1 Uvod
Trenutno je glavna sirovina koja se koristi u pripremicelulozni eterje pamuk, a njegova proizvodnja opada, a cijena također raste;
Štoviše, često korišteni agensi za eterifikaciju kao što su kloroctena kiselina (visoko toksična) i etilen oksid (kancerogen) također su štetniji za ljudsko tijelo i okoliš. Rezervirati
U ovom se poglavlju kao sirovina koristi borova celuloza s relativnom čistoćom većom od 90 % ekstrahirana u drugom poglavlju, a kao zamjene koriste se natrijev kloracetat i 2-kloroetanol.
Korištenje visoko toksične klorooctene kiseline kao sredstva za eterifikaciju, anionskokarboksimetil celuloza (CMC)pripremljena je neionska hidroksietil celuloza.
Celuloza (HEC) i miješana hidroksietil karboksimetil celuloza (HECMC) tri celulozna etera. pojedinačni faktor
Tehnike pripreme triju celuloznih etera optimizirane su pomoću pokusa i ortogonalnih pokusa, a sintetizirani celulozni eteri karakterizirani su pomoću FT-IR, XRD, H-NMR itd.
Osnove eterifikacije celuloze
Princip eterifikacije celuloze može se podijeliti u dva dijela. Prvi dio je proces alkalizacije, odnosno tijekom reakcije alkalizacije celuloze,
Ravnomjerno raspršena u otopini NaOH, borova celuloza snažno bubri pod djelovanjem mehaničkog miješanja i ekspanzijom vode
Velika količina malih molekula NaOH prodrla je u unutrašnjost borove celuloze i reagirala s hidroksilnim skupinama na prstenu strukturne jedinice glukoze,
Stvara alkalnu celulozu, aktivno središte reakcije eterifikacije.
Drugi dio je proces eterifikacije, odnosno reakcija između aktivnog centra i natrijevog kloroacetata ili 2-kloroetanola u alkalnim uvjetima, što rezultira
U isto vrijeme, eterificirajuće sredstvo natrijev kloroacetat i 2-kloroetanol također će proizvesti određeni stupanj vode u alkalnim uvjetima.
Nuspojave se rješavaju kako bi se proizveo natrijev glikolat i etilen glikol.
2 Predtretman borove celuloze koncentriranom alkalnom dekristalizacijom
Prvo pripremite određenu koncentraciju otopine NaOH s deioniziranom vodom. Zatim na određenoj temperaturi 2g borovih vlakana
Vitamin se otopi u određenom volumenu otopine NaOH, miješa se neko vrijeme, a zatim se filtrira za upotrebu.
Proizvođač modela instrumenata
Precizni pH metar
Magnetska mješalica za grijanje sa konstantnom temperaturom kolektora
Peć za vakuumsko sušenje
Elektronska vaga
Višenamjenska vakuumska pumpa za cirkulaciju vode
Infracrveni spektrometar s Fourierovom transformacijom
rendgenski difraktometar
Spektrometar nuklearne magnetske rezonancije
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
Švicarska tvrtka BRUKER
35
Priprema CMC-a
Korištenje alkalne celuloze borovog drva prethodno obrađene koncentriranom alkalnom dekristalizacijom kao sirovine, korištenje etanola kao otapala i korištenje natrijevog kloroacetata kao eterifikaciju
CMC s višim DS-om pripremljen je dvaput dodatkom lužine i dvaput agensa za eterifikaciju. Dodajte 2 g alkalne celuloze borovog drva u tikvicu s četiri grla, zatim dodajte određeni volumen otapala etanola i dobro miješajte 30 minuta
oko, tako da je alkalna celuloza potpuno raspršena. Zatim dodajte određenu količinu alkalnog agensa i natrijevog kloroacetata da reagiraju određeno vrijeme na određenoj temperaturi eterifikacije
Nakon vremena, drugo dodavanje alkalnog sredstva i natrijevog kloroacetata nakon čega slijedi eterifikacija kroz određeni vremenski period. Nakon završetka reakcije ohladiti i zatim ohladiti
Neutralizirati odgovarajućom količinom ledene octene kiseline, zatim odsisati, oprati i osušiti.
Priprema HEC-a
Korištenje alkalne celuloze borovog drva prethodno tretirane koncentriranom alkalnom dekristalizacijom kao sirovine, etanola kao otapala i 2-kloroetanola kao eterifikaciju
HEC s višim MS-om pripremljen je dvaput dodavanjem lužine i dvaput agensa za eterifikaciju. Dodajte 2 g alkalne celuloze borovog drva u tikvicu s četiri grla i dodajte određeni volumen 90% (volumenni udio) etanola, promiješajte
Miješajte neko vrijeme da se potpuno rasprši, zatim dodajte određenu količinu lužine i polako zagrijte, dodajte određeni volumen 2-
Kloretanol, eterificiran na konstantnoj temperaturi određeno vrijeme, a zatim je dodan preostali natrijev hidroksid i 2-kloroetanol da se nastavi eterifikacija određeno vrijeme. liječiti
Nakon završene reakcije neutralizirati određenom količinom ledene octene kiseline, te na kraju filtrirati staklenim filterom (G3), isprati i osušiti.
Priprema HEMCC
Koristeći HEC pripremljen u 3.2.3.4 kao sirovinu, etanol kao reakcijski medij i natrijev kloroacetat kao sredstvo za eterifikaciju za pripremu
HECMC. Konkretan postupak je: uzmite određenu količinu HEC-a, stavite je u tikvicu s četiri grla od 100 mL, a zatim dodajte određenu količinu volumena
90% etanola, mehanički miješati određeno vrijeme da se potpuno rasprši, dodati određenu količinu lužine nakon zagrijavanja i polako dodati
Natrijev kloroacetat, eterifikacija pri konstantnoj temperaturi završava nakon određenog vremena. Nakon što je reakcija završena, neutralizirajte ga ledenom octenom kiselinom kako biste ga neutralizirali, zatim upotrijebite stakleni filter (G3)
Nakon filtriranja usisavanjem, pranja i sušenja.
Pročišćavanje celuloznih etera
U procesu pripreme celuloznog etera često se proizvode neki nusproizvodi, uglavnom anorganska sol natrijev klorid i neki drugi
nečistoće. Kako bi se poboljšala kvaliteta celuloznog etera, provedeno je jednostavno pročišćavanje dobivenog celuloznog etera. jer su u vodi
Postoje različite topljivosti, pa se u eksperimentu koristi određeni volumni udio hidratiziranog etanola za pročišćavanje pripremljena tri celulozna etera.
promijeniti.
Stavite uzorak celuloznog etera pripremljen s određenom kvalitetom u čašu, dodajte određenu količinu 80% etanola koji je prethodno zagrijan na 60 ℃ ~ 65 ℃ i održavajte mehaničko miješanje na 60 ℃ ~ 65 ℃ na konstantnoj temperaturi grijaće magnetske miješalice za 10 ℃. min. Uzmite supernatant da se osuši
U čistoj čaši upotrijebite srebrni nitrat za provjeru kloridnih iona. Ako postoji bijeli talog, filtrirajte ga kroz stakleni filter i uzmite krutinu
Ponavljajte prethodne korake za dio tijela, sve dok filtrat nakon dodavanja 1 kapi otopine AgNO3 nema bijeli talog, odnosno dok pročišćavanje i pranje ne budu završeni.
36
u (uglavnom za uklanjanje nusprodukta reakcije NaCl). Nakon filtriranja usisavanjem, sušenja, hlađenja na sobnu temperaturu i vaganja.
masa, g.
Metode ispitivanja i karakterizacije celuloznih etera
Određivanje stupnja supstitucije (DS) i molarnog stupnja supstitucije (MS)
Određivanje DS: Prvo izvažite 0,2 g (točno do 0,1 mg) pročišćenog i osušenog uzorka celuloznog etera, otopite ga u
80 mL destilirane vode, miješa se u vodenoj kupelji konstantne temperature na 30 ℃ ~ 40 ℃ 10 minuta. Zatim prilagodite otopinom sumporne kiseline ili otopinom NaOH
pH otopine dok pH otopine ne bude 8. Zatim u čaši opremljenoj elektrodom za pH metar upotrijebite standardnu otopinu sumporne kiseline
Za titraciju, u uvjetima miješanja, promatrajte očitanje pH metra tijekom titracije, kada se pH vrijednost otopine namjesti na 3,74,
Titracija završava. Zabilježite volumen standardne otopine sumporne kiseline koja se u ovom trenutku koristi.
Generacija:
Zbroj gornjih protonskih brojeva i hidroksietilne skupine
Omjer broja gornjih protona; I7 je masa metilenske skupine na hidroksietilnoj skupini
Intenzitet vrha protonske rezonancije; je intenzitet pika protonske rezonancije 5 metinskih skupina i jedne metilenske skupine na jedinici celuloze glukoze
Iznos.
Ispitne metode opisane za ispitivanje infracrvene karakterizacije tri celulozna etera CMC, HEC i HEECMC
Zakon
3.2.4.3 XRD test
Analiza difrakcijom X-zraka Test karakterizacije tri celulozna etera CMC, HEC i HEECMC
opisana metoda ispitivanja.
3.2.4.4 Ispitivanje H-NMR
H NMR spektrometar za HEC mjeren je Avance400 H NMR spektrometrom proizvođača BRUKER.
Koristeći deuterirani dimetil sulfoksid kao otapalo, otopina je ispitana NMR spektroskopijom tekućeg vodika. Testna frekvencija bila je 75,5MHz.
Topla, otopina je 0,5 ml.
3.3 Rezultati i analiza
3.3.1 Optimizacija procesa pripreme CMC
Upotrebom borove celuloze ekstrahirane u drugom poglavlju kao sirovine i upotrebom natrijevog kloroacetata kao sredstva za eterifikaciju, usvojena je metoda eksperimenta s jednim faktorom,
Proces pripreme CMC-a je optimiziran, a početne varijable eksperimenta postavljene su kako je prikazano u tablici 3.3. Slijedi postupak pripreme HEC-a
U umjetnosti analiza raznih faktora.
Tablica 3.3 Početne vrijednosti faktora
Faktor Početna vrijednost
Alkalizirajuća temperatura predtretmana/℃ 40
Vrijeme alkalizacije predtretmana/h 1
Omjer kruto-tekućina prije obrade/(g/mL) 1:25
Koncentracija lužine predtretmana/% 40
38
Temperatura prve faze eterifikacije/℃ 45
Vrijeme eterifikacije prvog stupnja/h 1
Temperatura druge faze eterifikacije/℃ 70
Vrijeme druge faze eterifikacije/h 1
Osnovna doza u fazi eterifikacije/g 2
Količina sredstva za eterizaciju u fazi eterifikacije/g 4.3
Omjer eterificirana krutina-tekućina/(g/mL) 1:15
3.3.1.1 Utjecaj različitih čimbenika na stupanj supstitucije CMC-a u fazi alkalizacije prije obrade
1. Učinak temperature alkalizacije predtretmana na stupanj supstitucije CMC
Kako bi se razmotrio učinak temperature alkalizacije predobrade na stupanj supstitucije u dobivenom CMC-u, u slučaju fiksiranja drugih faktora kao početnih vrijednosti,
U tim se uvjetima raspravlja o učinku temperature alkalizacije prije obrade na stupanj supstitucije CMC, a rezultati su prikazani na slici.
Temperatura alkalizacije predtretmana/℃
Učinak temperature alkalizacije predobrade na stupanj supstitucije CMC
Vidljivo je da stupanj supstitucije CMC raste s porastom temperature alkalizacije predtretmana, a temperatura alkalizacije je 30 °C.
Gore navedeni stupnjevi supstitucije opadaju s povećanjem temperature. To je zato što je alkalizirajuća temperatura preniska, a molekule su manje aktivne i ne mogu
Učinkovito uništavaju kristalno područje celuloze, što otežava ulazak sredstva za eterifikaciju u unutrašnjost celuloze u fazi eterifikacije, a stupanj reakcije je relativno visok.
nizak, što rezultira nižim stupnjem supstitucije proizvoda. Međutim, temperatura alkalizacije ne smije biti previsoka. Kako se temperatura povećava, pod djelovanjem visoke temperature i jake lužine,
Celuloza je sklona oksidativnoj razgradnji, a stupanj supstitucije produkta CMC se smanjuje.
2. Utjecaj vremena alkalizacije predtretmana na stupanj supstitucije CMC
Pod uvjetom da je temperatura alkalizacije predtretmana 30 °C i da su drugi čimbenici početne vrijednosti, razmatra se učinak vremena alkalizacije predtretmana na CMC.
Učinak supstitucije. Stupanj supstitucije
Vrijeme alkalizacije predtretmana/h
Utjecaj vremena alkalizacije predtretmana naCMCstupanj zamjene
Sam proces skupljanja je relativno brz, ali alkalnoj otopini treba određeno vrijeme difuzije u vlaknu.
Može se vidjeti da kada je vrijeme alkalizacije 0,5-1,5h, stupanj supstitucije produkta raste s povećanjem vremena alkalizacije.
Stupanj supstitucije dobivenog produkta bio je najveći kada je vrijeme bilo 1,5 h, a stupanj supstitucije opadao je s povećanjem vremena nakon 1,5 h. Ovo može
To može biti zato što je na početku alkalizacije, s produljenjem vremena alkalizacije, infiltracija lužine u celulozu dovoljnija, tako da vlakna
Osnovna struktura je opuštenija, povećava se eteričko sredstvo i aktivni medij
Vrijeme objave: 26. travnja 2024