1 Introduzione
Al momento, la materia prima principale utilizzata nella preparazione dietere di cellulosaè cotone e la sua produzione è in calo e anche il prezzo è in aumento;
Inoltre, agenti eredificanti comunemente usati come acido cloroacetico (altamente tossico) e ossido di etilene (cancerogeno) sono anche più dannosi per il corpo umano e l'ambiente. Libro
In questo capitolo, la cellulosa di pino con una purezza relativa di oltre il 90% estratta nel secondo capitolo viene utilizzata come materia prima e il cloroacetato di sodio e il 2-cloroetanolo sono usati come sostituti.
Usando acido cloroacetico altamente tossico come agente eterificante, anionicocarbossimetil cellulosa (CMC)Sono stati preparati idrossietil cellulosa non ionica.
Cellulosa (HEC) e idrossietil carbossimetil cellulosa (HECMC) a tre eteri di cellulosa. singolo fattore
Le tecniche di preparazione di tre eteri di cellulosa sono state ottimizzate mediante esperimenti ed esperimenti ortogonali e gli eteri di cellulosa sintetizzati sono stati caratterizzati da FT-IR, XRD, H-NMR, ecc.
Fondamenti di eterificazione della cellulosa
Il principio dell'eterificazione della cellulosa può essere diviso in due parti. La prima parte è il processo di alcalizzazione, cioè durante la reazione di alcalizzazione della cellulosa,
Disperso uniformemente in soluzione NaOH, la cellulosa di pino si gonfia violentemente sotto l'azione di agitazione meccanica e con l'espansione dell'acqua
Una grande quantità di piccole molecole di NaOH penetrarono all'interno della cellulosa di pino e reagì con i gruppi idrossilici sull'anello dell'unità strutturale del glucosio,
Genera cellulosa alcalino, il centro attivo della reazione di eterificazione.
La seconda parte è il processo di eterificazione, cioè la reazione tra il centro attivo e il cloroacetato di sodio o il 2-cloroetanolo in condizioni alcaline, risultando
Allo stesso tempo, l'agente eterificante sodio cloroacetato e 2-cloroetanolo produrranno anche un certo grado di acqua in condizioni alcaline.
Le reazioni laterali sono risolte per generare rispettivamente glicolato di sodio e glicole etilenico.
2 Pretrattamento concentrato di decristallizzazione alcali di pino cellulosa
Innanzitutto, preparare una certa concentrazione di soluzione NaOH con acqua deionizzata. Quindi, a una certa temperatura, 2 g di fibra di pino
La vitamina viene sciolta in un certo volume di soluzione NaOH, agitata per un periodo di tempo e quindi filtrata per l'uso.
Produttore di modelli di strumenti
PH Precision PH Meter
Tipo di collettore Stirrer magnetico riscaldamento a temperatura costante
Forno asciugata a vuoto
Equilibrio elettronico
Pompa a vuoto multiuso di tipo acqua circolante
Spettrometro a infrarossi di trasformazione di Fourier
Diffrattometro a raggi X.
Spettrometro di risonanza magnetica nucleare
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 Termoelectric Svizzera Arl Company
Azienda svizzera Bruker
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Preparazione di CMC
Usando la cellulosa alcali in legno di pino pretrattata dalla decristallizzazione alcalino concentrata come materia prima, usando l'etanolo come solvente e usando il cloroacetato di sodio come eterificazione
CMC con DS più elevato è stato preparato aggiungendo alcali due volte e eredificante l'agente due volte. Aggiungi 2 g di cellulosa alcali in legno di pino nel pallone a quattro reti, quindi aggiungi un certo volume di solvente di etanolo e mescola bene per 30 minuti
circa, in modo che la cellulosa alcali sia completamente dispersa. Quindi aggiungere una certa quantità di agente alcalino e cloroacetato di sodio per reagire per un periodo di tempo a una certa temperatura di eterificazione
Dopo il tempo, una seconda aggiunta di agente alcalino e cloroacetato di sodio seguito da eterificazione per un periodo di tempo. Dopo che la reazione è finita, raffreddare e raffreddare, quindi
Neutralizzare con una quantità adeguata di acido acetico glaciale, quindi filtro di aspirazione, lavarsi e asciugare.
Preparazione di HECS
Usando la cellulosa alcali in legno di pino pretrattata con decristallizzazione alcalino concentrata come materia prima, etanolo come solvente e 2-cloroetanolo come eterificazione
L'HEC con MS più elevato è stato preparato aggiungendo alcali due volte e eredificante l'agente due volte. Aggiungi 2 g di cellulosa alcali in legno di pino in un pallone a quattro reti e aggiungi un certo volume di etanolo al 90% (frazione di volume), mescola
Mescolare per un periodo di tempo per disperdersi completamente, quindi aggiungere una certa quantità di alcali e riscaldarsi lentamente, aggiungere un certo volume di 2-
Il cloroetanolo, eredificato a temperatura costante per un periodo di tempo, quindi ha aggiunto l'idrossido di sodio rimanente e il 2-cloroetanolo per continuare l'eterificazione per un periodo di tempo. trattare
Dopo aver completato la reazione, neutralizza con una certa quantità di acido acetico glaciale e infine filtrare con un filtro di vetro (G3), lavaggio e asciugatura.
Preparazione di Hemcc
Usando l'HEC preparato in 3.2.3.4 come materia prima, etanolo come mezzo di reazione e cloroacetato di sodio come agente eterificante per preparare
HECMC. Il processo specifico è: prendi una certa quantità di HEC, mettilo in un pallone da 100 ml a quattro interni, quindi aggiungi una certa quantità di volume
90% di etanolo, mescolare meccanicamente per un periodo di tempo per renderlo completamente disperso, aggiungere una certa quantità di alcali dopo il riscaldamento e aggiungere lentamente
Cloroacetato di sodio, l'eterificazione a temperatura costante termina dopo un periodo di tempo. Dopo il completamento della reazione, neutralizzala con acido acetico glaciale per neutralizzarla, quindi utilizzare un filtro di vetro (G3)
Dopo la filtrazione di aspirazione, il lavaggio e l'asciugatura.
Purificazione degli eteri di cellulosa
Nel processo di preparazione dell'etere di cellulosa, alcuni sottoprodotti sono spesso prodotti, principalmente il cloruro di sodio salato inorganico e alcuni altri
impurità. Al fine di migliorare la qualità dell'etere di cellulosa, è stata effettuata una semplice purificazione sull'etere di cellulosa ottenuto. Perché sono in acqua
Esistono diverse solubilità, quindi l'esperimento utilizza una certa frazione di volume di etanolo idratato per purificare i tre eteri di cellulosa preparati.
modifica.
Posizionare il campione di etere di cellulosa preparato con una certa qualità in un becher, aggiungere una certa quantità di etanolo all'80% che è stato preriscaldato a 60 ℃ ~ 65 ℃ e mantenere l'agitazione meccanica a 60 ℃ ~ 65 ℃ su una costante agitazione magnetica riscaldante a temperatura per 10 ℃. min. Prendi il surnatante per asciugare
In un becher pulito, usa il nitrato d'argento per verificare la presenza di ioni cloruro. Se c'è un precipitato bianco, filtralo attraverso un filtro di vetro e prendi il solido
Ripetere i passaggi precedenti per la parte del corpo, fino a quando il filtrato dopo aver aggiunto 1 goccia di soluzione AGNO3 non ha precipitato bianco, ovvero la purificazione e il lavaggio sono completati.
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in (principalmente per rimuovere il NaCl sottoprodotto di reazione). Dopo la filtrazione di aspirazione, l'asciugatura, il raffreddamento a temperatura ambiente e la pesatura.
Messa, g.
Metodi di test e caratterizzazione per eteri di cellulosa
Determinazione del grado di sostituzione (DS) e grado molare di sostituzione (MS)
Determinazione di DS: in primo luogo, pesare 0,2 g (accurato a 0,1 mg) del campione di etere di cellulosa purificato e essiccato, dissolverlo in
80 ml di acqua distillata, mescolato a un bagno d'acqua a temperatura costante a 30 ℃ ~ 40 ℃ per 10 minuti. Quindi regolare con la soluzione di acido solforico o la soluzione NaOH
pH della soluzione fino a quando il pH della soluzione è 8. Quindi in un becher dotato di un elettrodo del pH, utilizzare una soluzione standard di acido solforico
Per titolare, in condizioni di agitazione, osservare la lettura del pH durante la titolazione, quando il valore del pH della soluzione è regolato a 3,74,
La titolazione termina. Notare il volume della soluzione standard di acido solforico utilizzato in questo momento.
Generazione:
La somma dei numeri dei protoni superiori e del gruppo idrossietilico
Il rapporto tra il numero di protoni superiori; I7 è la massa del gruppo di metilene sul gruppo idrossietilico
Intensità del picco di risonanza del protone; è l'intensità del picco di risonanza del protone di 5 gruppi di methine e un gruppo di metilene sull'unità di glucosio di cellulosa
Somma.
I metodi di prova descritti per il test di caratterizzazione a infrarossi dei tre eteri di cellulosa CMC, HEC e HEECMC
Legge
3.2.4.3 Test XRD
Test di caratterizzazione dell'analisi della diffrazione dei raggi X di tre eteri di cellulosa CMC, HEC e HEECMC
il metodo di prova descritto.
3.2.4.4 Test di H-NMR
Lo spettrometro H NMR di HEC è stato misurato dallo spettrometro NMR Avance400 prodotto da Bruker.
Usando il dimetilsolfossido deuterato come solvente, la soluzione è stata testata mediante spettroscopia NMR idrogeno liquido. La frequenza del test era di 75,5 MHz.
Caldo, la soluzione è 0,5 ml.
3.3 Risultati e analisi
3.3.1 Ottimizzazione del processo di preparazione CMC
Usando la cellulosa di pino estratta nel secondo capitolo come materia prima e usando il cloroacetato di sodio come agente eterificante, il metodo dell'esperimento a singolo fattore è stato adottato,
Il processo di preparazione di CMC è stato ottimizzato e le variabili iniziali dell'esperimento sono state impostate come mostrato nella Tabella 3.3. Di seguito è riportato il processo di preparazione HEC
Nell'arte, l'analisi di vari fattori.
Tabella 3.3 Valori del fattore iniziale
Fattore Valore iniziale
Temperatura alcalicante di pretrattamento/℃ 40
Tempo alcalicante di pretrattamento/h 1
Pretrattamento Rapporto liquido solido/(G/mL) 1:25
Concentrazione della lye di pretrattamento/% 40
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La temperatura dell'eterificazione del primo stadio/℃ 45
Tempo di eterificazione del primo stadio/H 1
Temperatura dell'eterificazione del secondo stadio/℃ 70
Tempo di eterificazione del secondo stadio/H 1
Dosaggio di base in fase di eterificazione/g 2
Importo dell'agente eterificante nella fase di eterificazione/g 4.3
Rapporto eredificato di liquido solido/(G/mL) 1:15
3.3.1.1 Influenza di vari fattori sul grado di sostituzione della CMC nella fase di alcalizzazione del pretrattamento
1. L'effetto della temperatura di alcalizzazione del pretrattamento sul grado di sostituzione di CMC
Al fine di considerare l'effetto della temperatura di alcalizzazione del pretrattamento sul grado di sostituzione nella CMC ottenuta, nel caso di fissare altri fattori come valori iniziali,
Nelle condizioni, viene discusso l'effetto della temperatura di alcalizzazione del pretrattamento sul grado di sostituzione della CMC e i risultati sono mostrati in FIG.
Temperatura alcalicante di pretrattamento/℃
Effetto della temperatura alcalicante di pretrattamento sul grado di sostituzione CMC
Si può vedere che il grado di sostituzione della CMC aumenta con l'aumento della temperatura di alcalizzazione del pretrattamento e la temperatura di alcalizzazione è di 30 ° C.
I gradi di sostituzione di cui sopra diminuiscono all'aumentare della temperatura. Questo perché la temperatura alcalicante è troppo bassa e le molecole sono meno attive e incapaci
Distruggi efficacemente l'area cristallina della cellulosa, il che rende difficile per l'agente eredificante entrare nell'interno della cellulosa nella fase di eterificazione e il grado di reazione è relativamente elevato.
basso, con conseguente minore grado di sostituzione del prodotto. Tuttavia, la temperatura di alcalizzazione non dovrebbe essere troppo alta. All'aumentare della temperatura, sotto l'azione di alta temperatura e forti alcali,
La cellulosa è soggetta a degradazione ossidativa e il grado di sostituzione del prodotto CMC diminuisce.
2. Influenza del tempo di alcalinizzazione del pretrattamento sul grado di sostituzione CMC
Nella condizione che la temperatura di alcalizzazione del pretrattamento sia di 30 ° C e altri fattori sono i valori iniziali, viene discusso l'effetto del tempo di alcalizzazione del pretrattamento su CMC.
L'effetto della sostituzione. Grado di sostituzione
Tempo alcalicante di pretrattamento/h
Effetto del tempo di alcalinizzazione del pretrattamento suCMCgrado di sostituzione
Il processo di massa stesso è relativamente rapido, ma la soluzione alcalino richiede un certo tempo di diffusione nella fibra.
Si può vedere che quando il tempo di alcalizzazione è 0,5-1,5 ore, il grado di sostituzione del prodotto aumenta con l'aumento del tempo di alcalizzazione.
Il grado di sostituzione del prodotto ottenuto era il più alto quando il tempo era 1,5 ore e il grado di sostituzione è diminuito con l'aumento del tempo dopo 1,5 ore. Questo può
Può essere perché all'inizio dell'alcalizzazione, con il prolungamento del tempo di alcalizzazione, l'infiltrazione di alcali alla cellulosa sia più sufficiente, in modo che la fibra
La struttura principale è più rilassata, aumentando l'agente eterificante e il mezzo attivo
Tempo post: aprile-26-2024