1 Introdución
Na actualidade, a principal materia prima empregada na preparación deéter de celulosaé algodón, e a súa produción está a diminuír e o prezo tamén está aumentando;
Ademais, os axentes de eterificación comúnmente usados como o ácido cloroacético (altamente tóxicos) e o óxido de etileno (canceríxeno) tamén son máis prexudiciais para o corpo humano e o ambiente. Libro
Neste capítulo, a celulosa de piñeiro cunha pureza relativa de máis do 90% extraída no segundo capítulo úsase como materia prima, e o cloroacetato de sodio e o 2-cloroetanol úsanse como substitutos.
Usando ácido cloroacético altamente tóxico como axente de eterificación, aniónicocarboximetil celulosa (CMC), preparáronse hidroxietil celulosa non iónica.
Celulosa (HEC) e hidroxietil carboximetil celulosa (HECMC) mixta tres éteres de celulosa. factor único
As técnicas de preparación de tres éteres de celulosa optimizáronse mediante experimentos e experimentos ortogonais, e os éteres de celulosa sintetizados caracterizáronse por FT-IR, XRD, H-NMR, etc.
Fundamentos da etherificación de celulosa
O principio de eterificación da celulosa pódese dividir en dúas partes. A primeira parte é o proceso de alcalización, é dicir, durante a reacción de alcalización da celulosa,
Dispersado uniformemente en solución de NaOH, o piñeiro se incha violentamente baixo a acción de axitación mecánica e coa expansión da auga
Unha gran cantidade de moléculas pequenas de NaOH penetraron no interior da celulosa de piñeiro e reaccionaron cos grupos hidroxilo no anel da unidade estrutural da glicosa,
Xera celulosa alcalina, o centro activo da reacción de eterificación.
A segunda parte é o proceso de eterificación, é dicir, a reacción entre o centro activo e o cloroacetato de sodio ou o 2-cloroetanol en condicións alcalinas, obtendo
Ao mesmo tempo, o axente eterificador cloroacetato sódico e 2-cloroetanol tamén producirá un certo grao de auga en condicións alcalinas.
As reaccións laterais resólvense para xerar glicolato sódico e etilenglicol, respectivamente.
2 intercrystallización de álcali concentrada pretratamento de piñeiro celulosa
En primeiro lugar, prepare unha certa concentración de solución de NaOH con auga desionizada. Entón, a certa temperatura, 2g de fibra de piñeiro
A vitamina disólvese nun certo volume de solución de NaOH, axitado durante un período de tempo e logo filtrado para o seu uso.
Fabricante de modelos de instrumentos
Medidor de pH de precisión
Tipo de coleccionista Constante Calefacción de calefacción magnética axitador
Secado ao baleiro
Balance electrónico
Bomba de baleiro polivalente tipo de auga circulante
Espectrómetro infravermello de Transformación de Fourier
Difractómetro de raios X.
Espectrómetro de resonancia magnética nuclear
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 Thermoeléctrica Suíza ARL Company
Compañía suíza Bruker
35
Preparación de CMCs
Usando a celulosa alcalina de madeira de piñeiro pretratada por descifralización de alcalinos concentrados como materia prima, empregando etanol como disolvente e usando cloroacetato de sodio como eterificación
Preparouse CMC con DS máis elevado engadindo dúas veces alcalino e axente de eterificación dúas veces. Engade 2g de celulosa alcalina de madeira de piñeiro ao matraz de catro pescozo, despois engade un certo volume de disolvente de etanol e mexa ben durante 30 minutos
sobre, de xeito que a celulosa alcalina está completamente dispersa. A continuación, engade unha certa cantidade de axente alcalino e cloroacetato de sodio para reaccionar durante un período de tempo a unha determinada temperatura
Despois do tempo, unha segunda adición de axente alcalino e cloroacetato de sodio seguido de eterificación durante un período de tempo. Despois de que a reacción rematou, arrefríase e arrefríase, entón
Neutralizar cunha cantidade adecuada de ácido acético glacial, logo filtro de succión, lavado e seco.
Preparación de Hecs
Usando a celulosa alcalina de madeira de piñeiro pretratada con descifralización de alcalinos concentrados como materia prima, etanol como disolvente e 2-cloroetanol como eterificación
Preparouse o HEC con MS máis alta engadindo dúas veces álcali e axente de eterificación dúas veces. Engade 2G de celulosa alcalina de madeira de piñeiro nun matraz de catro pescozo e engade un certo volume de etanol do 90% (fracción de volume), SIR
Incorporar durante un período de tempo para dispersarse completamente e logo engadir unha certa cantidade de álcali e quentarse lentamente, engadir un certo volume de 2-
O cloroetanol, eterificado a temperatura constante durante un período de tempo, e logo engadiu o hidróxido sódico restante e o 2-cloroetanol para continuar a eterificación durante un período de tempo. tratar
Despois de completar a reacción, neutraliza cunha certa cantidade de ácido acético glacial e, finalmente, filtra cun filtro de vidro (G3), lava e seca.
Preparación de HEMCC
Usando o HEC preparado no 3.2.3.4 como materia prima, etanol como medio de reacción e cloroacetato de sodio como axente de éterificación para prepararse
HECMC. O proceso específico é: tomar unha certa cantidade de HEC, colocalo nun matraz de catro pescozo de 100 ml e, a continuación, engade un certo volume
O 90% de etanol, axita mecánicamente durante un período de tempo para facelo completamente disperso, engade unha certa cantidade de álcali despois do quecemento e engade lentamente
Cloroacetato de sodio, a eterificación a temperatura constante remata despois dun período de tempo. Despois de completar a reacción, neutralízaa con ácido acético glacial para neutralizala e logo use un filtro de vidro (G3)
Despois da filtración de succión, lavado e secado.
Purificación de éteres de celulosa
No proceso de preparación do éter de celulosa, adoitan producirse algúns subprodutos, principalmente o cloruro de sodio inorgánico e outros e outros
impurezas. Para mellorar a calidade do éter da celulosa, levouse a cabo unha simple purificación no éter de celulosa obtida. Porque están en auga
Existen unha solubilidade diferente, polo que o experimento usa unha certa fracción de volume de etanol hidratado para purificar os tres éteres de celulosa preparados.
Cambiar.
Coloque a mostra de éter de celulosa preparada cunha certa calidade nun vaso de vaso, engade unha certa cantidade de etanol do 80% que foi precalentada a 60 ℃ ~ 65 ℃ e mantén a axitación mecánica a 60 ℃ ~ 65 ℃ nunha temperatura constante de calefacción magnética axitador magnético por 10 ℃. min. Toma o sobrenadante a secar
Nun vaso limpo, use nitrato de prata para comprobar os ións de cloruro. Se hai un precipitado branco, filtreo a través dun filtro de vidro e toma o sólido
Repita os pasos anteriores para a parte do corpo, ata que o filtrado despois de engadir 1 gota de solución Agno3 non teña precipitado branco, é dicir, a purificación e o lavado rematan.
36
en (principalmente para eliminar o NaCl de reacción subproducto). Despois da filtración de succión, o secado, o arrefriamento ata a temperatura ambiente e o peso.
Misa, g.
Métodos de proba e caracterización para éteres de celulosa
Determinación do grao de substitución (DS) e o grao molar de substitución (MS)
Determinación de DS: En primeiro lugar, pesa 0,2 g (preciso a 0,1 mg) da mostra de éter de celulosa purificada e seca, disolvela dentro
80 ml de auga destilada, axitada nun baño de auga de temperatura constante a 30 ℃ ~ 40 ℃ durante 10 minutos. A continuación, axusta con solución de ácido sulfúrico ou solución de NaOH
PH da solución ata que o pH da solución sexa 8. Entón nun vaso de vaso equipado cun electrodo de metro de pH, use unha solución estándar de ácido sulfúrico
Para titular, en condicións de axitación, observa a lectura do contador de pH mentres se titula, cando o valor de pH da solución se axusta a 3,74,
A titulación remata. Teña en conta o volume de solución estándar de ácido sulfúrico empregada neste momento.
Xeración:
A suma dos números de protóns superiores e do grupo hidroxietilo
A relación do número de protóns superiores; I7 é a masa do grupo de metileno no grupo hidroxietil
Intensidade do pico de resonancia de protóns; é a intensidade do pico de resonancia de protóns de 5 grupos de metina e un grupo de metileno na unidade de glicosa celulosa
Suma.
Os métodos de proba descritos para as probas de caracterización de infravermellos dos tres éteres de celulosa CMC, HEC e HEECMC
Lei
3.2.4.3 Proba XRD
Análise de difracción de raios X Proba de caracterización de tres éteres de celulosa CMC, HEC e HEECMC
o método de proba descrito.
3.2.4.4 Probas de H-NMR
O espectrómetro RMN H de HEC foi medido por espectrómetro RMN Avance400 H producido por Bruker.
Usando sulfóxido de dimetilo deuterado como disolvente, a solución foi probada mediante espectroscopia RMN de hidróxeno líquido. A frecuencia de proba foi de 75,5MHz.
Cálido, a solución é de 0,5 ml.
3.3 Resultados e análise
3.3.1 Optimización do proceso de preparación de CMC
Usando a celulosa de piñeiro extraído no segundo capítulo como materia prima e empregando o cloroacetato de sodio como axente de éterificación, adoptouse o método de experimento de factor único,
Optimizouse o proceso de preparación de CMC e as variables iniciais do experimento fixáronse como se mostra na táboa 3.3. O seguinte é o proceso de preparación HEC
Na arte, a análise de varios factores.
Táboa 3.3 Valores do factor inicial
Valor inicial do factor
Temperatura alcalizante de pretratamento/℃ 40
Pretratamento Time Alkalizing/H 1
Pretratamento Relación sólida-líquido/(g/ml) 1:25
Concentración de lixivia de pretratamento/% 40
38
A temperatura de etherificación da primeira etapa/℃ 45
Tempo de etherificación da primeira etapa/H 1
Temperatura de etherificación de segunda etapa/70
Tempo de etherificación de segunda etapa/H 1
Dosificación de base na fase de eterificación/g 2
Cantidade de axente de eterificación en fase de etherificación/g 4.3
Ratio de líquido sólido eterificado/(g/ml) 1:15
3.3.1.1 Influencia de varios factores na licenciatura en substitución de CMC en fase de alcalización de pretratamento
1. O efecto da temperatura de alcalización do pretratamento no grao de substitución de CMC
Para considerar o efecto da temperatura de alcalización do pretratamento no grao de substitución no CMC obtido, no caso de arranxar outros factores como valores iniciais,
Nas condicións, discute o efecto da temperatura de alcalización do pretratamento no grao de substitución de CMC, e os resultados móstranse na fig.
Temperatura de alcalización de pretratamento/℃
Efecto da temperatura alcalizante do pretratamento no título de substitución de CMC
Pódese ver que o grao de substitución de CMC aumenta co aumento da temperatura de alcalización de pretratamento e a temperatura de alcalización é de 30 ° C.
Os graos anteriores de substitución diminúen co aumento da temperatura. Isto débese a que a temperatura alcalizante é demasiado baixa e as moléculas son menos activas e incapaces
Destruír efectivamente a área cristalina da celulosa, o que dificulta o axente de eterificación entrar no interior da celulosa na fase de eterificación e o grao de reacción é relativamente alto.
baixo, obtendo un menor grao de substitución de produtos. Non obstante, a temperatura de alcalización non debe ser demasiado alta. A medida que aumenta a temperatura, baixo a acción de alta temperatura e fortes alcalinos,
A celulosa é propensa á degradación oxidativa e diminúe o grao de substitución do produto CMC.
2. Influencia do tempo de alcalinización de pretratamento no título de substitución de CMC
Baixo a condición de que a temperatura de alcalización de pretratamento sexa de 30 ° C e outros factores sexan os valores iniciais, discute o efecto do tempo de alcalización de pretratamento en CMC.
O efecto da substitución. Grao de substitución
Pretratamento Tempo de alcalización/h
Efecto do tempo de alcalinización de pretratamentoCMCtítulo de substitución
O proceso de abultado en si é relativamente rápido, pero a solución alcalina necesita un certo tempo de difusión na fibra.
Pódese ver que cando o tempo de alcalización é de 0,5-1,5h, o grao de substitución do produto aumenta co aumento do tempo de alcalización.
O grao de substitución do produto obtido foi o máis alto cando o tempo foi de 1,5H e o grao de substitución diminuíu co aumento do tempo despois de 1,5h. Isto pode
Pode ser porque ao comezo da alcalización, coa prolongación do tempo de alcalización, a infiltración de álcali á celulosa é máis suficiente, de xeito que a fibra
A estrutura principal é máis relaxada, aumentando o axente de éterificación e o medio activo
Tempo post: 26-2024 de abril