiteltyä männyn alkaliselluloosaa, liuottimena etanolia ja eetteröintinä 2-kloorietanolia
Korkeamman MS:n omaava HEC valmistettiin lisäämällä alkalia kahdesti ja eetteröintiainetta kahdesti. Lisää 2 g mänty alkaliselluloosaa nelikaulakolviin ja lisää tietty tilavuus 90 % (tilavuusosuus) etanolia, sekoita
Sekoita jonkin aikaa, jotta se hajoaa kokonaan, lisää sitten tietty määrä alkalia ja lämmitä hitaasti, lisää tietty määrä 2-
Kloorietanoli, eetteröity vakiolämpötilassa jonkin aikaa, ja sitten lisättiin jäljellä oleva natriumhydroksidi ja 2-kloorietanoli eetteröinnin jatkamiseksi jonkin aikaa. hoitaa
Reaktion päätyttyä neutraloi tietyllä määrällä jääetikkaa ja lopuksi suodata lasisuodattimella (G3), pese ja kuivaa.
HEMCC:n valmistelu
Käyttämällä kohdassa 3.2.3.4 valmistettua HEC:tä raaka-aineena, etanolia reaktioväliaineena ja natriumklooriasetaattia eetteröintiaineena valmistuksessa
HECMC. Tarkka prosessi on: ota tietty määrä HEC:tä, laita se 100 ml:n nelikaulaiseen pulloon ja lisää sitten tietty määrä
90 % etanolia, sekoita mekaanisesti jonkin aikaa, jotta se dispergoituu täysin, lisää lämmityksen jälkeen tietty määrä alkalia ja lisää hitaasti
Natriumklooriasetaatti, eetteröinti vakiolämpötilassa päättyy tietyn ajan kuluttua. Kun reaktio on päättynyt, neutraloi se jääetikkaalla sen neutraloimiseksi ja käytä sitten lasisuodatinta (G3)
Imusuodatuksen, pesun ja kuivauksen jälkeen.
Selluloosaeetterien puhdistus
Selluloosaeetterin valmistusprosessissa syntyy usein sivutuotteita, pääasiassa epäorgaanista suolaa natriumkloridia ja muita
epäpuhtaudet. Selluloosaeetterin laadun parantamiseksi suoritettiin yksinkertainen puhdistus saadulle selluloosaeetterille. koska ne ovat vedessä
Liukoisuus vaihtelee, joten kokeessa käytetään tiettyä tilavuusosuutta hydratoitua etanolia valmistetun kolmen selluloosaeetterin puhdistamiseen.
muuttaa.
Aseta tietyllä laadulla valmistettu selluloosaeetterinäyte dekantterilasiin, lisää tietty määrä 80-prosenttista etanolia, joka on esikuumennettu 60 ℃ ~ 65 ℃:seen, ja pidä mekaaninen sekoitus 60 ℃ ~ 65 ℃ lämpötilassa vakiolämpötilaisella magneettisekoittimella. 10 ℃. min. Ota supernatantti kuivumaan
Käytä puhtaassa dekantterilasissa hopeanitraattia kloridi-ionien tarkistamiseen. Jos muodostuu valkoista sakkaa, suodata se lasisuodattimen läpi ja ota kiinteä aine
Toista edelliset vaiheet kehon osalle, kunnes suodoksessa ei ole 1 tippa AgNO3-liuosta lisättyään valkoista sakkaa, eli puhdistus ja pesu on suoritettu loppuun.
36
(pääasiassa reaktion sivutuotteen NaCl:n poistamiseksi). Imusuodatuksen, kuivauksen, huoneenlämpötilaan jäähdytyksen ja punnituksen jälkeen.
massa, g.
Selluloosaeetterien testaus- ja karakterisointimenetelmät
Substituutioasteen (DS) ja molaarisen substituutioasteen (MS) määrittäminen
DS:n määritys: Punnitaan ensin 0,2 g (0,1 mg:n tarkkuudella) puhdistettua ja kuivattua selluloosaeetterinäytettä, liuotetaan se
80 ml tislattua vettä, sekoitetaan vakiolämpötilassa vesihauteessa 30 ℃ ~ 40 ℃ 10 minuuttia. Säädä sitten rikkihappoliuoksella tai NaOH-liuoksella
Liuoksen pH, kunnes liuoksen pH on 8. Käytä sitten pH-mittarin elektrodilla varustetussa dekantterilasissa rikkihapon standardiliuosta.
Tarkkaile titrausta varten sekoitusolosuhteissa pH-mittarin lukemaa titrauksen aikana, kun liuoksen pH on säädetty arvoon 3,74,
Titraus päättyy. Merkitse muistiin tällä hetkellä käytetyn rikkihapon standardiliuoksen tilavuus.
Sukupolvi:
Ylempien protonilukujen ja hydroksietyyliryhmän summa
Ylempien protonien lukumäärän suhde; I7 on metyleeniryhmän massa hydroksietyyliryhmässä
Protoniresonanssihuipun intensiteetti; on 5 metiiniryhmän ja yhden metyleeniryhmän protoniresonanssihuipun intensiteetti selluloosan glukoosiyksikössä
Summa.
Kolmen selluloosaeetterin CMC, HEC ja HEECMC infrapunakarakterisointitestaukseen kuvatut testimenetelmät
laki
3.2.4.3 XRD-testi
Kolmen selluloosaeetterin CMC, HEC ja HEECMC röntgendiffraktioanalyysin karakterisointitesti
kuvattu testimenetelmä.
3.2.4.4 H-NMR:n testaus
HEC:n H NMR -spektrometri mitattiin BRUKERin valmistamalla Avance400 H NMR -spektrometrillä.
Liuos testattiin nestevety-NMR-spektroskopialla käyttämällä liuottimena deuteroitua dimetyylisulfoksidia. Testitaajuus oli 75,5 MHz.
Lämmin, liuos on 0,5 ml.
3.3 Tulokset ja analyysi
3.3.1 CMC:n valmisteluprosessin optimointi
Käyttämällä raaka-aineena toisessa luvussa uutettua mäntyselluloosaa ja eetteröintiaineena natriumklooriasetaattia, otettiin käyttöön yksitekijäkoemenetelmä.
CMC:n valmistusprosessi optimoitiin ja kokeen alkumuuttujat asetettiin taulukon 3.3 mukaisesti. Seuraava on HEC-valmisteluprosessi
Taiteessa eri tekijöiden analyysi.
Taulukko 3.3 Alkutekijäarvot
Kerroin Alkuarvo
Esikäsittelyn alkalointilämpötila/℃ 40
Esikäsittelyn alkalointiaika/h 1
Esikäsittelyn kiinteä-neste-suhde/(g/ml) 1:25
Esikäsittelylipeäpitoisuus/% 40
38
Ensimmäisen vaiheen eetteröintilämpötila/℃ 45
Ensimmäisen vaiheen eetteröintiaika/h 1
Toisen vaiheen eetteröintilämpötila/℃ 70
Toisen vaiheen eetteröintiaika/h 1
Perusannos eetteröintivaiheessa/g 2
Eetteröintiaineen määrä eetteröintivaiheessa/g 4.3
Eetteröity kiinteä-neste-suhde/(g/ml) 1:15
3.3.1.1 Eri tekijöiden vaikutus CMC-substituutioasteeseen esikäsittelyn alkalointivaiheessa
1. Esikäsittelyn alkalointilämpötilan vaikutus CMC:n korvausasteeseen
Jotta voidaan ottaa huomioon esikäsittelyn alkalointilämpötilan vaikutus saadun CMC:n substituutioasteeseen, mikäli alkuarvoiksi kiinnitetään muita tekijöitä,
Olosuhteissa käsitellään esikäsittelyn alkalointilämpötilan vaikutusta CMC-substituutioasteeseen, ja tulokset on esitetty kuvassa.
Esikäsittelyn alkalointilämpötila/℃
Esikäsittelyn alkalointilämpötilan vaikutus CMC-korvausasteeseen
Voidaan nähdä, että CMC:n substituutioaste kasvaa esikäsittelyn alkalointilämpötilan noustessa ja alkalisointilämpötila on 30 °C.
Edellä mainitut substituutioasteet pienenevät lämpötilan noustessa. Tämä johtuu siitä, että alkalointilämpötila on liian alhainen ja molekyylit ovat vähemmän aktiivisia eivätkä kykene siihen
Tuhoaa tehokkaasti selluloosan kiteisen alueen, mikä vaikeuttaa eetteröintiaineen pääsyä selluloosan sisään eetteröintivaiheessa, ja reaktioaste on suhteellisen korkea.
alhainen, mikä johtaa alhaisempaan tuotekorvausasteeseen. Alkalisointilämpötila ei kuitenkaan saa olla liian korkea. Kun lämpötila nousee korkean lämpötilan ja vahvan alkalin vaikutuksesta,
Selluloosa on altis oksidatiiviselle hajoamiselle, ja tuotteen CMC substituutioaste laskee.
2. Esikäsittelyn alkalinointiajan vaikutus CMC-substituutioasteeseen
Edellyttäen, että esikäsittelyn alkalointilämpötila on 30 °C ja muut tekijät ovat alkuarvoja, käsitellään esikäsittelyn alkalointiajan vaikutusta CMC:hen.
Korvauksen vaikutus. Korvausaste
Esikäsittelyn alkalointiaika/h
Esikäsittelyn alkalinointiajan vaikutusCMCkorvaustutkinto
Itse bulkkiprosessi on suhteellisen nopea, mutta alkaliliuos tarvitsee tietyn diffuusioajan kuidussa.
Voidaan nähdä, että kun alkalointiaika on 0,5-1,5 tuntia, tuotteen substituutioaste kasvaa alkalointiajan pidentyessä.
Saadun tuotteen substituutioaste oli suurin, kun aika oli 1,5 tuntia, ja substituutioaste pieneni ajan pidentyessä 1,5 tunnin kuluttua. Tämä voi
Se voi johtua siitä, että alkalisoinnin alussa alkalisointiajan pidentyessä alkalin tunkeutuminen selluloosaan on riittävää, joten kuitu
Päärakenne on rennompi, mikä lisää eetteröintiainetta ja aktiivista väliainetta
Postitusaika: 26.4.2024