Ցելյուլոզային եթերների պատրաստում

1 Ներածություն

Ներկայումս պատրաստման մեջ օգտագործվող հիմնական հումքըցելյուլոզային եթերբամբակն է, և դրա արտադրանքը նվազում է, և գինը նույնպես բարձրանում է.

Ավելին, սովորաբար օգտագործվող եթերիֆիկացնող նյութերը, ինչպիսիք են քլորաքացախաթթուն (բարձր թունավոր) և էթիլենի օքսիդը (քաղցկեղածին) նույնպես ավելի վնասակար են մարդու մարմնի և շրջակա միջավայրի համար: Գիրք

Այս գլխում որպես հումք օգտագործվում է երկրորդ գլխում արդյունահանված ավելի քան 90% հարաբերական մաքրությամբ սոճու ցելյուլոզը, իսկ որպես փոխարինիչներ՝ նատրիումի քլորացետատը և 2-քլորէթանոլը:

Օգտագործելով բարձր թունավոր քլորաքացախաթթու որպես եթերիֆիկացնող միջոց՝ անիոնայինկարբոքսիմեթիլ ցելյուլոզա (CMC), պատրաստվել է ոչ իոնային հիդրօքսիէթիլ ցելյուլոզա։

Ցելյուլոզ (HEC) և խառը հիդրօքսիէթիլ կարբոքսիմեթիլ ցելյուլոզ (HECMC) երեք ցելյուլոզային եթերներ: մեկ գործոն

Երեք ցելյուլոզային եթերների պատրաստման տեխնիկան օպտիմիզացվել է փորձերի և ուղղանկյուն փորձերի միջոցով, իսկ սինթեզված ցելյուլոզային եթերները բնութագրվել են FT-IR, XRD, H-NMR և այլն:

Ցելյուլոզային եթերիֆիկացման հիմունքները

Ցելյուլոզային եթերիֆիկացման սկզբունքը կարելի է բաժանել երկու մասի. Առաջին մասը ալկալացման գործընթացն է, այսինքն՝ ցելյուլոզայի ալկալացման ռեակցիայի ժամանակ,

Հավասարաչափ ցրված NaOH լուծույթում, սոճու ցելյուլոզը ուժգին ուռչում է մեխանիկական խառնման ազդեցության տակ և ջրի ընդլայնմամբ

Մեծ քանակությամբ NaOH փոքր մոլեկուլներ ներթափանցեցին սոճու ցելյուլոզայի ինտերիեր և արձագանքեցին գլյուկոզայի կառուցվածքային միավորի օղակի վրա գտնվող հիդրօքսիլ խմբերի հետ,

Առաջացնում է ալկալային ցելյուլոզա՝ եթերիֆիկացման ռեակցիայի ակտիվ կենտրոն։

Երկրորդ մասը եթերացման գործընթացն է, այսինքն՝ ռեակցիան ակտիվ կենտրոնի և նատրիումի քլորացետատի կամ 2-քլորէթանոլի միջև ալկալային պայմաններում, ինչը հանգեցնում է.

Միևնույն ժամանակ, եթերացնող նյութը նատրիումի քլորացետատը և 2-քլորէթանոլը նույնպես ալկալային պայմաններում որոշակի քանակությամբ ջուր կարտադրեն:

Կողմնակի ռեակցիաները լուծվում են համապատասխանաբար նատրիումի գլիկոլատ և էթիլեն գլիկոլ առաջացնելու համար:

2 Սոճու ցելյուլոզայի խտացված ալկալային ապաբյուրեղացման նախնական մշակում

Նախ պատրաստեք NaOH լուծույթի որոշակի կոնցենտրացիան դեոնացված ջրով: Այնուհետեւ որոշակի ջերմաստիճանում 2գ սոճու մանրաթել

Վիտամինը լուծվում է NaOH լուծույթի որոշակի ծավալի մեջ, որոշ ժամանակ խառնում, ապա ֆիլտրում օգտագործման համար։

Գործիքների մոդելների արտադրող

Ճշգրիտ pH մետր

Կոլեկտորի տիպի մշտական ​​ջերմաստիճանի ջեռուցման մագնիսական խառնիչ

Վակուումային չորացման վառարան

Էլեկտրոնային հաշվեկշիռ

Շրջանառու ջրի տիպի բազմաֆունկցիոնալ վակուումային պոմպ

Ֆուրիեի փոխակերպման ինֆրակարմիր սպեկտրոմետր

Ռենտգեն դիֆրակտոմետր

Միջուկային մագնիսական ռեզոնանսային սպեկտրոմետր

Hangzhou Aolilong Instrument Co., Ltd.

Hangzhou Huichuang Instrument Equipment Co., Ltd.

Shanghai Jinghong Experimental Equipment Co., Ltd.

METTLER TOLEDO Instruments (Շանհայ) Co., Ltd.

Hangzhou David Science and Education Instrument Co., Ltd.

Ամերիկյան Thermo Fisher Co., Ltd.

Ամերիկյան Thermoelectric Switzerland ARL ընկերություն

Շվեյցարական BRUKER ընկերությունը

35

CMC-ների պատրաստում

Օգտագործելով սոճու փայտի ալկալիական ցելյուլոզա, որը նախապես մշակվել է խտացված ալկալային ապաբյուրեղացումով, որպես հումք, օգտագործելով էթանոլը որպես լուծիչ և օգտագործելով նատրիումի քլորացետատը որպես եթերիֆիկացում

Ավելի բարձր DS-ով CMC-ն պատրաստվել է երկու անգամ ավելացնելով ալկալի և երկու անգամ եթերիֆիկացնող նյութ: Չորս պարանոցի կոլբայի մեջ ավելացրեք 2 գ սոճու փայտի ալկալիական ցելյուլոզա, այնուհետև ավելացրեք որոշակի ծավալ էթանոլի լուծիչ և լավ հարեք 30 րոպե։

մոտ, որպեսզի ալկալային ցելյուլոզը լիովին ցրվի։ Այնուհետև ավելացրեք որոշակի քանակությամբ ալկալային նյութ և նատրիումի քլորացետատ, որպեսզի արձագանքեն որոշակի ժամանակաշրջան եթերիֆիկացման ջերմաստիճանում:

Ժամանակից հետո, ալկալային նյութի և նատրիումի քլորացետատի երկրորդ ավելացում, որին հաջորդում է եթերիֆիկացումը որոշակի ժամանակահատվածով: Ռեակցիան ավարտվելուց հետո հովացրեք և սառչեք, այնուհետև

Չեզոքացնել համապատասխան քանակությամբ սառցադաշտային քացախաթթուով, ապա ներծծող ֆիլտրով, լվանալ և չորացնել:

ՀԷԿ-երի պատրաստում

Օգտագործելով սոճու փայտի ալկալային ցելյուլոզա, որը նախապես մշակվել է խտացված ալկալային ապաբյուրեղացումով որպես հումք, էթանոլ՝ որպես լուծիչ և 2-քլորէթանոլ՝ որպես եթերիֆիկացում

Ավելի բարձր MS ունեցող HEC-ը պատրաստվել է երկու անգամ ավելացնելով ալկալի և երկու անգամ եթերացնող նյութ: Չորս պարանոցի կոլբայի մեջ ավելացնել 2 գ սոճու փայտի ալկալիական ցելյուլոզա և ավելացնել որոշակի ծավալ 90% (ծավալային բաժին) էթանոլ, խառնել։

Որոշ ժամանակ խառնում ենք, որպեսզի ամբողջությամբ ցրվի, հետո ավելացնում ենք որոշակի քանակությամբ ալկալի և կամաց-կամաց տաքացնում, ավելացնում որոշակի ծավալ 2-

Քլորէթանոլը, եթերիֆիկացված է հաստատուն ջերմաստիճանում որոշակի ժամանակահատվածում, այնուհետև ավելացվել է մնացած նատրիումի հիդրօքսիդը և 2-քլորէթանոլը, որպեսզի շարունակվի եթերացումը որոշ ժամանակով: բուժել

Ռեակցիան ավարտելուց հետո չեզոքացնել որոշակի քանակությամբ սառցադաշտային քացախաթթուով և վերջապես զտել ապակե ֆիլտրով (G3), լվանալ և չորացնել։

HEMCC-ի պատրաստում

Օգտագործելով 3.2.3.4-ում պատրաստված HEC-ը որպես հումք, էթանոլը՝ որպես ռեակցիայի միջավայր, և նատրիումի քլորացետատը՝ որպես եթերիֆիկացնող միջոց

HECMC. Կոնկրետ գործընթացը հետևյալն է. վերցրեք որոշակի քանակությամբ HEC, դրեք այն 100 մլ քառակուսի կոլբայի մեջ, այնուհետև ավելացրեք որոշակի քանակությամբ ծավալ:

90% էթանոլ, որոշ ժամանակ մեխանիկորեն հարում ենք, որպեսզի այն ամբողջությամբ ցրվի, տաքացնելուց հետո ավելացնում ենք որոշակի քանակությամբ ալկալի և դանդաղ ավելացնում.

Նատրիումի քլորացետատ, եթերիֆիկացումը հաստատուն ջերմաստիճանում ավարտվում է որոշ ժամանակ անց: Ռեակցիան ավարտվելուց հետո չեզոքացրեք այն սառցադաշտային քացախաթթվով, որպեսզի չեզոքացնեք այն, ապա օգտագործեք ապակե ֆիլտր (G3)

Ներծծման ֆիլտրումից, լվացումից և չորացումից հետո:

Ցելյուլոզային եթերների մաքրում

Ցելյուլոզային եթերի պատրաստման գործընթացում հաճախ արտադրվում են որոշ կողմնակի արտադրանքներ, հիմնականում անօրգանական աղ նատրիումի քլորիդը և որոշ այլ

կեղտերը. Ցելյուլոզային եթերի որակը բարելավելու նպատակով ստացված ցելյուլոզային եթերի վրա իրականացվել է պարզ մաքրում։ քանի որ դրանք ջրի մեջ են

Կան տարբեր լուծելիություն, ուստի փորձը օգտագործում է հիդրատացված էթանոլի որոշակի ծավալային բաժին՝ պատրաստված երեք ցելյուլոզային եթերները մաքրելու համար:

փոփոխություն.

Որոշակի որակով պատրաստված ցելյուլոզային եթերի նմուշը դնել գավաթի մեջ, ավելացնել որոշակի քանակությամբ 80% էթանոլ, որը նախապես տաքացվել է մինչև 60℃ ~ 65℃ և պահպանել մեխանիկական խառնումը 60℃ ~ 65℃ մշտական ​​ջերմաստիճանի տաքացնող մագնիսական հարիչի վրա։ 10 ℃-ի համար։ ր. Վերցրեք վերին նյութը չորացնելու համար

Մաքուր բաժակի մեջ օգտագործեք արծաթի նիտրատ՝ քլորիդ իոնների առկայությունը ստուգելու համար: Եթե ​​կա սպիտակ նստվածք, ապա այն զտեք ապակե ֆիլտրի միջով և վերցրեք պինդը

Կրկնեք նախորդ քայլերը մարմնի մասի համար, մինչև 1 կաթիլ AgNO3 լուծույթի ավելացումից հետո ֆիլտրատը սպիտակ նստվածք չունենա, այսինքն՝ մաքրումը և լվացումը ավարտվեն։

36

մեջ (հիմնականում NaCl ռեակցիայի կողմնակի արտադրանքը հեռացնելու համար): Ներծծման ֆիլտրումից հետո, չորացումից, սառեցումից մինչև սենյակային ջերմաստիճան և կշռում:

զանգված, գ.

Ցելյուլոզային եթերների փորձարկման և բնութագրման մեթոդներ

Փոխարինման աստիճանի (DS) և փոխարինման մոլային աստիճանի (MS) որոշում

DS-ի որոշում. Նախ, կշռում են 0,2 գ (ճշգրիտ մինչև 0,1 մգ) ցելյուլոզային եթերի մաքրված և չորացրած նմուշը, լուծվում այն ​​մեջ:

80 մլ թորած ջուր, 10 րոպե հարել մշտական ​​ջերմաստիճանի ջրային բաղնիքում 30℃~40℃: Այնուհետև հարմարեցրեք ծծմբաթթվի լուծույթով կամ NaOH լուծույթով

Լուծույթի pH մինչև լուծույթի pH-ը լինի 8: Այնուհետև pH մետր էլեկտրոդով հագեցած բաժակում օգտագործեք ծծմբաթթվի ստանդարտ լուծույթ:

Տիտրման համար, խառնման պայմաններում, դիտարկել pH հաշվիչի ցուցանիշը տիտրման ժամանակ, երբ լուծույթի pH արժեքը ճշգրտվում է մինչև 3,74,

Տիտրումն ավարտվում է. Ուշադրություն դարձրեք այս պահին օգտագործվող ծծմբաթթվի ստանդարտ լուծույթի ծավալին:

Սերունդ:

Վերին պրոտոնային թվերի և հիդրօքսիէթիլ խմբի գումարը

Վերին պրոտոնների քանակի հարաբերակցությունը; I7-ը մեթիլենային խմբի զանգվածն է հիդրօքսիէթիլ խմբի վրա

Պրոտոնի ռեզոնանսի գագաթնակետի ինտենսիվությունը; 5 մեթին խմբերի և մեկ մեթիլեն խմբի պրոտոնային ռեզոնանսային գագաթնակետի ինտենսիվությունն է ցելյուլոզային գլյուկոզայի միավորի վրա

Գումար.

Երեք ցելյուլոզային եթերների CMC, HEC և HEECMC ինֆրակարմիր բնութագրման փորձարկման մեթոդները

օրենք

3.2.4.3 XRD թեստ

Երեք ցելյուլոզային եթերների CMC, HEC և HEECMC-ի ռենտգենյան դիֆրակցիոն անալիզի բնութագրման թեստ

նկարագրված փորձարկման մեթոդը:

3.2.4.4 H-NMR-ի փորձարկում

HEC-ի H NMR սպեկտրոմետրը չափվել է BRUKER-ի կողմից արտադրված Avance400 H NMR սպեկտրոմետրով:

Օգտագործելով deuterated dimethyl sulfoxide որպես լուծիչ, լուծումը փորձարկվել է հեղուկ ջրածնի NMR սպեկտրոսկոպիայի միջոցով: Փորձարկման հաճախականությունը 75,5 ՄՀց էր:

Տաք, լուծույթը 0,5 մլ է:

3.3 Արդյունքներ և վերլուծություն

3.3.1 ՃԿԿ պատրաստման գործընթացի օպտիմալացում

Օգտագործելով երկրորդ գլխում արդյունահանված սոճու ցելյուլոզը որպես հումք, և օգտագործելով նատրիումի քլորացետատը որպես եթերիֆիկացնող միջոց, ընդունվեց մեկ գործոնով փորձի մեթոդը.

CMC-ի պատրաստման գործընթացը օպտիմիզացվել է, և փորձի սկզբնական փոփոխականները սահմանվել են, ինչպես ցույց է տրված Աղյուսակ 3.3-ում: Հետևյալը ՀԷԿ-ի պատրաստման գործընթացն է

Արվեստում՝ տարբեր գործոնների վերլուծություն։

Աղյուսակ 3.3 Գործոնների սկզբնական արժեքները

Գործակից Նախնական արժեքը

Նախամշակման ալկալիզացման ջերմաստիճան/℃ 40

Նախամշակման ալկալիզացման ժամանակը/ժ 1

Նախամշակման պինդ-հեղուկ հարաբերակցությունը/(գ/մլ) 1:25

Նախամշակման լուծի կոնցենտրացիան/% 40

38

Առաջին փուլի եթերացման ջերմաստիճանը/℃ 45

Առաջին փուլի եթերացման ժամանակը/ժ 1

Երկրորդ փուլի եթերիֆիկացման ջերմաստիճանը / ℃ 70

Երկրորդ փուլի եթերացման ժամանակը/ժ 1

Հիմնական դեղաչափը եթերիֆիկացման փուլում/գ 2

Եթերիֆիկացնող նյութի քանակը եթերիֆիկացման փուլում/գ 4.3

Եթերացված պինդ-հեղուկ հարաբերակցությունը/(գ/մլ) 1:15

3.3.1.1 Տարբեր գործոնների ազդեցությունը CMC-ի փոխարինման աստիճանի վրա նախամշակման ալկալացման փուլում

1. Նախամշակման ալկալիզացման ջերմաստիճանի ազդեցությունը CMC-ի փոխարինման աստիճանի վրա

Ստացված CMC-ում փոխարինման աստիճանի վրա նախնական մշակման ալկալացման ջերմաստիճանի ազդեցությունը դիտարկելու համար, այլ գործոններ որպես սկզբնական արժեքներ ամրագրելու դեպքում,

Պայմաններում քննարկվում է նախամշակման ալկալացման ջերմաստիճանի ազդեցությունը CMC-ի փոխարինման աստիճանի վրա, և արդյունքները ներկայացված են Նկ.

Նախամշակման ալկալիզացման ջերմաստիճան/℃

Նախամշակման ալկալիզացման ջերմաստիճանի ազդեցությունը CMC-ի փոխարինման աստիճանի վրա

Երևում է, որ CMC-ի փոխարինման աստիճանը մեծանում է նախամշակման ալկալացման ջերմաստիճանի բարձրացմամբ, իսկ ալկալացման ջերմաստիճանը կազմում է 30 °C։

Փոխարինման վերը նշված աստիճանները նվազում են ջերմաստիճանի բարձրացման հետ: Դա պայմանավորված է նրանով, որ ալկալիզացման ջերմաստիճանը չափազանց ցածր է, և մոլեկուլներն ավելի քիչ ակտիվ են և անկարող են

Արդյունավետորեն ոչնչացրեք ցելյուլոզայի բյուրեղային տարածքը, ինչը դժվարացնում է եթերիֆիկացնող նյութի մուտքը ցելյուլոզայի ինտերիեր եթերիացման փուլում, և ռեակցիայի աստիճանը համեմատաբար բարձր է:

ցածր, ինչը հանգեցնում է արտադրանքի փոխարինման ավելի ցածր աստիճանի: Այնուամենայնիվ, ալկալիզացման ջերմաստիճանը չպետք է չափազանց բարձր լինի: Ջերմաստիճանի բարձրացման հետ բարձր ջերմաստիճանի և ուժեղ ալկալիների ազդեցության տակ,

Ցելյուլոզը հակված է օքսիդատիվ քայքայման, և CMC-ի արտադրանքի փոխարինման աստիճանը նվազում է:

2. Նախամշակման ալկալիզացման ժամանակի ազդեցությունը CMC-ի փոխարինման աստիճանի վրա

Այն պայմանով, որ նախնական մշակման ալկալացման ջերմաստիճանը 30 °C է, իսկ այլ գործոնները նախնական արժեքներն են, քննարկվում է նախամշակման ալկալացման ժամանակի ազդեցությունը CMC-ի վրա:

Փոխարինման ազդեցությունը. Փոխարինման աստիճանը

Նախամշակման ալկալիզացման ժամանակը/ժ

Նախամշակման ալկալիզացման ժամանակի ազդեցությունըCMCփոխարինման աստիճան

Զանգվածային գործընթացն ինքնին համեմատաբար արագ է, սակայն ալկալային լուծույթին անհրաժեշտ է որոշակի դիֆուզիոն ժամանակ մանրաթելում:

Կարելի է տեսնել, որ երբ ալկալացման ժամանակը 0,5-1,5 ժամ է, արտադրանքի փոխարինման աստիճանը մեծանում է ալկալացման ժամանակի ավելացման հետ։

Ստացված արտադրանքի փոխարինման աստիճանը ամենաբարձրն էր, երբ ժամանակը 1,5 ժամ էր, իսկ փոխարինման աստիճանը նվազեց 1,5 ժամ հետո ժամանակի ավելացման հետ: Սա կարող է

Դա կարող է լինել այն պատճառով, որ ալկալացման սկզբում, ալկալացման ժամանակի երկարացմամբ, ալկալիների ներթափանցումը ցելյուլոզա ավելի բավարար է, որպեսզի մանրաթելը

Հիմնական կառուցվածքը ավելի հանգիստ է, ավելացնում է եթերացնող նյութը և ակտիվ միջավայրը