1 Yntroduksje
Op it stuit, de wichtichste grûnstof brûkt by de tarieding fancellulose etheris katoen, en syn útfier nimt ôf, en de priis nimt ek ta;
Boppedat binne faak brûkte etherifisearjende aginten lykas chloroacetic acid (heech fergiftich) en ethylene okside (karsinogenysk) ek skealiker foar it minsklik lichem en it miljeu. Boek
Yn dit haadstik wurdt de pine cellulose mei in relative suverens fan mear as 90% ekstrakt yn it twadde haadstik brûkt as grûnstof, en natrium chloroacetate en 2-chloroethanol wurde brûkt as ferfangers.
Gebrûk fan heul giftige chloroacetic acid as etherifying agent, anionyskCarboxymethyl cellulose (CMC), non-ionyske hydroxyethylcellulose waarden taret.
Cellulose (HEC) en mingde hydroxyethyl carboxymethyl cellulose (HECMC) trije cellulose ethers. ien faktor
De tariedingstechniken fan trije cellulose-ethers waarden optimalisearre troch eksperiminten en ortogonale eksperiminten, en de synthesisearre cellulose-ethers waarden karakterisearre troch FT-IR, XRD, H-NMR, ensfh.
Fundamentals of cellulose etherification
It prinsipe fan cellulose etherification kin wurde ferdield yn twa dielen. It earste diel is it alkalisaasjeproses, dat is, tidens de alkalisaasjereaksje fan cellulose,
Even ferspraat yn NaOH oplossing, pine cellulose swollet geweld ûnder de aksje fan meganyske stirring, en mei de útwreiding fan wetter
In grutte hoemannichte NaOH lytse molekulen penetrearre yn it ynterieur fan pine cellulose, en reagearre mei de hydroxyl groepen op 'e ring fan' e glukoaze strukturele ienheid,
Genereart alkali-cellulose, it aktive sintrum fan 'e etherifikaasjereaksje.
It twadde diel is it etherification proses, dat is, de reaksje tusken it aktive sintrum en natrium chloroacetate of 2-chloroethanol ûnder alkaline omstannichheden, resultearret yn
Tagelyk, de etherifying agent natrium chloroacetate en 2-chloroethanol sil ek produsearje in bepaalde graad fan wetter ûnder alkaline omstannichheden.
De sydreaksjes wurde oplost om respektivelik natriumglycolat en ethylene glycol te generearjen.
2 Konsintrearre alkali decrystallization foarbehanneling fan pine cellulose
Tariede earst in bepaalde konsintraasje fan NaOH-oplossing mei deionisearre wetter. Dan, op in bepaalde temperatuer, 2g pine fiber
De vitamine wurdt oplost yn in bepaald folume fan NaOH oplossing, roerde foar in perioade fan tiid, en dan filtere foar gebrûk.
Instrument Model Fabrikant
Precision pH Meter
Samler type konstante temperatuer ferwaarming magnetyske stirrer
Vacuüm droege oven
Elektroanyske lykwicht
Circulating wetter type multi-purpose fakuüm pomp
Fourier Transform Infrared Spectrometer
X-ray diffraktometer
Nuclear Magnetic Resonance Spectrometer
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.
Eveneminten fan American Thermo Fisher Co., Ltd.
American Thermoelectric Switzerland ARL Company
Switserske bedriuw BRUKER
35
Tarieding fan CMCs
It brûken fan pine hout alkaline cellulose foarbehannele troch konsintrearre alkali dekristallisaasje as grûnstof, mei ethanol as oplosmiddel en mei help fan natrium chloroacetate as etherification
CMC mei hegere DS waard taret troch it tafoegjen fan alkali twa kear en etherifying agent twa kear. Foegje 2 g pine hout alkaline cellulose yn 'e fjouwer-hals kolf, foegje dan in bepaald folume fan ethanol oplosmiddel ta, en roer goed foar 30min
oer, sadat de alkali-cellulose folslein ferspraat is. Foegje dan in bepaalde hoemannichte alkali-agent en natriumchloroacetate ta om foar in perioade te reagearjen op in bepaalde etherifikaasjetemperatuer
Nei de tiid, in twadde tafoeging fan alkaline agent en natrium chloroacetate folge troch etherification foar in perioade fan tiid. Nei't de reaksje foarby is, koelje en ôfkuolje, dan
Neutralisearje mei in passende hoemannichte acetic acid, dan suction filter, waskje en droech.
Tarieding fan HECs
Mei help fan pine hout alkaline cellulose foarbehannele mei konsintrearre alkali dekristallisaasje as grûnstof, ethanol as oplosmiddel en 2-chloroethanol as etherification
De HEC mei hegere MS waard taret troch twa kear alkali ta te foegjen en twa kear etherifying agent. Foegje 2g pine hout alkaline cellulose yn in fjouwer-hals kolf, en foegje in bepaald folume fan 90% (folume fraksje) ethanol, roer
Roer foar in perioade fan tiid om folslein te fersprieden, foegje dan in bepaalde hoemannichte alkali ta en ferwaarmje stadichoan, foegje in bepaald folume fan 2-
Chloroethanol, etherified by konstante temperatuer foar in perioade fan tiid, en dan tafoege de oerbleaune natrium hydroxide en 2-chloroethanol te bliuwen etherification foar in perioade fan tiid. behannelje
Nei't de reaksje foltôge is, neutralisearje mei in beskate hoemannichte acetic acid, en úteinlik filterje mei in glêzen filter (G3), waskje en droegje.
Tarieding fan HEMCC
Gebrûk fan de HEC taret yn 3.2.3.4 as de grûnstof, ethanol as it reaksje medium, en natrium chloroacetate as de etherifying agent te tarieden
HECMC. It spesifike proses is: nim in bepaalde hoemannichte HEC, set it yn in 100 mL fjouwer-hals kolf, en foegje dan in bepaald bedrach fan folume ta
90% ethanol, meganysk roerje foar in perioade fan tiid om it folslein ferspraat te meitsjen, foegje in bepaalde hoemannichte alkaline ta nei ferwaarming, en foegje stadich ta
Natrium chloroacetate, de etherification by konstante temperatuer einiget nei in perioade fan tiid. Nei't de reaksje foltôge is, neutralisearje it mei glacial acetic acid om it te neutralisearjen, brûk dan in glêzen filter (G3)
Nei suction filtration, waskje en droegjen.
Reiniging fan cellulose-ethers
Yn it tariedingsproses fan cellulose-ether wurde guon byprodukten faak produsearre, benammen it anorganyske sâlt natriumchloride en guon oare
ûnreinheden. Om de kwaliteit fan cellulose-ether te ferbetterjen, waard ienfâldige suvering útfierd op 'e krigen cellulose-ether. want se binne yn wetter
D'r binne ferskate oplosberens, sadat it eksperimint in bepaalde folumefraksje fan hydrateare ethanol brûkt om de klearmakke trije cellulose-ethers te suverjen.
feroaring.
Plak it cellulose-ethermonster taret mei in bepaalde kwaliteit yn in beker, foegje in bepaalde hoemannichte 80% ethanol ta dat is foarferwaarme oant 60 ℃ ~ 65 ℃, en ûnderhâld meganysk roeren by 60 ℃ ~ 65 ℃ op in konstante temperatuer ferwaarming magnetyske roerder foar 10 ℃. min. Nim de supernatant om te droegjen
Brûk sulvernitrate yn in skjinne beker om te kontrolearjen op chloride-ionen. As d'r in wyt ôffal is, filterje it dan troch in glêzen filter en nim de fêste
Werhelje de foarige stappen foar it lichem diel, oant it filtraat nei it tafoegjen fan 1 drip fan AgNO3 oplossing hat gjin wyt delslach, dat is, de suvering en waskjen binne foltôge.
36
yn (benammen om it reaksje byprodukt NaCl te ferwiderjen). Nei suction filtration, drogen, koeling nei keamertemperatuer en weagjen.
massa, g.
Test- en karakterisaasjemetoaden foar cellulose-ethers
Bepaling fan substitúsjegraad (DS) en molêre substitúsjegraad (MS)
Bepaling fan DS: Weagje earst 0,2 g (krekt oant 0,1 mg) fan it suvere en droege cellulose-ethermonster, oplosse it yn
80mL destillearre wetter, roer yn in konstante temperatuer wetterbad by 30 ℃ ~ 40 ℃ foar 10min. Dan oanpasse mei sulfuric acid oplossing of NaOH oplossing
pH fan 'e oplossing oant de pH fan' e oplossing is 8. Dan yn in beker foarsjoen fan in pH-meter elektrodes, brûk in standert oplossing fan sulfuric acid
Om te titrearjen, ûnder roerbetingsten, observearje de pH-meterlêzing by titrearjen, as de pH-wearde fan 'e oplossing wurdt oanpast oan 3.74,
De titraasje einiget. Notysje it folume fan sulfuric acid standert oplossing brûkt op dit stuit.
Generaasje:
De som fan 'e boppeste protonnûmers en de hydroxyethylgroep
De ferhâlding fan it oantal boppeste protoanen; I7 is de massa fan de methylene groep op de hydroxyethyl groep
Yntinsiteit fan de proton resonânsje pyk; is de yntinsiteit fan 'e protonresonânsje-peak fan 5 methine-groepen en ien methylene-groep op' e cellulose-glucose-ienheid
Som.
De testmetoaden beskreaun foar de ynfraread karakterisaasjetesten fan 'e trije cellulose-ethers CMC, HEC en HEECMC
Wet
3.2.4.3 XRD test
X-ray diffraksje-analyze Karakterisaasjetest fan trije cellulose-ethers CMC, HEC en HEECMC
de testmetoade beskreaun.
3.2.4.4 Testen fan H-NMR
De H NMR-spektrometer fan HEC waard metten troch Avance400 H NMR-spektrometer produsearre troch BRUKER.
Mei help fan deuterated dimethyl sulfoxide as solvent, de oplossing waard hifke troch floeibere wetterstof NMR spektroskopy. De testfrekwinsje wie 75.5MHz.
Warm, de oplossing is 0,5 ml.
3.3 Resultaten en analyze
3.3.1 Optimalisaasje fan CMC tarieding proses
Mei help fan de pine cellulose ekstrahearre yn it twadde haadstik as de grûnstof, en mei help fan natrium chloroacetate as de etherifying agent, de metoade fan ien faktor eksperimint waard oannommen,
It tariedingsproses fan CMC waard optimalisearre, en de earste fariabelen fan it eksperimint waarden ynsteld lykas werjûn yn Tabel 3.3. It folgjende is it HEC-tariedingsproses
Yn keunst, de analyze fan ferskate faktoaren.
Tabel 3.3 Initial Factor Wearden
Faktor Initial wearde
Foarbehanneling alkalisearjende temperatuer/℃ 40
Alkalisaasjetiid foar foarbehanneling/h 1
Foarbehanneling solid-floeistof ratio / (g / ml) 1:25
Konsintraasje loog foar foarbehanneling/% 40
38
De earste etappe etherification temperatuer / ℃ 45
Earste etappe etherification tiid / h 1
Twadde etappe etherification temperatuer / ℃ 70
Twadde etappe etherification tiid / h 1
Basisdosering yn etherifikaasjestadium / g 2
Hoefolle feretheringsmiddel yn eterifikaasjestadium / g 4.3
Etherified solid-floeistof ratio / (g / ml) 1:15
3.3.1.1 Ynfloed fan ferskate faktoaren op CMC substitúsje graad yn foarbehanneling alkalisation stadium
1. It effekt fan pretreatment alkalisation temperatuer op de substitúsje graad fan CMC
Om it effekt fan 'e alkalisaasjetemperatuer fan' e foarbehanneling te beskôgjen op 'e graad fan substitúsje yn' e krigen CMC, yn it gefal fan it fêststellen fan oare faktoaren as begjinwearden,
Under de betingsten wurdt it effekt fan alkalisaasjetemperatuer foar foarbehanneling op CMC-substitúsjegraad besprutsen, en de resultaten wurde werjûn yn Fig.
Foarbehanneling alkalisearjende temperatuer / ℃
Effekt fan alkalisearjende temperatuer foar foarbehanneling op CMC-substitúsjegraad
It kin sjoen wurde dat de graad fan substitúsje fan CMC nimt ta mei de ferheging fan 'e foarbehanneling alkalisation temperatuer, en de alkalization temperatuer is 30 ° C.
De boppesteande graden fan substitúsje ferminderje mei tanimmende temperatuer. Dit komt om't de alkalisearjende temperatuer te leech is, en de molekulen binne minder aktyf en kinne net
Effektyf ferneatigje it kristallijne gebiet fan cellulose, wat it lestich makket foar de etherifisearjende agint om it ynterieur fan 'e cellulose yn' e etherifikaasjestadium yn te gean, en de graad fan reaksje is relatyf heech.
leech, wat resulteart yn in legere graad fan produktferfanging. De alkalisaasjetemperatuer moat lykwols net te heech wêze. As de temperatuer ferheget, ûnder de aksje fan hege temperatuer en sterke alkali,
Cellulose is gefoelich foar oksidative degradaasje, en de graad fan substitúsje fan it produkt CMC nimt ôf.
2. Ynfloed fan pretreatment alkalinization tiid op CMC substitúsje graad
Under de betingst dat de foarbehannelingalkalisaasjetemperatuer 30 °C is en oare faktoaren de begjinwearden binne, wurdt it effekt fan foarbehannelalkalisaasjetiid op CMC besprutsen.
It effekt fan ferfanging. Graad fan substitúsje
Foarbehanneling alkalisearjende tiid / h
Effekt fan pretreatment alkalinization tiid opCMCsubstitúsje graad
It bulkingproses sels is relatyf fluch, mar de alkali-oplossing hat in bepaalde diffusiontiid yn 'e glêstried nedich.
It kin sjoen wurde dat as de alkalisaasjetiid 0.5-1.5h is, de substitúsjegraad fan it produkt nimt ta mei de ferheging fan alkalisaasjetiid.
De graad fan substitúsje fan it produkt krigen wie it heechste doe't de tiid wie 1.5h, en de graad fan substitúsje fermindere mei de tanimming fan tiid nei 1.5h. Dit kin
It kin wêze om't oan it begjin fan alkalisaasje, mei de ferlinging fan alkalisaasjetiid, de ynfiltraasje fan alkali nei cellulose mear genôch is, sadat de glêstried
De prime struktuer is mear ûntspannen, it fergrutsjen fan de etherifying agent en it aktive medium
Post tiid: Apr-26-2024