सेलूलोज़ ईथर की तैयारी

1 परिचय

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

इसके अलावा, आमतौर पर उपयोग किए जाने वाले ईथरिफाइंग एजेंट जैसे क्लोरोएसेटिक एसिड (अत्यधिक विषैला) 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 वाले पाइन सेलूलोज़ को कच्चे माल के रूप में उपयोग किया जाता है, और सोडियम क्लोरोएसेटेट और 2-क्लोरोएथेनॉल को विकल्प के रूप में उपयोग किया जाता है।

ईथरीकरण एजेंट, आयनिक के रूप में अत्यधिक विषैले क्लोरोएसेटिक एसिड का उपयोग करनाकार्बोक्सिमिथाइल सेलूलोज़ (सीएमसी), गैर-आयनिक हाइड्रॉक्सीएथाइल सेलुलोज तैयार किया गया।

सेल्युलोज (एचईसी) और मिश्रित हाइड्रॉक्सीएथाइल कार्बोक्सिमिथाइल सेल्युलोज (एचईसीएमसी) तीन सेल्युलोज ईथर। एकल कारक

तीन सेलूलोज़ ईथर की तैयारी तकनीकों को प्रयोगों और ऑर्थोगोनल प्रयोगों के माध्यम से अनुकूलित किया गया था, और संश्लेषित सेलूलोज़ ईथर को एफटी-आईआर, एक्सआरडी, एच-एनएमआर, आदि द्वारा चित्रित किया गया था।

सेल्युलोज ईथरीकरण के मूल सिद्धांत

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

NaOH घोल में समान रूप से फैला हुआ, पाइन सेलूलोज़ यांत्रिक सरगर्मी की क्रिया के तहत और पानी के विस्तार के साथ हिंसक रूप से सूज जाता है

NaOH के छोटे अणुओं की एक बड़ी मात्रा पाइन सेलूलोज़ के आंतरिक भाग में प्रवेश कर गई, और ग्लूकोज संरचनात्मक इकाई की रिंग पर हाइड्रॉक्सिल समूहों के साथ प्रतिक्रिया की,

ईथरीकरण प्रतिक्रिया का सक्रिय केंद्र, क्षार सेलूलोज़ उत्पन्न करता है।

दूसरा भाग ईथरीकरण प्रक्रिया है, यानी, क्षारीय स्थितियों के तहत सक्रिय केंद्र और सोडियम क्लोरोएसेटेट या 2-क्लोरोएथेनॉल के बीच प्रतिक्रिया, जिसके परिणामस्वरूप

साथ ही, ईथरिफाइंग एजेंट सोडियम क्लोरोएसेटेट और 2-क्लोरोएथेनॉल भी क्षारीय परिस्थितियों में एक निश्चित डिग्री पानी का उत्पादन करेंगे।

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

2 पाइन सेलूलोज़ का सांद्रित क्षार विक्रिस्टलीकरण पूर्व उपचार

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

विटामिन को NaOH घोल की एक निश्चित मात्रा में घोला जाता है, कुछ समय तक हिलाया जाता है, और फिर उपयोग के लिए फ़िल्टर किया जाता है।

उपकरण मॉडल निर्माता

परिशुद्धता पीएच मीटर

कलेक्टर प्रकार निरंतर तापमान हीटिंग चुंबकीय स्टिरर

वैक्यूम सुखाने वाला ओवन

इलेक्ट्रॉनिक संतुलन

परिसंचारी जल प्रकार बहुउद्देश्यीय वैक्यूम पंप

फूरियर ट्रांसफॉर्म इन्फ्रारेड स्पेक्ट्रोमीटर

एक्स-रे डिफ्रेक्टोमीटर

परमाणु चुंबकीय अनुनाद स्पेक्ट्रोमीटर

हांग्जो एओलॉन्ग इंस्ट्रूमेंट कंपनी लिमिटेड

हांग्जो हुइचुआंग 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 कंपनी लिमिटेड

अमेरिकन थर्मोइलेक्ट्रिक स्विट्जरलैंड एआरएल कंपनी

स्विस कंपनी ब्रूकर

35

सीएमसी की तैयारी

कच्चे माल के रूप में सांद्र क्षार विक्रिस्टलीकरण द्वारा पूर्व-उपचारित पाइन लकड़ी क्षार सेलूलोज़ का उपयोग करना, विलायक के रूप में इथेनॉल का उपयोग करना और ईथरीकरण के रूप में सोडियम क्लोरोएसेटेट का उपयोग करना

उच्च डीएस वाला सीएमसी दो बार क्षार और दो बार ईथरिफाइंग एजेंट जोड़कर तैयार किया गया था। चार गर्दन वाले फ्लास्क में 2 ग्राम पाइन लकड़ी क्षार सेलूलोज़ डालें, फिर एक निश्चित मात्रा में इथेनॉल विलायक डालें, और 30 मिनट तक अच्छी तरह हिलाएं।

के बारे में, ताकि क्षार सेलूलोज़ पूरी तरह से फैल जाए। फिर एक निश्चित ईथरीकरण तापमान पर कुछ समय के लिए प्रतिक्रिया करने के लिए एक निश्चित मात्रा में क्षार एजेंट और सोडियम क्लोरोएसेटेट मिलाएं।

समय के बाद, क्षारीय एजेंट और सोडियम क्लोरोएसेटेट का दूसरा मिश्रण, कुछ समय के लिए ईथरीकरण के बाद। प्रतिक्रिया समाप्त होने के बाद, ठंडा करें और फिर ठंडा करें

ग्लेशियल एसिटिक एसिड की उचित मात्रा के साथ निष्क्रिय करें, फिर सक्शन फ़िल्टर करें, धोएं और सुखाएं।

एचईसी की तैयारी

कच्चे माल के रूप में सांद्र क्षार विक्रिस्टलीकरण, विलायक के रूप में इथेनॉल और ईथरीकरण के रूप में 2-क्लोरोएथेनॉल के साथ पहले से उपचारित पाइन लकड़ी क्षार सेलूलोज़ का उपयोग करना

उच्च एमएस वाला एचईसी दो बार क्षार और दो बार ईथरिफाइंग एजेंट जोड़कर तैयार किया गया था। चार गर्दन वाले फ्लास्क में 2 ग्राम पाइन लकड़ी क्षार सेलूलोज़ डालें, और 90% (वॉल्यूम अंश) इथेनॉल की एक निश्चित मात्रा डालें, हिलाएं

पूरी तरह से फैलने के लिए कुछ समय तक हिलाएं, फिर एक निश्चित मात्रा में क्षार मिलाएं, और धीरे-धीरे गर्म करें, 2- की एक निश्चित मात्रा जोड़ें

क्लोरोएथेनॉल, कुछ समय के लिए स्थिर तापमान पर ईथरीकृत किया जाता है, और फिर कुछ समय के लिए ईथरीकरण जारी रखने के लिए शेष सोडियम हाइड्रॉक्साइड और 2-क्लोरोएथेनॉल मिलाया जाता है। इलाज

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

एचईएमसीसी की तैयारी

3.2.3.4 में तैयार एचईसी को कच्चे माल के रूप में, इथेनॉल को प्रतिक्रिया माध्यम के रूप में, और सोडियम क्लोरोएसेटेट को ईथरिफाइंग एजेंट के रूप में तैयार करने के लिए उपयोग करना

एचईसीएमसी। 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, इसे पूरी तरह से फैलाने के लिए कुछ समय के लिए यांत्रिक रूप से हिलाएं, गर्म करने के बाद एक निश्चित मात्रा में क्षार जोड़ें, और धीरे-धीरे जोड़ें

सोडियम क्लोरोएसेटेट, स्थिर तापमान पर ईथरीकरण कुछ समय के बाद समाप्त हो जाता है। प्रतिक्रिया पूरी होने के बाद, इसे बेअसर करने के लिए ग्लेशियल एसिटिक एसिड से इसे बेअसर करें, फिर एक ग्लास फिल्टर (G3) का उपयोग करें।

सक्शन के बाद छानकर, धोकर सुखा लें।

सेल्युलोज ईथर का शुद्धिकरण

सेलूलोज़ ईथर की तैयारी प्रक्रिया में, कुछ उप-उत्पाद अक्सर उत्पादित होते हैं, मुख्य रूप से अकार्बनिक नमक सोडियम क्लोराइड और कुछ अन्य

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

अलग-अलग घुलनशीलताएं हैं, इसलिए प्रयोग तैयार तीन सेलूलोज़ ईथर को शुद्ध करने के लिए हाइड्रेटेड इथेनॉल के एक निश्चित मात्रा अंश का उपयोग करता है।

परिवर्तन।

एक निश्चित गुणवत्ता के साथ तैयार किए गए सेल्युलोज ईथर के नमूने को एक बीकर में रखें, 80% इथेनॉल की एक निश्चित मात्रा डालें जिसे 60 ℃ ~ 65 ℃ तक पहले से गरम किया गया है, और एक निरंतर तापमान हीटिंग चुंबकीय स्टिरर पर 60 ℃ ~ 65 ℃ पर यांत्रिक सरगर्मी बनाए रखें। 10 ℃ के लिए. मि. सतह पर तैरनेवाला सूखने के लिए ले जाएं

एक साफ बीकर में क्लोराइड आयनों की जांच के लिए सिल्वर नाइट्रेट का उपयोग करें। यदि कोई सफेद अवक्षेप हो तो उसे कांच के फिल्टर से छान लें और ठोस पदार्थ निकाल लें

शरीर के हिस्से के लिए पिछले चरणों को तब तक दोहराएँ, जब तक कि AgNO3 घोल की 1 बूंद डालने के बाद छानने पर कोई सफेद अवक्षेप न रह जाए, यानी शुद्धिकरण और धुलाई पूरी नहीं हो जाती।

36

में (मुख्य रूप से प्रतिक्रिया उप-उत्पाद NaCl को हटाने के लिए)। सक्शन के बाद छानकर सुखाना, कमरे के तापमान तक ठंडा करना और तौलना।

द्रव्यमान, जी.

सेलूलोज़ ईथर के लिए परीक्षण और लक्षण वर्णन विधियाँ

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

डीएस का निर्धारण: सबसे पहले, शुद्ध और सूखे सेलूलोज़ ईथर के नमूने का 0.2 ग्राम (सटीक 0.1 मिलीग्राम) वजन करें, इसे इसमें घोलें

80 एमएल आसुत जल, 10 मिनट के लिए 30 ℃ ~ 40 ℃ पर एक स्थिर तापमान वाले पानी के स्नान में हिलाया गया। फिर सल्फ्यूरिक एसिड घोल या NaOH घोल से समायोजित करें

जब तक घोल का pH 8 न हो जाए, तब तक pH मीटर इलेक्ट्रोड से सुसज्जित बीकर में सल्फ्यूरिक एसिड के मानक घोल का उपयोग करें।

अनुमापन करने के लिए, हिलाने की स्थिति में, अनुमापन करते समय पीएच मीटर रीडिंग का निरीक्षण करें, जब समाधान का पीएच मान 3.74 पर समायोजित किया जाता है,

अनुमापन समाप्त होता है. इस समय प्रयुक्त सल्फ्यूरिक एसिड मानक घोल की मात्रा पर ध्यान दें।

पीढ़ी:

ऊपरी प्रोटॉन संख्याओं और हाइड्रॉक्सीएथाइल समूह का योग

ऊपरी प्रोटॉनों की संख्या का अनुपात; I7 हाइड्रोक्सीएथाइल समूह पर मेथिलीन समूह का द्रव्यमान है

प्रोटॉन अनुनाद शिखर की तीव्रता; सेल्युलोज ग्लूकोज इकाई पर 5 मिथाइल समूहों और एक मिथाइलीन समूह के प्रोटॉन अनुनाद शिखर की तीव्रता है

जोड़।

तीन सेल्युलोज ईथर सीएमसी, एचईसी और एचईईसीएमसी के अवरक्त लक्षण वर्णन परीक्षण के लिए वर्णित परीक्षण विधियां

कानून

3.2.4.3 एक्सआरडी परीक्षण

तीन सेलूलोज़ ईथर सीएमसी, एचईसी और एचईईसीएमसी का एक्स-रे विवर्तन विश्लेषण लक्षण वर्णन 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 ड्यूटेरेटेड डाइमिथाइल सल्फ़ोक्साइड का उपयोग करके, तरल हाइड्रोजन एनएमआर स्पेक्ट्रोस्कोपी द्वारा समाधान का परीक्षण किया गया था। परीक्षण आवृत्ति 75.5 मेगाहर्ट्ज थी।

गर्म करें, घोल 0.5mL है।

3.3 परिणाम और विश्लेषण

3.3.1 सीएमसी तैयारी प्रक्रिया का अनुकूलन

दूसरे अध्याय में निकाले गए पाइन सेल्युलोज को कच्चे माल के रूप में तथा सोडियम क्लोरोएसेटेट को ईथरीकरण एजेंट के रूप में उपयोग करते हुए एकल कारक प्रयोग की विधि अपनाई गई,

सीएमसी की तैयारी प्रक्रिया को अनुकूलित किया गया था, और प्रयोग के प्रारंभिक चर तालिका 3.3 में दिखाए गए अनुसार सेट किए गए थे। एचईसी तैयारी प्रक्रिया निम्नलिखित है

कला में विभिन्न कारकों का विश्लेषण होता है।

तालिका 3.3 प्रारंभिक कारक मान

कारक प्रारंभिक मान

प्रीट्रीटमेंट क्षारीय तापमान/℃ 40

पूर्व उपचार क्षारीकरण समय/घंटा 1

प्रीट्रीटमेंट ठोस-तरल अनुपात/(जी/एमएल) 1:25

प्रीट्रीटमेंट लाइ सांद्रण/% 40

38

प्रथम चरण ईथरीकरण तापमान/℃ 45

प्रथम चरण ईथरीकरण समय/घंटा 1

द्वितीय चरण ईथरीकरण तापमान/℃ 70

द्वितीय चरण ईथरीकरण समय/घंटा 1

ईथरीकरण चरण/जी 2 में आधार खुराक

ईथरीकरण चरण/जी 4.3 में ईथरीकरण एजेंट की मात्रा

ईथरीकृत ठोस-तरल अनुपात/(जी/एमएल) 1:15

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

1. सीएमसी की प्रतिस्थापन डिग्री पर प्रीट्रीटमेंट क्षारीकरण तापमान का प्रभाव

प्रारंभिक मूल्यों के रूप में अन्य कारकों को तय करने के मामले में, प्राप्त सीएमसी में प्रतिस्थापन की डिग्री पर पूर्व-उपचार क्षारीकरण तापमान के प्रभाव पर विचार करने के लिए,

शर्तों के तहत, सीएमसी प्रतिस्थापन डिग्री पर पूर्व-उपचार क्षारीकरण तापमान के प्रभाव पर चर्चा की गई है, और परिणाम चित्र में दिखाए गए हैं।

पूर्व उपचार क्षारीय तापमान/℃

सीएमसी प्रतिस्थापन डिग्री पर प्रीट्रीटमेंट क्षारीय तापमान का प्रभाव

यह देखा जा सकता है कि प्रीट्रीटमेंट क्षारीकरण तापमान में वृद्धि के साथ सीएमसी के प्रतिस्थापन की डिग्री 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 हैं और ऐसा करने में असमर्थ हैं

सेलूलोज़ के क्रिस्टलीय क्षेत्र को प्रभावी ढंग से नष्ट कर दें, जिससे ईथरीकरण चरण में ईथरीकरण एजेंट के लिए सेलूलोज़ के आंतरिक भाग में प्रवेश करना मुश्किल हो जाता है, और प्रतिक्रिया की डिग्री अपेक्षाकृत अधिक होती है।

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

सेलूलोज़ में ऑक्सीडेटिव क्षरण का खतरा होता है, और उत्पाद सीएमसी के प्रतिस्थापन की डिग्री कम हो जाती है।

2. सीएमसी प्रतिस्थापन डिग्री पर प्रीट्रीटमेंट क्षारीकरण समय का प्रभाव

इस शर्त के तहत कि प्रीट्रीटमेंट क्षारीकरण तापमान 30 डिग्री सेल्सियस है और अन्य कारक प्रारंभिक मूल्य हैं, सीएमसी पर प्रीट्रीटमेंट क्षारीकरण समय के प्रभाव पर चर्चा की जाती है।

प्रतिस्थापन का प्रभाव. प्रतिस्थापन की डिग्री

प्रीट्रीटमेंट क्षारीकरण समय/घंटा

पूर्व-उपचार क्षारीकरण समय का प्रभावसीएमसीप्रतिस्थापन डिग्री

बल्किंग प्रक्रिया स्वयं अपेक्षाकृत तेज़ 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 0.5-1.5 घंटे होता है, तो क्षारीकरण समय की वृद्धि के साथ उत्पाद की प्रतिस्थापन डिग्री बढ़ जाती है।

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

ऐसा इसलिए हो सकता है क्योंकि क्षारीकरण की शुरुआत में, क्षारीकरण समय के बढ़ने के साथ, क्षार का सेलूलोज़ में घुसपैठ अधिक पर्याप्त होता है, ताकि फाइबर

मुख्य संरचना अधिक शिथिल होती है, जिससे ईथरीकरण एजेंट और सक्रिय माध्यम में वृद्धि होती है