1 Pendahuluan
Saat ini, bahan baku utama yang digunakan dalam persiapaneter selulosaadalah kapas, dan outputnya menurun, dan harganya juga naik;
Selain itu, agen everifikasi yang umum digunakan seperti asam kloroasetat (sangat beracun) dan etilena oksida (karsinogenik) juga lebih berbahaya bagi tubuh manusia dan lingkungan. Buku
Dalam bab ini, selulosa pinus dengan kemurnian relatif lebih dari 90% diekstraksi dalam bab kedua digunakan sebagai bahan baku, dan natrium kloroasetat dan 2-kloroetanol digunakan sebagai pengganti.
Menggunakan asam kloroasetat yang sangat beracun sebagai agen eter, anionikcarboxymethyl cellulose (CMC), non-ionik hidroksietil selulosa disiapkan.
Selulosa (HEC) dan campuran hidroksietil karboksimetil selulosa (HECMC) tiga eter selulosa. faktor tunggal
Teknik persiapan tiga eter selulosa dioptimalkan melalui percobaan dan percobaan ortogonal, dan eter selulosa yang disintesis ditandai oleh FT-IR, XRD, H-NMR, dll.
Dasar -dasar eter selulosa
Prinsip etherifikasi selulosa dapat dibagi menjadi dua bagian. Bagian pertama adalah proses alkalisasi, yaitu, selama reaksi alkalisasi selulosa,
Berbeda secara merata dalam larutan NaOH, selulosa pinus membengkak dengan keras di bawah aksi pengadukan mekanis, dan dengan perluasan air
Sejumlah besar molekul kecil NaOH menembus ke dalam interior selulosa pinus, dan bereaksi dengan gugus hidroksil pada cincin unit struktural glukosa,
Menghasilkan selulosa alkali, pusat aktif reaksi eterifikasi.
Bagian kedua adalah proses eterifikasi, yaitu reaksi antara pusat aktif dan natrium chloroacetate atau 2-chloroetanol dalam kondisi alkali, yang dihasilkan
Pada saat yang sama, agen eterifikasi natrium chloroacetate dan 2-chloroethanol juga akan menghasilkan tingkat air tertentu dalam kondisi alkali.
Reaksi samping masing -masing diselesaikan untuk menghasilkan natrium glikolat dan etilen glikol.
2 Pretreatment dekristalisasi alkali terkonsentrasi
Pertama, siapkan konsentrasi larutan NaOH tertentu dengan air deionisasi. Kemudian, pada suhu tertentu, 2g serat pinus
Vitamin dilarutkan dalam volume larutan NaOH tertentu, diaduk untuk jangka waktu tertentu, dan kemudian disaring untuk digunakan.
Produsen Model Instrumen
Meter pH presisi
Jenis Kolektor Konstan Pemanasan Suhu Magnetik
Oven pengeringan vakum
Keseimbangan elektronik
Pompa vakum multi-guna tipe air yang bersirkulasi
Fourier Transform Infrared Spectrometer
Difraktometer x-ray
Spektrometer resonansi magnetik nuklir
Hangzhou Aolilong Instrument Co., Ltd.
Hangzhou Huichuang Instrument Equipment Co., Ltd.
Shanghai Jinghong Experimental Equipment Co., Ltd.
Mettler Toledo Instruments (Shanghai) Co., Ltd.
Instrumen Sains dan Pendidikan Hangzhou David, Ltd.
American Thermo Fisher Co., Ltd.
American Thermoelectric Switzerland ARL Company
Perusahaan Swiss Bruker
35
Persiapan CMC
Menggunakan selulosa alkali kayu pinus yang diobati dengan dekristalisasi alkali terkonsentrasi sebagai bahan baku, menggunakan etanol sebagai pelarut dan menggunakan natrium kloroasetat sebagai eterifikasi
CMC dengan DS yang lebih tinggi disiapkan dengan menambahkan alkali dua kali dan agen eter dua kali. Tambahkan 2g selulosa alkali kayu pinus ke dalam labu berleher empat, lalu tambahkan volume pelarut etanol tertentu, dan aduk rata selama 30 menit
Tentang, sehingga selulosa alkali tersebar sepenuhnya. Kemudian tambahkan sejumlah agen alkali dan natrium chloroacetate untuk bereaksi untuk jangka waktu tertentu pada suhu eterifikasi tertentu
Setelah waktu, penambahan kedua agen alkali dan natrium chloroacetate diikuti oleh eterifikasi untuk jangka waktu tertentu. Setelah reaksi selesai, dinginkan dan dinginkan, lalu
Netralkan dengan jumlah asam asetat glasial yang sesuai, kemudian filter hisap, cuci dan kering.
Persiapan HECS
Menggunakan kayu pinus alkali selulosa pretreated dengan dekristalisasi alkali pekat sebagai bahan baku, etanol sebagai pelarut dan 2-kloroetanol sebagai eterifikasi
HEC dengan MS yang lebih tinggi disiapkan dengan menambahkan alkali dua kali dan agen eter dua kali. Tambahkan 2g selulosa alkali kayu pinus ke dalam labu berleher empat, dan tambahkan volume tertentu 90% (fraksi volume) etanol, aduk
Aduk untuk jangka waktu tertentu untuk sepenuhnya bubar, lalu tambahkan sejumlah alkali tertentu, dan perlahan-lahan panaskan, tambahkan volume tertentu 2-
Kloroetanol, etherified pada suhu konstan untuk jangka waktu tertentu, dan kemudian menambahkan sisa natrium hidroksida dan 2-kloroetanol untuk melanjutkan eterifikasi untuk jangka waktu tertentu. merawat
Setelah reaksi selesai, dinetralkan dengan sejumlah asam asetat glasial, dan akhirnya menyaring dengan filter kaca (G3), cuci, dan kering.
Persiapan Hemcc
Menggunakan HEC yang disiapkan dalam 3.2.3.4 sebagai bahan baku, etanol sebagai media reaksi, dan natrium kloroasetat sebagai agen eter untuk menyiapkan
HECMC. Proses spesifiknya adalah: Ambil sejumlah HEC, masukkan ke dalam labu berleher 100 mL, dan kemudian tambahkan sejumlah volume tertentu
90% etanol, aduk mekanis untuk jangka waktu tertentu untuk membuatnya tersebar sepenuhnya, tambahkan sejumlah alkali setelah pemanasan, dan perlahan tambahkan
Sodium chloroacetate, eterifikasi pada suhu konstan berakhir setelah periode waktu tertentu. Setelah reaksi selesai, menetralkannya dengan asam asetat glasial untuk menetralisirnya, kemudian gunakan filter kaca (G3)
Setelah penyaringan hisap, mencuci dan mengeringkan.
Pemurnian eter selulosa
Dalam proses persiapan eter selulosa, beberapa produk sampingan sering diproduksi, terutama natrium klorida garam anorganik dan beberapa lainnya
kotoran. Untuk meningkatkan kualitas eter selulosa, pemurnian sederhana dilakukan pada eter selulosa yang diperoleh. Karena mereka ada di dalam air
Ada kelarutan yang berbeda, sehingga percobaan menggunakan fraksi volume tertentu dari etanol terhidrasi untuk memurnikan tiga eter selulosa yang disiapkan.
mengubah.
Tempatkan sampel eter selulosa yang disiapkan dengan kualitas tertentu dalam gelas kimia, tambahkan sejumlah etanol 80% yang telah dipanaskan hingga 60 ℃ ~ 65 ℃, dan pertahankan pengadukan mekanis pada 60 ℃ ~ 65 ℃ pada pengaduk magnetik pemanasan suhu konstan selama 10 ℃. Min. Ambil supernatan untuk mengeringkan
Dalam gelas bersih, gunakan perak nitrat untuk memeriksa ion klorida. Jika ada endapan putih, saring melalui filter kaca dan ambil padatan
Ulangi langkah -langkah sebelumnya untuk bagian tubuh, sampai filtrat setelah menambahkan 1 tetes larutan Agno3 tidak memiliki endapan putih, yaitu, pemurnian dan pencucian selesai.
36
ke dalam (terutama untuk menghilangkan reaksi produk sampingan NaCl). Setelah penyaringan hisap, pengeringan, pendinginan hingga suhu kamar dan penimbangan.
Misa, g.
Metode tes dan karakterisasi untuk eter selulosa
Penentuan tingkat substitusi (DS) dan tingkat substitusi molar (MS)
Penentuan DS: Pertama, beratnya 0,2 g (akurat hingga 0,1 mg) dari sampel eter selulosa yang dimurnikan dan kering, larut dalamnya
80ml air suling, diaduk dalam penangas air suhu konstan pada 30 ℃ ~ 40 ℃ selama 10 menit. Kemudian sesuaikan dengan larutan asam sulfat atau larutan NaOH
pH larutan sampai pH larutan adalah 8. Kemudian dalam gelas dilengkapi dengan elektroda pH meter, gunakan larutan standar asam sulfat
Untuk dititrasi, dalam kondisi pengadukan, amati pembacaan pH meter saat titrasi, ketika nilai pH larutan disesuaikan dengan 3,74,
Titrasi berakhir. Perhatikan volume larutan standar asam sulfat yang digunakan saat ini.
Generasi:
Jumlah nomor proton atas dan gugus hidroksietil
Rasio jumlah proton atas; I7 adalah massa gugus metilen pada gugus hidroksietil
Intensitas puncak resonansi proton; adalah intensitas puncak resonansi proton dari 5 gugus metin dan satu gugus metilen pada unit glukosa selulosa
Jumlah.
Metode pengujian yang dijelaskan untuk pengujian karakterisasi inframerah dari tiga selulosa eter CMC, HEC dan HeECMC
Hukum
3.2.4.3 Tes XRD
Tes Karakterisasi Analisis Difraksi X-Ray Tiga Selulosa Ethers CMC, HEC dan HeECMC
metode pengujian dijelaskan.
3.2.4.4 Pengujian H-NMR
Spektrometer H NMR HEC diukur dengan spektrometer Avance400 H NMR yang diproduksi oleh Bruker.
Menggunakan dimethyl sulfoxide deuterated sebagai pelarut, larutan diuji dengan spektroskopi NMR hidrogen cair. Frekuensi tes adalah 75,5MHz.
Hangat, solusinya adalah 0,5ml.
3.3 Hasil dan Analisis
3.3.1 Optimalisasi proses persiapan CMC
Menggunakan selulosa pinus yang diekstraksi dalam bab kedua sebagai bahan baku, dan menggunakan natrium chloroacetate sebagai agen everifikasi, metode percobaan faktor tunggal diadopsi,
Proses persiapan CMC dioptimalkan, dan variabel awal percobaan ditetapkan seperti yang ditunjukkan pada Tabel 3.3. Berikut ini adalah proses persiapan HEC
Dalam Seni, analisis berbagai faktor.
Tabel 3.3 Nilai Faktor Awal
Faktor nilai awal
Suhu alkalized pretreatment/℃ 40
Waktu alkalisasi pretreatment/h 1
Rasio solid-cair pretreatment/(g/ml) 1:25
Konsentrasi alkali lye pretreatment/% 40
38
Suhu Etherifikasi Tahap Pertama/℃ 45
Waktu eterfikasi tahap pertama/jam 1
Suhu eterifikasi tahap kedua/℃ 70
Waktu Etherifikasi Tahap Kedua/H 1
Dosis dasar dalam tahap eterifikasi/g 2
Jumlah agen everifikasi dalam tahap eterifikasi/g 4.3
Rasio solid-cair etery/(g/ml) 1:15
3.3.1.1 Pengaruh berbagai faktor pada derajat substitusi CMC pada tahap alkalisasi pretreatment
1. Pengaruh suhu alkalisasi pretreatment pada tingkat substitusi CMC
Untuk mempertimbangkan efek suhu alkalisasi pretreatment pada tingkat substitusi dalam CMC yang diperoleh, dalam hal memperbaiki faktor -faktor lain sebagai nilai awal,
Dalam kondisi tersebut, efek suhu alkalisasi pretreatment pada derajat substitusi CMC dibahas, dan hasilnya ditunjukkan pada Gambar.
Suhu alkalized pretreatment/℃
Pengaruh suhu alkali pretreatment pada derajat substitusi CMC
Dapat dilihat bahwa tingkat substitusi CMC meningkat dengan meningkatnya suhu alkalisasi pretreatment, dan suhu alkalisasi adalah 30 ° C.
Tingkat substitusi di atas menurun dengan meningkatnya suhu. Ini karena suhu alkali terlalu rendah, dan molekulnya kurang aktif dan tidak dapat
Hancurkan secara efektif area kristal selulosa, yang menyulitkan agen etery untuk memasuki interior selulosa pada tahap eterifikasi, dan tingkat reaksi relatif tinggi.
rendah, menghasilkan tingkat substitusi produk yang lebih rendah. Namun, suhu alkalisasi tidak boleh terlalu tinggi. Seiring meningkatnya suhu, di bawah aksi suhu tinggi dan alkali yang kuat,
Selulosa rentan terhadap degradasi oksidatif, dan tingkat substitusi produk CMC berkurang.
2. Pengaruh waktu alkalinisasi pretreatment pada derajat substitusi CMC
Di bawah kondisi bahwa suhu alkalisasi pretreatment adalah 30 ° C dan faktor -faktor lain adalah nilai awal, efek dari waktu alkalisasi pretreatment pada CMC dibahas.
Efek substitusi. Tingkat substitusi
Waktu alkalisasi pretreatment/jam
Efek waktu alkalinisasi pretreatment padaCMCGelar Substitusi
Proses bulking itu sendiri relatif cepat, tetapi larutan alkali membutuhkan waktu difusi tertentu dalam serat.
Dapat dilihat bahwa ketika waktu alkalisasi adalah 0,5-1,5 jam, tingkat substitusi produk meningkat dengan meningkatnya waktu alkalisasi.
Tingkat substitusi produk yang diperoleh adalah yang tertinggi ketika waktunya adalah 1,5 jam, dan tingkat substitusi menurun dengan meningkatnya waktu setelah 1,5 jam. Ini bisa
Mungkin karena pada awal alkalisasi, dengan perpanjangan waktu alkalisasi, infiltrasi alkali ke selulosa lebih memadai, sehingga serat
Struktur utama lebih rileks, meningkatkan agen etherifying dan media aktif
Waktu posting: Apr-26-2024