सेल्यूलोज इथर की तैयारी

1 परिचय

वर्तमान में, की तैयारी में उपयोग किया जाने वाला मुख्य कच्चा मालसेल्यूलोज ईथरक्या कपास है, और इसका उत्पादन घट रहा है, और कीमत भी बढ़ रही है;

इसके अलावा, आमतौर पर उपयोग किए जाने वाले ईथरिंग एजेंट जैसे क्लोरोएसेटिक एसिड (अत्यधिक विषाक्त) और एथिलीन ऑक्साइड (कार्सिनोजेनिक) भी मानव शरीर और पर्यावरण के लिए अधिक हानिकारक हैं। किताब

इस अध्याय में, दूसरे अध्याय में निकाले गए 90% से अधिक की सापेक्ष शुद्धता के साथ पाइन सेल्यूलोज को कच्चे माल के रूप में उपयोग किया जाता है, और सोडियम क्लोरोसेटेट और 2-क्लोरोइथेनॉल का उपयोग विकल्प के रूप में किया जाता है।

ईथरिंग एजेंट के रूप में अत्यधिक विषाक्त क्लोरोएसेटिक एसिड का उपयोग करनाकार्बोक्सिमिथाइल सेल्यूलोज (सीएमसी), गैर-आयनिक हाइड्रॉक्सीथाइल सेलूलोज़ तैयार किए गए थे।

सेल्यूलोज (एचईसी) और मिश्रित हाइड्रॉक्सीथाइल कार्बोक्सिमिथाइल सेल्यूलोज (एचईसीएमसी) तीन सेल्यूलोज इथर। एकल कारक

तीन सेल्यूलोज इथर्स की तैयारी तकनीकों को प्रयोगों और ऑर्थोगोनल प्रयोगों के माध्यम से अनुकूलित किया गया था, और संश्लेषित सेल्यूलोज इथर को एफटी-आईआर, एक्सआरडी, एच-एनएमआर, ईटीसी द्वारा चित्रित किया गया था।

सेल्यूलोज ईथर का मूल सिद्धांत

सेल्यूलोज ईथरिफिकेशन के सिद्धांत को दो भागों में विभाजित किया जा सकता है। पहला भाग क्षारीकरण प्रक्रिया है, अर्थात, सेल्यूलोज की क्षारीकरण प्रतिक्रिया के दौरान,

समान रूप से NaOH समाधान में बिखरे हुए, पाइन सेल्यूलोज यांत्रिक सरगर्मी की कार्रवाई के तहत हिंसक रूप से सूज जाता है, और पानी के विस्तार के साथ

NaOH छोटे अणुओं की एक बड़ी मात्रा पाइन सेल्यूलोज के इंटीरियर में घुस गई, और ग्लूकोज संरचनात्मक इकाई की अंगूठी पर हाइड्रॉक्सिल समूहों के साथ प्रतिक्रिया की,

एथरिफिकेशन प्रतिक्रिया का सक्रिय केंद्र क्षार सेल्यूलोज उत्पन्न करता है।

दूसरा भाग ईथरिफिकेशन प्रक्रिया है, अर्थात्, सक्रिय केंद्र और सोडियम क्लोरोसेटेट या 2-क्लोरोइथेनॉल के बीच की प्रतिक्रिया क्षारीय परिस्थितियों में होती है, जिसके परिणामस्वरूप होता है

इसी समय, ईथरिंग एजेंट सोडियम क्लोरोसेटेट और 2-क्लोरोइथेनॉल भी क्षारीय परिस्थितियों में एक निश्चित डिग्री पानी का उत्पादन करेगा।

साइड प्रतिक्रियाओं को क्रमशः सोडियम ग्लाइकोलेट और एथिलीन ग्लाइकोल उत्पन्न करने के लिए हल किया जाता है।

पाइन सेल्यूलोज का 2 केंद्रित क्षार डिक्रिस्टलाइज़ेशन प्रीट्रीटमेंट

सबसे पहले, विआयनीकृत पानी के साथ NaOH समाधान की एक निश्चित एकाग्रता तैयार करें। फिर, एक निश्चित तापमान पर, 2 ग्राम पाइन फाइबर

विटामिन को NaOH समाधान की एक निश्चित मात्रा में भंग कर दिया जाता है, समय की अवधि के लिए हिलाया जाता है, और फिर उपयोग के लिए फ़िल्टर किया जाता है।

साधन मॉडल निर्माता

परिशुद्धता पीएच मीटर

कलेक्टर प्रकार निरंतर तापमान हीटिंग चुंबकीय स्टिरर

वैक्यूम सुखाने वाला ओवन

इलेक्ट्रॉनिक शेष

परिसंचारी पानी प्रकार बहुउद्देश्यीय वैक्यूम पंप

फूरियर इन्फ्रारेड स्पेक्ट्रोमीटर को बदल देता है

एक्स-रे डिफ्रेक्टोमीटर

परमाणु चुंबकीय अनुनाद स्पेक्ट्रोमीटर

हांग्जो एओलिलोंग इंस्ट्रूमेंट कं, लिमिटेड।

हांग्जो हुइचुंग इंस्ट्रूमेंट इक्विपमेंट कं, लिमिटेड।

शंघाई जिंगहोंग प्रायोगिक उपकरण कं, लिमिटेड।

मेटलर टोलेडो इंस्ट्रूमेंट्स (शंघाई) कं, लिमिटेड।

हांग्जो डेविड साइंस एंड एजुकेशन इंस्ट्रूमेंट कंपनी, लिमिटेड

अमेरिकन थर्मो फिशर कं, लिमिटेड।

अमेरिकन थर्मोइलेक्ट्रिक स्विट्जरलैंड एआरएल कंपनी

स्विस कंपनी ब्रूकर

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सीएमसी की तैयारी

कच्चे माल के रूप में केंद्रित अल्कली डिक्रिस्टलाइज़ेशन द्वारा पाइन वुड अल्काली सेल्यूलोज का उपयोग करना, इथेनॉल को विलायक के रूप में उपयोग करना और ईथर के रूप में सोडियम क्लोरोसेटेट का उपयोग करना

उच्च डीएस के साथ सीएमसी को दो बार और दो बार एजेंट को जोड़कर तैयार किया गया था। चार-गर्दन वाले फ्लास्क में 2 जी पाइन वुड एल्कली सेलूलोज़ जोड़ें, फिर इथेनॉल विलायक की एक निश्चित मात्रा जोड़ें, और 30min के लिए अच्छी तरह से हिलाएं

के बारे में, ताकि क्षार सेल्यूलोज पूरी तरह से फैला हुआ हो। फिर एक निश्चित ईथरिफिकेशन तापमान पर समय की अवधि के लिए प्रतिक्रिया करने के लिए क्षार एजेंट और सोडियम क्लोरोसेटेट की एक निश्चित मात्रा जोड़ें

समय के बाद, क्षारीय एजेंट और सोडियम क्लोरोसेटेट का दूसरा जोड़ समय की अवधि के लिए ईथरिफिकेशन के बाद। प्रतिक्रिया खत्म होने के बाद, ठंडा और ठंडा नीचे, फिर ठंडा करें

ग्लेशियल एसिटिक एसिड की उचित मात्रा के साथ बेअसर करें, फिर सक्शन फिल्टर, वॉश और ड्राई करें।

एचईसी की तैयारी

कच्चे माल के रूप में केंद्रित क्षार डिक्रिस्टलाइज़ेशन के साथ पाइन वुड अल्कली सेल्यूलोज का उपयोग करना

उच्च एमएस के साथ एचईसी को दो बार और दो बार एजेंट को जोड़कर तैयार किया गया था। चार-गर्दन वाले फ्लास्क में 2 जी पाइन वुड एल्कली सेलूलोज़ जोड़ें, और 90% (वॉल्यूम अंश) इथेनॉल की एक निश्चित मात्रा जोड़ें, हलचल करें

पूरी तरह से फैलाने के लिए समय की अवधि के लिए हिलाएं, फिर एक निश्चित मात्रा में क्षार डालें, और धीरे-धीरे गर्म करें, 2 की एक निश्चित मात्रा जोड़ें-

क्लोरोइथेनॉल, समय की अवधि के लिए निरंतर तापमान पर ईथरित, और फिर शेष सोडियम हाइड्रॉक्साइड और 2-क्लोरोइथेनॉल को समय की अवधि के लिए ईथरकरण जारी रखने के लिए जोड़ा। इलाज

प्रतिक्रिया पूरी होने के बाद, एक निश्चित मात्रा में ग्लेशियल एसिटिक एसिड के साथ बेअसर करें, और अंत में एक ग्लास फिल्टर (जी 3), वॉश और ड्राई के साथ फ़िल्टर करें।

HEMCC की तैयारी

कच्चे माल के रूप में 3.2.3.4 में तैयार एचईसी का उपयोग करना, प्रतिक्रिया माध्यम के रूप में इथेनॉल, और तैयार करने के लिए ईथरिंग एजेंट के रूप में सोडियम क्लोरोसेटेट

Hecmc। विशिष्ट प्रक्रिया है: एचईसी की एक निश्चित मात्रा लें, इसे 100 एमएल चार-गर्दन वाले फ्लास्क में डालें, और फिर एक निश्चित मात्रा में मात्रा जोड़ें

90% इथेनॉल, यांत्रिक रूप से इसे पूरी तरह से फैलाने के लिए समय की अवधि के लिए हलचल करें, हीटिंग के बाद एक निश्चित मात्रा में क्षार जोड़ें, और धीरे -धीरे जोड़ें

सोडियम क्लोरोसेटेट, निरंतर तापमान पर ईथरिफिकेशन समय की अवधि के बाद समाप्त होता है। प्रतिक्रिया पूरी होने के बाद, इसे बेअसर करने के लिए ग्लेशियल एसिटिक एसिड के साथ इसे बेअसर करें, फिर एक ग्लास फिल्टर (G3) का उपयोग करें

सक्शन निस्पंदन के बाद, धोने और सुखाने।

सेल्यूलोज इथर्स की शुद्धि

सेल्यूलोज ईथर की तैयारी प्रक्रिया में, कुछ उप-उत्पादों का उत्पादन अक्सर किया जाता है, मुख्य रूप से अकार्बनिक नमक सोडियम क्लोराइड और कुछ अन्य

अशुद्धियां। सेल्यूलोज ईथर की गुणवत्ता में सुधार करने के लिए, प्राप्त सेल्यूलोज ईथर पर सरल शुद्धिकरण किया गया था। क्योंकि वे पानी में हैं

अलग -अलग घुलनशीलता होती है, इसलिए प्रयोग तैयार तीन सेल्यूलोज इथर को शुद्ध करने के लिए हाइड्रेटेड इथेनॉल के एक निश्चित मात्रा अंश का उपयोग करता है।

परिवर्तन।

एक बीकर में एक निश्चित गुणवत्ता के साथ तैयार किए गए सेल्यूलोज ईथर नमूने को रखें, 80% इथेनॉल की एक निश्चित राशि जोड़ें जो 60 ℃ ~ 65 ℃ तक प्रीहीट किया गया है, और एक निरंतर तापमान हीटिंग मैग्नेटिक स्टिरर पर 60 ℃ ~ 65 ℃ पर यांत्रिक सरगर्मी बनाए रखें 10 ℃ के लिए। मिन। सूखने के लिए सतह पर तैरनेवाला ले लो

एक साफ बीकर में, क्लोराइड आयनों की जांच करने के लिए सिल्वर नाइट्रेट का उपयोग करें। यदि कोई सफेद अवक्षेप है, तो इसे ग्लास फिल्टर के माध्यम से फ़िल्टर करें और ठोस लें

शरीर के हिस्से के लिए पिछले चरणों को दोहराएं, जब तक कि AgNO3 समाधान की 1 बूंद को जोड़ने के बाद छानना कोई सफेद अवक्षेप नहीं होता है, अर्थात्, शुद्धि और धुलाई पूरी हो जाती है।

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में (मुख्य रूप से उत्पाद NaCl द्वारा प्रतिक्रिया को हटाने के लिए)। सक्शन निस्पंदन के बाद, सूखने, कमरे के तापमान को ठंडा करना और वजन करना।

मास, जी।

सेल्यूलोज इथर के लिए परीक्षण और लक्षण वर्णन के तरीके

प्रतिस्थापन की डिग्री का निर्धारण (डीएस) और प्रतिस्थापन की दाढ़ डिग्री (एमएस)

डीएस का निर्धारण: सबसे पहले, शुद्ध और सूखे सेल्यूलोज ईथर नमूने के 0.2 ग्राम (0.1 मिलीग्राम से सटीक) का वजन, इसे भंग कर दें

80 मिलीलीटर आसुत जल, 10min के लिए 30 ℃ ~ 40 ℃ पर एक निरंतर तापमान पानी के स्नान में हड़कंप मच गया। फिर सल्फ्यूरिक एसिड समाधान या NaOH समाधान के साथ समायोजित करें

समाधान का पीएच तब तक समाधान का पीएच 8 है। तब पीएच मीटर इलेक्ट्रोड से लैस बीकर में, सल्फ्यूरिक एसिड के एक मानक समाधान का उपयोग करें

सरगर्मी की स्थिति के तहत, टाइट्रेट करने के लिए, टाइट्रेट करते समय पीएच मीटर रीडिंग का निरीक्षण करें, जब समाधान का पीएच मान 3.74 तक समायोजित किया जाता है,

अनुमापन समाप्त होता है। इस समय उपयोग किए गए सल्फ्यूरिक एसिड मानक समाधान की मात्रा पर ध्यान दें।

पीढ़ी:

ऊपरी प्रोटॉन संख्याओं और हाइड्रॉक्सीथाइल समूह का योग

ऊपरी प्रोटॉन की संख्या का अनुपात; I7 हाइड्रॉक्सीथाइल समूह पर मेथिलीन समूह का द्रव्यमान है

प्रोटॉन अनुनाद शिखर की तीव्रता; सेल्यूलोज ग्लूकोज यूनिट पर 5 मेथीन समूहों और एक मेथिलीन समूह के प्रोटॉन अनुनाद शिखर की तीव्रता है

जोड़।

तीन सेल्यूलोज इथर CMC, HEC और HEECMC के अवरक्त लक्षण वर्णन परीक्षण के लिए वर्णित परीक्षण विधियाँ

कानून

3.2.4.3 एक्सआरडी टेस्ट

एक्स-रे विवर्तन विश्लेषण लक्षण वर्णन तीन सेल्यूलोज इथर CMC, HEC और HEECMC का परीक्षण

वर्णित परीक्षण विधि।

3.2.4.4 एच-एनएमआर का परीक्षण

HEC के H NMR स्पेक्ट्रोमीटर को Bruker द्वारा निर्मित Avance400 H NMR स्पेक्ट्रोमीटर द्वारा मापा गया था।

विलायक के रूप में ड्यूटरेटेड डाइमिथाइल सल्फोक्साइड का उपयोग करते हुए, समाधान को तरल हाइड्रोजन एनएमआर स्पेक्ट्रोस्कोपी द्वारा परीक्षण किया गया था। परीक्षण आवृत्ति 75.5MHz थी।

गर्म, समाधान 0.5ml है।

3.3 परिणाम और विश्लेषण

3.3.1 सीएमसी तैयारी प्रक्रिया का अनुकूलन

कच्चे माल के रूप में दूसरे अध्याय में निकाले गए पाइन सेल्यूलोज का उपयोग करना, और ईथरिंग एजेंट के रूप में सोडियम क्लोरोसेटेट का उपयोग करके, एकल कारक प्रयोग की विधि को अपनाया गया था,

CMC की तैयारी प्रक्रिया को अनुकूलित किया गया था, और प्रयोग के प्रारंभिक चर को तालिका 3.3 में दिखाया गया था। निम्नलिखित HEC तैयारी प्रक्रिया है

कला में, विभिन्न कारकों का विश्लेषण।

तालिका 3.3 प्रारंभिक कारक मान

कारक प्रारंभिक मूल्य

प्रीट्रीटमेंट अल्कलाइजिंग तापमान/℃ 40

प्रीट्रीटमेंट अल्कलाइजिंग टाइम/एच 1

प्रीट्रीटमेंट सॉलिड-लिक्विड रेशियो/(जी/एमएल) 1:25

Pretreatment lye एकाग्रता/% 40

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पहला चरण ईथरिफिकेशन तापमान/℃ 45

प्रथम-चरण ईथरिफिकेशन समय/एच 1

दूसरा चरण ईथरिफिकेशन तापमान/℃ 70

दूसरा चरण ईथरिफिकेशन टाइम/एच 1

ईथरिफिकेशन स्टेज/जी 2 में आधार खुराक

ईथरिफिकेशन स्टेज/जी 4.3 में ईथरिंग एजेंट की राशि

Etherified ठोस-तरल अनुपात/(g/ml) 1:15

3.3.1.1 प्रीट्रीटमेंट क्षारीकरण चरण में सीएमसी प्रतिस्थापन की डिग्री पर विभिन्न कारकों का प्रभाव

1। सीएमसी के प्रतिस्थापन डिग्री पर प्रीट्रीटमेंट क्षारीकरण तापमान का प्रभाव

प्रारंभिक मूल्यों के रूप में अन्य कारकों को ठीक करने के मामले में, प्राप्त सीएमसी में प्रतिस्थापन की डिग्री पर प्रीट्रीटमेंट क्षारीकरण तापमान के प्रभाव पर विचार करने के लिए, प्रारंभिक मूल्यों के रूप में अन्य कारकों को ठीक करने के मामले में,

शर्तों के तहत, सीएमसी प्रतिस्थापन की डिग्री पर प्रीट्रीटमेंट क्षारीकरण तापमान के प्रभाव पर चर्चा की जाती है, और परिणाम अंजीर में दिखाए गए हैं।

प्रीट्रीटमेंट अल्कलाइजिंग तापमान/℃

सीएमसी प्रतिस्थापन की डिग्री पर ढोंग तापमान का प्रभाव का प्रभाव

यह देखा जा सकता है कि सीएमसी के प्रतिस्थापन की डिग्री प्रीट्रीटमेंट क्षारीकरण तापमान की वृद्धि के साथ बढ़ जाती है, और क्षारीकरण तापमान 30 डिग्री सेल्सियस है।

बढ़ते तापमान के साथ प्रतिस्थापन की उपरोक्त डिग्री कम हो जाती है। ऐसा इसलिए है क्योंकि क्षारीय तापमान बहुत कम है, और अणु कम सक्रिय और असमर्थ हैं

सेल्यूलोज के क्रिस्टलीय क्षेत्र को प्रभावी ढंग से नष्ट कर दें, जो ईथरिंग एजेंट के लिए ईथरिफिकेशन स्टेज में सेल्यूलोज के इंटीरियर में प्रवेश करना मुश्किल बनाता है, और प्रतिक्रिया की डिग्री अपेक्षाकृत अधिक है।

कम, जिसके परिणामस्वरूप उत्पाद प्रतिस्थापन की कम डिग्री होती है। हालांकि, क्षारीकरण तापमान बहुत अधिक नहीं होना चाहिए। जैसे -जैसे तापमान बढ़ता जाता है, उच्च तापमान और मजबूत क्षार की कार्रवाई के तहत,

सेल्यूलोज ऑक्सीडेटिव गिरावट के लिए प्रवण है, और उत्पाद CMC के प्रतिस्थापन की डिग्री कम हो जाती है।

2। सीएमसी प्रतिस्थापन की डिग्री पर प्रीट्रीटमेंट क्षारीकरण समय का प्रभाव

इस स्थिति के तहत कि प्रीट्रीटमेंट क्षारीकरण तापमान 30 ° C है और अन्य कारक प्रारंभिक मान हैं, CMC पर प्रीट्रीटमेंट क्षारीकरण समय के प्रभाव पर चर्चा की जाती है।

प्रतिस्थापन का प्रभाव। प्रतिस्थापन की उपाधि

प्रीट्रीटमेंट अल्कलाइजिंग टाइम/एच

प्रेट्रीटमेंट क्षारीकरण समय का प्रभावसीएमसीप्रतिस्थापन डिग्री

बल्किंग प्रक्रिया अपने आप में अपेक्षाकृत तेजी से है, लेकिन क्षार समाधान को फाइबर में एक निश्चित प्रसार समय की आवश्यकता होती है।

यह देखा जा सकता है कि जब क्षारीकरण का समय 0.5-1.5h होता है, तो उत्पाद की प्रतिस्थापन की डिग्री क्षारीकरण समय की वृद्धि के साथ बढ़ जाती है।

प्राप्त उत्पाद के प्रतिस्थापन की डिग्री जब समय 1.5h थी, और 1.5h के बाद समय की वृद्धि के साथ प्रतिस्थापन की डिग्री कम हो गई। ये हो सकता है

यह इसलिए हो सकता है क्योंकि क्षारीकरण की शुरुआत में, क्षारीकरण समय के लंबे समय तक, सेल्यूलोज के लिए क्षार की घुसपैठ अधिक पर्याप्त है, ताकि फाइबर हो

प्राइम स्ट्रक्चर अधिक आराम से है, ईथरिंग एजेंट और सक्रिय माध्यम को बढ़ाता है