1 Bevezetés
Jelenleg a fő nyersanyag, amelyet a előkészítéshez használtakcellulóz -éterpamut, és a termelése csökken, és az ár is emelkedik;
Ezenkívül az általánosan használt éterező szerek, például a klór -ecetsav (erősen toxikus) és az etilén -oxid (karcinogén) szintén káros az emberi testre és a környezetre. Könyv
Ebben a fejezetben a fenyő cellulózt, amelynek a második fejezetben több mint 90% -os relatív tisztaságát használják, alapanyagként használják, és a nátrium-klór-acetátot és a 2-klór-etanolt helyettesítik.
Erősen toxikus klór -ecetsavat használva éteresítőszerként, anionoskéntKarboxi -metil -cellulóz (CMC), nemionos hidroxi-etil-cellulózt készítettünk.
Cellulóz (HEC) és vegyes hidroxi -etil -karboxi -metil -cellulóz (HECMC) három cellulóz -éter. egyetlen tényező
A három cellulóz-éter előkészítési technikáit kísérletek és ortogonális kísérletek segítségével optimalizáltuk, és a szintetizált cellulóz-étereket az FT-IR, XRD, H-NMR stb. Jellemzője jellemezte.
A cellulóz -éterezés alapjai
A cellulóz -éterezés elvét két részre lehet osztani. Az első rész a lúgosítási folyamat, azaz a cellulóz lúgosítási reakciója során,
Az egyenletesen eloszlatva NaOH oldatban a fenyő cellulóz erőszakosan duzzad meg mechanikus keverés közben, és a víz kibővítésével
Nagy mennyiségű NaOH kis molekula behatolt a fenyőcellulóz belsejébe, és reagált a glükóz szerkezeti egység gyűrűjén lévő hidroxilcsoportokkal,
Lúgos cellulózt generál, az éterezési reakció aktív központját.
A második rész az éterezési folyamat, azaz az aktív középpont és a nátrium-klór-acetát vagy a 2-klór-etanol közötti reakció lúgos körülmények között, ami eredményezi
Ugyanakkor a nátrium-klór-acetát és a 2-klór-etanol éteresítő szer is bizonyos fokú vizet termel lúgos körülmények között.
Az oldalsó reakciók oldódnak, hogy nátrium -glikolátot és etilénglikolot hozzanak létre.
2 Koncentrált lúgos dekrystalizálás fenyő cellulóz előkezelése
Először készítsen egy bizonyos NaOH -oldat koncentrációját ionmentes vízzel. Ezután egy bizonyos hőmérsékleten 2 g fenyőszál
A vitamint egy bizonyos mennyiségű NaOH -oldatban feloldjuk, egy ideig keverjük, majd szűrjük használatra.
Műszermodell gyártója
Pontossági pH -mérő
Kollektor típus állandó hőmérsékletű fűtési mágneses keverő
Vákuumszárító sütő
Elektronikus egyenleg
Keringő víz típusú, többcélú vákuumszivattyú
Fourier transzformációs infravörös spektrométer
Röntgendiffraktométer
Nukleáris mágneses rezonancia spektrométer
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.
Amerikai termoelektromos Svájc ARL Company
Svájci társaság bruker
35
CMC -k előkészítése
Fenyőfa lúgos cellulózt használva, amelyet koncentrált lúgos lúgos dekrystalizálással, mint nyersanyagként kezeltek, etanol oldószerként történő felhasználásával és nátrium -klór -acetátként történő felhasználásával éterezésként használják
A magasabb DS -vel rendelkező CMC -t úgy állítottuk elő, hogy lúgos kétszer és éteresítőszert kétszer hozzáadtunk. Adjunk hozzá 2 g fenyőfa lúgos cellulózt a négy nyakú lombikba, majd adjunk hozzá egy bizonyos mennyiségű etanol oldószert, és keverjük meg 30 percig alaposan.
Körülbelül úgy, hogy az lúgos cellulóz teljesen diszpergálódjon. Ezután adjon hozzá egy bizonyos mennyiségű lúgos szert és nátrium -klór -acetátot, hogy egy bizonyos ideig reagáljon egy bizonyos éterezési hőmérsékleten
Idővel az alkalikus szer és a nátrium -klór -acetát második hozzáadása, majd egy ideig éterikáció. Miután a reakció véget ért, lehűtse le és lehűtse le
Semlegesítse megfelelő mennyiségű jég ecetsavval, majd szívószűrővel, mossa és szárítsa meg.
HEC -k előkészítése
Fenyőfa lúgos cellulózt használva, amelyet koncentrált lúgos lúgos dekrystalizálással, mint nyersanyagként, az etanolt oldószerként és a 2-klór-etanollal, mint éteriként kezeltek.
A magasabb MS -vel rendelkező HEC -t úgy készítettük, hogy kétszer hozzáadjuk az alkálit és az éteresítőszert. Adjunk hozzá 2 g fenyőfa lúgos cellulózt egy négy nyakú lombikba, és adjunk hozzá egy bizonyos 90% -os (térfogat-frakció) etanolt, keverjünk egy bizonyos térfogatot.
Keverjük egy ideig, hogy teljes mértékben eloszlathassanak, majd adjunk hozzá egy bizonyos lúgot, és lassan felmelegedj, adjunk hozzá egy bizonyos 2- mennyiséget
A klór-etanol, egy ideig állandó hőmérsékleten éterizálva, majd hozzáadta a fennmaradó nátrium-hidroxidot és 2-klór-etanolt az éterezés folytatásához egy ideig. élvezet
A reakció befejezése után semlegesítsük egy bizonyos mennyiségű jég ecetsavval, és végül szűrjük egy üvegszűrővel (G3), mossuk és szárítsuk meg.
A HEMCC előkészítése
A 3.2.3.4 -ben előállított HEC -t nyersanyagként, az etanolt reakcióközegként és a nátrium -klór -acetátot az előkészítő éteresítőszerként
HECMC. A konkrét folyamat: Vegyen be egy bizonyos mennyiségű HEC-t, tegye be egy 100 ml-es négy nyakú lombikba, majd adjon hozzá egy bizonyos mennyiségű mennyiséget
90% -os etanol, mechanikusan keverjük egy ideig, hogy teljes mértékben eloszlatja, adjon hozzá egy bizonyos mennyiségű lúgot fűtés után, és lassan adjon hozzá.
Nátrium -klór -acetát, az éterezés állandó hőmérsékleten egy idő elteltével végződik. A reakció befejezése után semlegesítse azt jéges ecetsavval, hogy semlegesítse azt, majd használjon üvegszűrőt (G3)
Szívás szűrése, mosás és szárítás után.
A cellulóz éterek tisztítása
A cellulóz-éter előkészítési folyamatában gyakran előállítanak néhány mellékterméket, főleg a szervetlen só-nátrium-kloridot és néhány más
szennyeződések. A cellulóz -éter minőségének javítása érdekében az egyszerű tisztítást a kapott cellulóz -éterrel végeztük. Mert vízben vannak
Különböző oldhatóság van, tehát a kísérlet a hidratált etanol bizonyos térfogatarányát használja az elkészített három cellulóz -éter megtisztításához.
változás.
Helyezze a cellulóz -éter mintát egy bizonyos minőséggel egy főzőpohárba, adjon hozzá egy bizonyos 80% -os etanolt, amelyet 60 ℃ ~ 65 ℃ -re melegítettek, és tartsa fenn a mechanikus keverést 60 ℃ ~ 65 ℃ -nél állandó hőmérsékleten fűtési mágneses keverőnél 10 ℃ért. min. Vigye a felülúszót megszáradni
Tiszta főzőpohárban használjon ezüst -nitrátot a klorid -ionok ellenőrzéséhez. Ha van fehér csapadék, szűrje át egy üvegszűrőn, és vegye be a szilárd anyagot
Ismételje meg a testrész előző lépéseit, amíg a szűrlet 1 csepp AGNO3 oldat hozzáadását követően nincs fehér csapadék, vagyis a tisztítás és a mosás befejeződött.
36
be (elsősorban a reakció melléktermékének NaCl eltávolítására). Szívás után szűrés, szárítás, szobahőmérsékletre hűtés és mérlegelés után.
Mass, g.
Teszt- és jellemzési módszerek a cellulóz -éterekhez
A szubsztitúciós fok (DS) és a szubsztitúció moláris fokának meghatározása (MS)
DS meghatározása: Először a tisztított és szárított cellulóz -éter minta 0,2 g (pontos 0,1 mg -ra) súlya, oldja fel
80 ml desztillált víz, állandó hőmérsékletű vízfürdőben keverve 30 ℃ ~ 40 ℃ -en 10 percig. Ezután állítsa be kénsav -oldattal vagy NaOH oldattal
Az oldat pH -ja addig, amíg az oldat pH -ja 8 nem lesz. Ezután egy pH -mérő elektródával felszerelt főzőpohárban használjon standard kénsav -oldatot
Titrálni, keverés körülmények között, figyelje meg a pH -mérő leolvasását titrálás közben, amikor az oldat pH -értékét 3,74 -re állítják be,
A titrálás véget ér. Vegye figyelembe a kénsav -standard oldat mennyiségét, amelyet ebben az időben használnak.
Generáció:
A felső protonszám és a hidroxi -etilcsoport összege
A felső protonok számának aránya; Az i7 a metiléncsoport tömege a hidroxi -etilcsoporton
A proton rezonancia csúcs intenzitása; az 5 metincsoport és egy metiléncsoport proton -rezonancia csúcsának intenzitása a cellulóz -glükóz egységen
Összeg.
A három cellulóz Ethers CMC, HEC és HEECMC infravörös jellemzési tesztelésére leírt vizsgálati módszerek
Törvény
3.2.4.3 XRD teszt
A cmc, a HEC és a HEECMC három cellulóz-éterjének röntgendiffrakciós elemzési tesztelése
a leírt teszt módszer.
3.2.4.4 H-NMR tesztelése
A HEC H NMR spektrométert a Bruker által készített AVANCE400 H NMR spektrométerrel mértük.
A deuterált dimetil -szulfoxidot oldószerként felhasználva az oldatot folyékony hidrogén -NMR -spektroszkópiával teszteltük. A tesztfrekvencia 75,5MHz volt.
Meleg, az oldat 0,5 ml.
3.3 Eredmények és elemzés
3.3.1 A CMC előkészítési folyamat optimalizálása
A második fejezetben extrahált fenyőcellulóz nyersanyagként és nátrium -klór -acetátot használva éteresítőszerként, az egyetlen faktor kísérlet módszerét alkalmazták,
A CMC előkészítési folyamatát optimalizáltuk, és a kísérlet kezdeti változókat a 3.3. Táblázat szerint beállítottuk. A következők a HEC előkészítési folyamat
Az ART -ban a különféle tényezők elemzése.
3.3. Táblázat A kezdeti tényező értékek
Tényező kezdeti érték
A kezelés előtti lúgosító hőmérséklet/℃ 40
A kezelés előtti lúgosítási idő/h 1
Előkezelés szilárd-folyadék arány/(g/ml) 1:25
Előkezelés lúgkoncentrációja/% 40
38
Az első szakaszos éterezési hőmérséklet/℃ 45
Első fokozatú éterezési idő/H 1
Második szakasz éterezési hőmérséklet/℃ 70
Második szakasz éterezési idő/h 1
Alapdózis az éterezési szakaszban/g 2
Az éteresítőszer mennyisége az éterezési szakaszban/g 4.3
Etherified szilárd-folyadék arány/(g/ml) 1:15
3.3.1.1 Különböző tényezők hatása a CMC helyettesítésére az előkezelés előtti lúgosítási szakaszban
1. A kezelés előtti lúgosítási hőmérséklet hatása a CMC helyettesítési fokára
Annak mérlegelése, hogy a kezelés előtti lúgosítási hőmérsékletet a kapott CMC -ben a szubsztitúciós mértékre, más tényezők kezdeti értékekként történő rögzítése esetén,
A körülmények között megvitatjuk a kezelés előtti lúgosítási hőmérsékletet a CMC szubsztitúciós fokra, és az eredményeket az ábra mutatja.
A kezelés előtti lúgosító hőmérséklet/℃
A kezelés előtti lúgosító hőmérséklet hatása a CMC helyettesítési fokozatára
Látható, hogy a CMC helyettesítésének mértéke növekszik az előkezelési lúgosítási hőmérséklet növekedésével, és az lúgosítási hőmérséklet 30 ° C.
A fenti helyettesítési fokok a hőmérséklet növekedésével csökkennek. Ennek oka az, hogy a lúgosító hőmérséklet túl alacsony, és a molekulák kevésbé aktívak és képtelenek
Hatékonyan pusztítják el a cellulóz kristályos területét, ami megnehezíti az éteresítőszer számára a cellulóz belsejébe az éterezési szakaszban, és a reakció mértéke viszonylag magas.
Alacsony, ami alacsonyabb fokú termékhelyettesítést eredményez. Az lúgosítási hőmérsékletnek azonban nem lehet túl magas. Ahogy a hőmérséklet növekszik, magas hőmérséklet és erős lúg hatása alatt,
A cellulóz hajlamos az oxidatív lebomlásra, és a CMC termék helyettesítésének mértéke csökken.
2.
Annak feltétellel, hogy az előkezelési lúgosítási hőmérséklet 30 ° C, és más tényezők a kezdeti értékek, megvitatjuk a kezelés előtti lúgosítási idő hatását a CMC -re.
A helyettesítés hatása. Helyettesítési fok
A kezelés előtti lúgosítási idő/h
A kezelés előtti lúgosítási idő hatásaCMChelyettesítési fok
Maga az ömlesztési folyamat viszonylag gyors, de az alkálifás megoldásnak bizonyos diffúziós időre van szüksége a rostban.
Látható, hogy amikor az lúgosítási idő 0,5-1,5h, a termék helyettesítési foka növekszik az lúgosítási idő növekedésével.
A kapott termék helyettesítésének mértéke volt a legmagasabb, amikor az idő 1,5 óra volt, és a helyettesítés mértéke csökkent az 1,5 óra utáni idő növekedésével. Ez lehet
Ennek oka az, hogy az lúgosítás kezdetén, az lúgosítási idő meghosszabbításával, az lúgok beszivárgása a cellulózba elegendő, tehát a rost, hogy a rost
Az elsődleges szerkezet nyugodtabb, növelve az éteresítőszert és az aktív közeget
A postai idő: április-26-2024