1 Bevezetés
Jelenleg az elkészítéséhez használt fő alapanyagcellulóz-étera pamut, és a termelése csökken, és az ára is emelkedik;
Ezenkívül az általánosan használt éterező szerek, mint például a klór-ecetsav (nagyon mérgező) és az etilén-oxid (rákkeltő), szintén károsabbak az emberi szervezetre és a környezetre. Könyv
Ebben a fejezetben a második fejezetben extrahált, 90%-nál nagyobb relatív tisztaságú fenyőcellulózt használjuk alapanyagként, helyettesítőként nátrium-klór-acetátot és 2-klór-etanolt.
Erősen mérgező klór-ecetsavat használnak éterezőszerként, anionoskarboxi-metil-cellulóz (CMC), nemionos hidroxi-etil-cellulózt állítottunk elő.
Cellulóz (HEC) és vegyes hidroxi-etil-karboximetil-cellulóz (HECMC) három cellulóz-éter. egyetlen tényező
Három cellulózéter előállítási technikáját kísérletekkel és ortogonális kísérletekkel optimalizáltuk, a szintetizált cellulózétereket pedig FT-IR, XRD, H-NMR stb.
A cellulóz éteresítésének alapjai
A cellulóz éteresítésének elve két részre osztható. Az első rész a lúgosítási folyamat, vagyis a cellulóz lúgosítási reakciója során,
A NaOH-oldatban egyenletesen eloszlatott fenyőcellulóz hevesen megduzzad mechanikai keverés hatására és a víz tágulásával
Nagy mennyiségű NaOH kismolekula hatol be a fenyőcellulóz belsejébe, és reagált a glükóz szerkezeti egység gyűrűjén lévő hidroxilcsoportokkal,
Lúgos cellulózt hoz létre, az éterezési reakció aktív központját.
A második rész az éterezési folyamat, vagyis az aktív centrum és a nátrium-klór-acetát vagy 2-klór-etanol közötti reakció lúgos körülmények között, ami
Ugyanakkor az éterezőszer nátrium-klór-acetát és 2-klór-etanol lúgos körülmények között bizonyos mértékű vizet is termel.
A mellékreakciókból nátrium-glikolátot, illetve etilénglikolt állítanak elő.
2 Fenyőcellulóz tömény alkáli dekristályosítási előkezelése
Először készítsen elő egy bizonyos koncentrációjú NaOH-oldatot ionmentesített vízzel. Ezután egy bizonyos hőmérsékleten 2g fenyőrost
A vitamint bizonyos térfogatú NaOH-oldatban feloldjuk, egy ideig keverjük, majd felhasználásra szűrjük.
Műszermodell gyártója
Precíziós pH-mérő
Kollektor típusú állandó hőmérsékletű fűtő mágneses keverő
Vákuumos szárító sütő
Elektronikus mérleg
Keringető vizes típusú többcélú vákuumszivattyú
Fourier transzformációs infravörös spektrométer
Röntgen diffraktométer
Mágneses magrezonancia 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 Tudományos és Oktatási Instrument Co., Ltd.
American Thermo Fisher Co., Ltd.
American Thermoelectric Switzerland ARL Company
Svájci BRUKER cég
35
CMC-k elkészítése
Nyersanyagként koncentrált lúgos átkristályosítással előkezelt fenyőfa alkálifém-cellulóz, oldószerként etanol és éteresítésként nátrium-klór-acetát
A magasabb DS-tartalmú CMC-t kétszer lúg és kétszer éterezőszer hozzáadásával állítottuk elő. Adjunk hozzá 2 g fenyőfa alkáli cellulózt a négynyakú lombikba, majd adjunk hozzá bizonyos mennyiségű etanol oldószert, és keverjük jól 30 percig.
kb. úgy, hogy az alkálifém-cellulóz teljesen szétszóródjon. Ezután adjunk hozzá bizonyos mennyiségű lúgos anyagot és nátrium-klór-acetátot, hogy egy bizonyos ideig egy bizonyos éterezési hőmérsékleten reagáljanak.
Idővel lúgos szer és nátrium-klór-acetát második hozzáadása, majd egy ideig éterezés. A reakció befejeződése után hűtsük le, majd hűtsük le
Semlegesítse megfelelő mennyiségű jégecettel, majd szívja le, mossa meg és szárítsa meg.
HEC-ek elkészítése
Nyersanyagként koncentrált alkáli dekristályosítással előkezelt fenyőfa alkáli cellulóz, oldószerként etanol és éteresítésként 2-klór-etanol
A magasabb MS-vel rendelkező HEC-t kétszer lúg és kétszer éterezőszer hozzáadásával állítottuk elő. Adjunk hozzá 2 g fenyőfa alkáli cellulózt egy négynyakú lombikba, adjunk hozzá egy bizonyos térfogatú 90%-os (térfogat-) etanolt, keverjük össze.
Keverjük egy ideig, hogy teljesen feloldódjon, majd adjunk hozzá egy bizonyos mennyiségű lúgot, és lassan melegítsük fel, adjunk hozzá bizonyos mennyiségű 2-
Klór-etanol, állandó hőmérsékleten éterezett egy ideig, majd hozzáadtuk a maradék nátrium-hidroxidot és 2-klór-etanolt, hogy az éterezést egy ideig folytatjuk. élvezet
A reakció befejeződése után bizonyos mennyiségű jégecettel semlegesítjük, végül üvegszűrővel (G3) szűrjük, mossuk és szárítjuk.
HEMCC készítése
Nyersanyagként a 3.2.3.4. pontban előállított HEC-t, reakcióközegként etanolt és éterezőszerként nátrium-klór-acetátot használva az előállításhoz.
HECMC. A konkrét folyamat a következő: vegyünk egy bizonyos mennyiségű HEC-et, tegyük egy 100 ml-es négynyakú lombikba, majd adjunk hozzá egy bizonyos térfogatot.
90%-os etanol, mechanikusan keverje egy ideig, hogy teljesen eloszlassa, melegítés után adjon hozzá bizonyos mennyiségű lúgot, majd lassan adagolja
Nátrium-klór-acetát, az éterezés állandó hőmérsékleten egy idő után véget ér. A reakció befejeződése után semlegesítse jégecettel, majd használjon üvegszűrőt (G3)
Szívószűrés, mosás és szárítás után.
Cellulóz-éterek tisztítása
A cellulóz-éter előállítása során gyakran keletkeznek melléktermékek, főként a nátrium-klorid szervetlen sója és más
szennyeződéseket. A cellulóz-éter minőségének javítása érdekében a kapott cellulóz-éteren egyszerű tisztítást végeztünk. mert vízben vannak
Különböző oldhatóságúak, ezért a kísérletben meghatározott térfogatú hidratált etanolt használnak az előállított három cellulóz-éter tisztítására.
változás.
Helyezze a meghatározott minőségű cellulóz-éter mintát egy főzőpohárba, adjon hozzá bizonyos mennyiségű 80%-os etanolt, amelyet 60 ℃ ~ 65 ℃ hőmérsékletre előmelegítettek, és tartsa a mechanikus keverést 60 ℃ ~ 65 ℃ hőmérsékleten állandó hőmérsékletű fűtő mágneses keverőn. 10 ℃-ra. min. Vigye a felülúszót megszáradni
Egy tiszta főzőpohárban használjon ezüst-nitrátot a kloridionok ellenőrzésére. Ha fehér csapadék keletkezik, szűrjük át üvegszűrőn, és vegyük ki a szilárd anyagot
Ismételje meg az előző lépéseket a testrészre, amíg a szűrletben 1 csepp AgNO3 oldat hozzáadása után fehér csapadék nem képződik, azaz a tisztítás és a mosás be nem fejeződik.
36
(főleg a reakció melléktermékének NaCl eltávolítására). Szívás után szűrjük, szárítjuk, szobahőmérsékletre hűtjük és lemérjük.
tömeg, g.
Cellulóz-éterek vizsgálati és jellemzési módszerei
A helyettesítési fok (DS) és a moláris helyettesítési fok (MS) meghatározása
A DS meghatározása: Először mérjünk le 0,2 g-ot (0,1 mg-os pontossággal) a tisztított és szárított cellulóz-éter-mintából, majd oldjuk fel
80 ml desztillált víz, állandó hőmérsékletű vízfürdőben 30-40 °C-on 10 percig keverve. Ezután állítsuk be kénsavoldattal vagy NaOH-oldattal
az oldat pH-ját addig, amíg az oldat pH-ja el nem éri a 8-at. Ezután pH-mérő elektródával felszerelt főzőpohárba használjon kénsav standard oldatát.
A titráláshoz keverés közben figyelje meg a pH-mérő leolvasását titrálás közben, amikor az oldat pH-értéke 3,74-re van állítva,
A titrálás véget ér. Jegyezzük fel az ekkor felhasznált kénsav standard oldat térfogatát.
Generáció:
A felső protonszámok és a hidroxietilcsoport összege
A felső protonok számának aránya; I7 a hidroxi-etil-csoport metiléncsoportjának tömege
A protonrezonancia csúcs intenzitása; az 5 metincsoport és egy metiléncsoport protonrezonancia csúcsának intenzitása a cellulóz glükóz egységen
Összeg.
A három cellulóz-éter, CMC, HEC és HEECMC infravörös jellemzési vizsgálatához leírt vizsgálati módszerek
Törvény
3.2.4.3 XRD teszt
Három cellulóz-éter, CMC, HEC és HEECMC röntgendiffrakciós analízis jellemzési vizsgálata
a leírt vizsgálati módszert.
3.2.4.4 H-NMR vizsgálata
A HEC H NMR spektrométerét a BRUKER által gyártott Avance400 H NMR spektrométerrel mértük.
Oldószerként deuterált dimetil-szulfoxidot használva az oldatot folyékony hidrogén NMR spektroszkópiával vizsgáltuk. A teszt frekvencia 75,5 MHz volt.
Meleg, az oldat 0,5 ml.
3.3 Eredmények és elemzés
3.3.1 A CMC előkészítési folyamatának optimalizálása
A második fejezetben kivont fenyőcellulóz alapanyagként, éterezőszerként nátrium-klór-acetát felhasználásával az egyfaktoros kísérlet módszerét alkalmaztuk.
A CMC előkészítési folyamatát optimalizáltuk, és a kísérlet kezdeti változóit a 3.3. táblázat szerint állítottuk be. A következő a HEC előkészítési folyamata
A művészetben különféle tényezők elemzése.
3.3. táblázat Kezdeti tényezőértékek
Tényező Kezdeti érték
Előkezelés lúgosító hőmérséklet/℃ 40
Előkezelés lúgosítási ideje/óra 1
Előkezelés szilárd-folyadék arány/(g/ml) 1:25
Előkezelési lúgkoncentráció/% 40
38
Az első szakasz éterezési hőmérséklete/℃ 45
Első fokozatú éterezési idő/óra 1
Második szakasz éterezési hőmérséklet/℃ 70
Második szakasz éterezési ideje/óra 1
Alapdózis éterezési szakaszban/g 2
Éterezőszer mennyisége éterezési szakaszban/g 4.3
Éterezett szilárd-folyadék arány/(g/ml) 1:15
3.3.1.1 Különféle tényezők hatása a CMC szubsztitúciós fokára a kezelés előtti lúgosítási szakaszban
1. Az előkezelési lúgosítási hőmérséklet hatása a CMC helyettesítési fokára
Annak érdekében, hogy figyelembe vegyük az előkezelési lúgosítási hőmérséklet hatását a kapott CMC szubsztitúciós fokára, egyéb tényezők kezdeti értékként történő rögzítése esetén,
Az adott körülmények között az előkezelés lúgosítási hőmérsékletének a CMC szubsztitúciós fokára gyakorolt hatását tárgyaljuk, és az eredményeket az 1. ábra mutatja.
Előkezelés lúgosító hőmérséklet/℃
Az előkezelés lúgosító hőmérsékletének hatása a CMC helyettesítési fokára
Látható, hogy a CMC szubsztitúciós foka az előkezelési lúgosítási hőmérséklet emelkedésével nő, a lúgosítási hőmérséklet pedig 30 °C.
A fenti helyettesítési fokok a hőmérséklet emelkedésével csökkennek. Ennek az az oka, hogy a lúgosító hőmérséklet túl alacsony, és a molekulák kevésbé aktívak és nem képesek
Hatékonyan elpusztítja a cellulóz kristályos területét, ami megnehezíti az éterezőszer bejutását a cellulóz belsejébe az éterezési szakaszban, és a reakció mértéke viszonylag magas.
alacsony, ami alacsonyabb fokú termékhelyettesítést eredményez. A lúgosítási hőmérséklet azonban nem lehet túl magas. Ahogy a hőmérséklet emelkedik, magas hőmérséklet és erős lúg hatására,
A cellulóz hajlamos az oxidatív lebomlásra, és a CMC termék helyettesítési foka csökken.
2. Az előkezelés lúgosítási idejének hatása a CMC helyettesítési fokára
Abban a feltételben, hogy az előkezelés lúgosítási hőmérséklete 30 °C és egyéb tényezők a kezdeti értékek, akkor az előkezelés lúgosítási idejének CMC-re gyakorolt hatását tárgyaljuk.
A helyettesítés hatása. A helyettesítés mértéke
Előkezelés lúgosítási ideje/óra
Az előkezelés lúgosítási idejének hatása aCMChelyettesítési fokozat
Maga a térfogatnövelési folyamat viszonylag gyors, de a lúgos oldatnak bizonyos diffúziós időre van szüksége a szálban.
Látható, hogy ha a lúgosítási idő 0,5-1,5 óra, a termék helyettesítési foka a lúgosítási idő növekedésével nő.
A kapott termék szubsztitúciós foka 1,5 óra elteltével volt a legmagasabb, 1,5 óra elteltével a helyettesítés mértéke az idő növekedésével csökkent. Ez lehet
Ennek oka az lehet, hogy a lúgosítás kezdetén, a lúgosítási idő megnyúlásával elegendő a lúg cellulózba való beszivárgása, így a rost
A primer szerkezet lazább, növeli az éterező szert és az aktív közeget
Feladás időpontja: 2024.04.26