1 Introduction
À l'heure actuelle, la principale matière première utilisée dans la préparation deéther de celluloseest du coton, et sa production est en baisse et le prix augmente également;
De plus, des agents étherifiants couramment utilisés tels que l'acide chloroacétique (hautement toxique) et l'oxyde d'éthylène (cancérigènes) sont également plus nocifs pour le corps humain et l'environnement. Livre
Dans ce chapitre, le pin-cellulose avec une pureté relative de plus de 90% extrait dans le deuxième chapitre est utilisé comme matière première, et le chloroacétate de sodium et le 2-chloroéthanol sont utilisés comme substituts.
En utilisant de l'acide chloroacétique hautement toxique comme agent étherifiante, anioniquecarboxyméthyl cellulose (CMC), l'hydroxyéthyl-cellulose non ionique a été préparée.
La cellulose (HEC) et l'hydroxyéthyl carboxyméthyl-cellulose mixte (HECMC) trois éthers de cellulose. facteur unique
Les techniques de préparation de trois éthers de cellulose ont été optimisées au moyen d'expériences et d'expériences orthogonales, et les éthers de cellulose synthétisés ont été caractérisés par FT-IR, XRD, H-RMN, etc.
Fondamentaux de l'éthérification de la cellulose
Le principe de l'éthérification de la cellulose peut être divisé en deux parties. La première partie est le processus d'alcalisation, c'est-à-dire pendant la réaction d'alcalisation de la cellulose,
Dispersée uniformément dans une solution de NaOH, le pin-cellulose gonfle violemment sous l'action de l'agitation mécanique et avec l'expansion de l'eau
Une grande quantité de petites molécules de NaOH a pénétré à l'intérieur de la pin-cellulose et a réagi avec les groupes hydroxyles sur l'anneau de l'unité structurelle du glucose,
Génère une cellulose alcaline, le centre actif de la réaction d'éthérification.
La deuxième partie est le processus d'éthérification, c'est-à-dire la réaction entre le centre actif et le chloroacétate de sodium ou le 2-chloroéthanol dans des conditions alcalines, résultant en
Dans le même temps, l'agent étherifiante chloroacétate de sodium et le 2-chloroéthanol produiront également un certain degré d'eau dans des conditions alcalines.
Les réactions secondaires sont résolues pour générer respectivement le glycolate de sodium et l'éthylène glycol.
2 Prétraitement de déccristallisation alcalin concentré du pin-cellulose
Tout d'abord, préparez une certaine concentration de solution de NaOH avec de l'eau désionisée. Puis, à une certaine température, 2 g de fibres de pin
La vitamine est dissoute dans un certain volume de solution de NaOH, agitée pendant une période de temps, puis filtrée pour une utilisation.
Fabricant de modèles d'instruments
PH-pH de précision
Type de collecteur constant chauffage à température
Four à séchage sous vide
Équilibre électronique
Pompe à vide polyvalente de type d'eau en circulation
Spectromètre infrarouge à transformée de Fourier
Diffractomètre aux rayons X
Spectromètre à résonance magnétique nucléaire
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
Swiss Company Bruker
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Préparation des CMC
Utilisation de cellulose alcaline en bois de pin prétraitée par décrytallisation alcalin concentrée comme matière première, en utilisant de l'éthanol comme solvant et en utilisant du chloroacétate de sodium comme éthérification
Le CMC avec DS plus élevé a été préparé en ajoutant deux fois en alcali deux fois et un agent étherifiant. Ajouter 2 g de cellulose alcaline en bois de pin dans le ballon à quatre cou, puis ajouter un certain volume de solvant d'éthanol et bien remuer pendant 30 minutes
à peu près, de sorte que la cellulose alcaline est complètement dispersée. Ajoutez ensuite une certaine quantité d'agent alcalin et de chloroacétate de sodium pour réagir pendant une période à une certaine température d'éthérification
Après le temps, un deuxième ajout d'agent alcalin et de chloroacétate de sodium suivi d'une éthérification pendant une période de temps. Une fois la réaction terminée, refroidir et refroidir, puis
Neutraliser avec une quantité appropriée d'acide acétique glaciaire, puis aspirer le filtre, laver et sécher.
Préparation de HECS
Utilisation de cellulose alcaline en bois de pin prétraitée avec une déccristallisation alcalin concentrée comme matière première, l'éthanol comme solvant et 2-chloroéthanol comme éthérification
Le HEC avec une SEP plus élevée a été préparé en ajoutant deux fois alcali et agent étherifiant deux fois. Ajouter 2 g de cellulose alcaline en bois de pin dans un ballon à quatre cou et ajouter un certain volume de 90% (fraction de volume), remuer
Remuer pendant une période de temps pour se disperser complètement, puis ajouter une certaine quantité d'alcali et chauffer lentement, ajouter un certain volume de 2-
Le chloroéthanol, éthérifié à température constante pendant une période de temps, puis a ajouté l'hydroxyde de sodium restant et le 2-chloroéthanol pour continuer l'éthérification pendant une période de temps. traiter
Une fois la réaction terminée, neutralisez avec une certaine quantité d'acide acétique glaciaire, et enfin filtrer avec un filtre en verre (G3), laver et sécher.
Préparation de HEMCC
En utilisant le HEC préparé en 3.2.3.4 comme matière première, l'éthanol comme milieu de réaction et le chloroacétate de sodium comme agent étherifiante pour se préparer
Hecmc. Le processus spécifique est: prenez une certaine quantité de HEC, mettez-la dans un ballon à quatre coues de 100 ml, puis ajoutez une certaine quantité de volume
90% d'éthanol, remuer mécaniquement pendant une période de temps pour le rendre complètement dispersé, ajouter une certaine quantité d'alcali après le chauffage et ajouter lentement
Chloroacétate de sodium, l'éthérification à température constante se termine après une période de temps. Une fois la réaction terminée, neutralisez-la avec de l'acide acétique glaciaire pour la neutraliser, puis utilisez un filtre en verre (G3)
Après filtration d'aspiration, lavage et séchage.
Purification des éthers de la cellulose
Dans le processus de préparation de l'éther de cellulose, certains sous-produits sont souvent produits, principalement le chlorure de sodium de sel inorganique et d'autres
impuretés. Afin d'améliorer la qualité de l'éther de cellulose, une simple purification a été réalisée sur l'éther de cellulose obtenu. Parce qu'ils sont dans l'eau
Il existe différentes solubilité, donc l'expérience utilise une certaine fraction de volume de l'éthanol hydraté pour purifier les trois éthers de cellulose préparés.
changement.
Placer l'échantillon d'éther de cellulose préparé avec une certaine qualité dans un bécher, ajouter une certaine quantité de 80% d'éthanol qui a été préchauffé à 60 ℃ ~ 65 ℃, et maintenir l'agitation mécanique à 60 ℃ ~ 65 ℃ sur un agitateur magnétique chauffant à température constante pour 10 ℃. min. Prendre le surnageant pour sécher
Dans un bécher propre, utilisez du nitrate d'argent pour vérifier les ions chlorure. S'il y a un précipité blanc, filtrez-le à travers un filtre en verre et prenez le solide
Répétez les étapes précédentes pour la partie du corps, jusqu'à ce que le filtrat après avoir ajouté 1 goutte de solution AgNO3 n'a pas de précipité blanc, c'est-à-dire que la purification et le lavage sont terminés.
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en (principalement pour éliminer le sous-produit de réaction NaCl). Après filtration d'aspiration, séchage, refroidissement à température ambiante et pesée.
masse, g.
Méthodes de test et de caractérisation pour les éthers de cellulose
Détermination du degré de substitution (DS) et de degré molaire de substitution (MS)
Détermination de DS: Premièrement, pèse 0,2 g (précis à 0,1 mg) de l'échantillon éther de cellulose purifié et séché, dissolvez-le dans
80 ml d'eau distillée, agité dans un bain d'eau à température constante à 30 ℃ ~ 40 ℃ pendant 10 minutes. Puis ajustez avec une solution d'acide sulfurique ou une solution de NaOH
pH de la solution jusqu'à ce que le pH de la solution soit 8. Ensuite, dans un bécher équipé d'une électrode de pH, utilisez une solution standard d'acide sulfurique
Pour titrer, dans des conditions d'agitation, observez la lecture du mètre de pH tout en titrant, lorsque la valeur du pH de la solution est ajustée à 3,74,
Le titrage se termine. Notez le volume de la solution standard d'acide sulfurique utilisé à l'heure actuelle.
Génération:
La somme des nombres de protons supérieurs et du groupe hydroxyéthyle
Le rapport du nombre de protons supérieurs; I7 est la masse du groupe de méthylène sur le groupe hydroxyéthyle
Intensité du pic de résonance des protons; est l'intensité du pic de résonance de proton de 5 groupes de méthine et un groupe de méthylène sur l'unité de glucose cellulose
Somme.
Les méthodes de test décrites pour les tests de caractérisation infrarouge des trois éthers de cellulose CMC, HEC et HEECMC
Loi
3.2.4.3 Test XRD
Test de caractérisation de l'analyse de diffraction des rayons X de trois éthers de cellulose CMC, HEC et HEECMC
la méthode de test décrite.
3.2.4.4 Test de H-RMN
Le spectromètre RMN H de HEC a été mesuré par le spectromètre RMN AVance400 H produit par Bruker.
En utilisant du diméthyl sulfoxyde de deutéré comme solvant, la solution a été testée par spectroscopie RMN hydrogène liquide. La fréquence d'essai était de 75,5 MHz.
Chaud, la solution est de 0,5 ml.
3.3 Résultats et analyse
3.3.1 Optimisation du processus de préparation CMC
En utilisant la pincelose de pin extrait dans le deuxième chapitre comme matière première et en utilisant du chloroacétate de sodium comme agent étherifiante, la méthode d'expérience à facteur unique a été adoptée,
Le processus de préparation de CMC a été optimisé et les variables initiales de l'expérience ont été définies comme indiqué dans le tableau 3.3. Ce qui suit est le processus de préparation HEC
Dans l'art, l'analyse de divers facteurs.
Tableau 3.3 Valeurs du facteur initial
Valeur initiale de facteur
Température alcalisante de prétraitement / ℃ 40
Temps alcalingant de prétraitement / H 1
Rapport solide-liquide de prétraitement / (g / ml) 1:25
Prétraitement Concentration de la lave /% 40
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La première éthérique température de l'éthérification / ℃ 45
Temps d'éthérification au premier étage / H 1
Température d'éthérification du deuxième étage / ℃ 70
Temps d'éthérification du deuxième étape / H 1
Dosage de base au stade d'éthérification / g 2
Quantité d'agent étherifiante au stade d'éthérification / g 4.3
Ratio solide-liquide éthérifié / (g / ml) 1:15
3.3.1.1 Influence de divers facteurs sur le degré de substitution du CMC en phase d'alcalisation de prétraitement
1. L'effet de la température d'alcalisation de prétraitement sur le degré de substitution de CMC
Afin de considérer l'effet de la température d'alcalisation de prétraitement sur le degré de substitution dans le CMC obtenu, dans le cas de la fixation d'autres facteurs comme valeurs initiales,
Dans les conditions, l'effet de la température d'alcalisation de prétraitement sur le degré de substitution CMC est discuté, et les résultats sont présentés sur la figure.
Température alcalisante de prétraitement / ℃
Effet de la température alcalisante de prétraitement sur le degré de substitution CMC
On peut voir que le degré de substitution du CMC augmente avec l'augmentation de la température d'alcalisation de prétraitement et que la température d'alcalisation est de 30 ° C.
Les degrés de substitution ci-dessus diminuent par l'augmentation de la température. En effet
Détruisez efficacement la zone cristalline de la cellulose, ce qui rend difficile pour l'agent étherifiante d'entrer à l'intérieur de la cellulose au stade d'éthérification, et le degré de réaction est relativement élevé.
Faible, résultant en un degré inférieur de substitution du produit. Cependant, la température d'alcalisation ne doit pas être trop élevée. À mesure que la température augmente, sous l'action d'une température élevée et d'un alcali fort,
La cellulose est sujette à la dégradation oxydative et le degré de substitution du produit CMC diminue.
2. Influence du temps d'alcalinisation de prétraitement sur le degré de substitution CMC
Dans la condition que la température d'alcalisation de prétraitement est de 30 ° C et que d'autres facteurs sont les valeurs initiales, l'effet du temps d'alcalisation de prétraitement sur CMC est discuté.
L'effet de la substitution. Degré de substitution
Prétraitement alcalissant le temps / H
Effet du temps d'alcalinisation de prétraitement surCmcdegré de substitution
Le processus de gonflement lui-même est relativement rapide, mais la solution alcaline a besoin d'un certain temps de diffusion dans la fibre.
On peut voir que lorsque le temps d'alcalisation est de 0,5 à 1,5 h, le degré de substitution du produit augmente avec l'augmentation du temps d'alcalisation.
Le degré de substitution du produit obtenu était le plus élevé lorsque le temps était de 1,5h, et le degré de substitution a diminué avec l'augmentation du temps après 1,5 h. Ce peut
Cela peut être parce qu'au début de l'alcalisation, avec la prolongation du temps d'alcalisation, l'infiltration de l'alcali à la cellulose est plus suffisante, de sorte que la fibre
La structure principale est plus détendue, augmentant l'agent étherifiante et le milieu actif
Heure du poste: avr-26-2024