1 はじめに
現在、製造に使用されている主な原料はセルロースエーテル綿花ですが、その生産量は減少しており、価格も上昇しています。
さらに、クロロ酢酸（毒性が高い）やエチレンオキシド（発がん性がある）などの一般的に使用されているエーテル化剤も、人体や環境にさらに有害です。
本章では、第２章で抽出した相対純度９０％以上の松セルロースを原料とし、クロロ酢酸ナトリウムおよび２−クロロエタノールを代替物として用いる。
毒性の高いクロロ酢酸をエーテル化剤として使用し、アニオンカルボキシメチルセルロース（CMC）非イオン性ヒドロキシエチルセルロースを調製した。
セルロース（HEC）と混合ヒドロキシエチルカルボキシメチルセルロース（HECMC）の3つのセルロースエーテル。単一因子
3 種類のセルロースエーテルの製造方法は実験と直交実験によって最適化され、合成されたセルロースエーテルは FT-IR、XRD、H-NMR などによって特性評価されました。
セルロースエーテル化の基礎
セルロースエーテル化の原理は2つの部分に分けられます。最初の部分はアルカリ化プロセスであり、セルロースのアルカリ化反応中に、
松のセルロースはNaOH溶液に均一に分散しており、機械的な攪拌作用によって激しく膨潤し、水の膨張によって
多量のNaOH小分子が松のセルロースの内部に浸透し、グルコース構造単位の環上のヒドロキシル基と反応し、
エーテル化反応の活性中心であるアルカリセルロースを生成します。
2番目の部分はエーテル化プロセスであり、アルカリ条件下での活性中心とクロロ酢酸ナトリウムまたは2-クロロエタノールとの反応であり、
同時に、エーテル化剤のクロロ酢酸ナトリウムと2-クロロエタノールもアルカリ条件下である程度の水を生成します。
副反応が解決され、それぞれグリコール酸ナトリウムとエチレングリコールが生成されます。
2 松繊維セルロースの濃縮アルカリ脱結晶化前処理
まず、脱イオン水で一定濃度のNaOH溶液を調製します。次に、一定の温度で2gの松繊維を
ビタミンは一定量の NaOH 溶液に溶解され、一定時間撹拌された後、濾過されて使用されます。
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CMCの調製
濃縮アルカリ脱結晶化処理した松材アルカリセルロースを原料とし、エタノールを溶媒とし、クロロ酢酸ナトリウムをエーテル化剤として用いる。
DSの高いCMCは、アルカリを2回、エーテル化剤を2回添加することで調製した。松材アルカリセルロース2gを四つ口フラスコに加え、一定量のエタノール溶媒を加え、30分間よく撹拌した。
アルカリセルロースが完全に分散するように、一定量のアルカリ剤とクロロ酢酸ナトリウムを加え、エーテル化温度で一定時間反応させます。
時間が経ったら、アルカリ剤とクロロ酢酸ナトリウムを再度添加し、エーテル化を一定時間行います。反応終了後、冷却し、
適量の氷酢酸で中和し、吸引フィルターでろ過し、洗浄して乾燥させます。
HECの調製
濃縮アルカリ脱結晶化処理した松材アルカリセルロースを原料とし、エタノールを溶媒、2-クロロエタノールをエーテル化剤として用いる。
より高いMSを有するHECは、アルカリを2回、エーテル化剤を2回添加することで調製した。松材アルカリセルロース2gを四つ口フラスコに入れ、一定量の90%（体積分率）エタノールを加え、撹拌する。
完全に分散するまで一定時間撹拌し、一定量のアルカリを加え、ゆっくりと加熱し、一定量の2-
クロロエタノールを一定時間一定温度でエーテル化し、その後、残りの水酸化ナトリウムと2-クロロエタノールを加えて、一定時間エーテル化を継続する。
反応が完了したら、一定量の氷酢酸で中和し、最後にガラスフィルター（G3）で濾過し、洗浄して乾燥させます。
HEMCCの調製
3.2.3.4で調製したHECを原料として、エタノールを反応媒体として、クロロ酢酸ナトリウムをエーテル化剤として使用して、
HECMC。具体的な手順は、一定量のHECを100mLの四つ口フラスコに入れ、一定量のHECを加える。
90％エタノールを加え、一定時間機械的に攪拌して完全に分散させ、加熱後に一定量のアルカリを加え、ゆっくりと加える。
クロロ酢酸ナトリウムの場合、一定時間後には恒温でのエーテル化は終了する。反応終了後、氷酢酸で中和し、ガラスフィルター（G3）でろ過する。
吸引濾過後、洗浄、乾燥。
セルロースエーテルの精製
セルロースエーテルの製造工程では、主に無機塩である塩化ナトリウムやその他の副産物がしばしば生成される。
セルロースエーテルの品質を向上させるために、得られたセルロースエーテルに対して簡単な精製を行った。不純物は水中に存在するため、
溶解度が異なるため、実験では、特定の体積分率の水和エタノールを使用して、準備した 3 つのセルロースエーテルを精製します。
変化。
一定品質で調製したセルロースエーテルサンプルをビーカーに入れ、60℃～65℃に予熱した80％エタノールを一定量加え、恒温加熱マグネティックスターラーで60℃～65℃で10℃分間機械的撹拌を維持する。上澄み液を乾燥させる。
きれいなビーカーに硝酸銀を入れて塩化物イオンの有無を確認します。白い沈殿物がある場合は、ガラスフィルターでろ過し、固体を取り出してください。
本体部分についても、AgNO3溶液を1滴加えた後の濾液に白い沈殿物がなくなるまで、つまり精製と洗浄が完了するまで、前の手順を繰り返します。
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（主に反応副産物のNaClを除去するため）吸引濾過後、乾燥し、室温まで冷却して秤量する。
質量、g。
セルロースエーテルの試験および特性評価方法
置換度（DS）とモル置換度（MS）の測定
DSの測定：まず、精製乾燥したセルロースエーテルサンプル0.2g（0.1mgの精度）を量り、
蒸留水80mLを30℃～40℃の恒温水槽で10分間撹拌した後、硫酸溶液またはNaOH溶液で調整する。
溶液のpHが8になるまでpHを調整する。次に、pHメーターの電極を備えたビーカーに、硫酸の標準溶液を入れて
滴定するには、撹拌条件下で、滴定中にpHメーターの指示値を観察します。溶液のpH値が3.74に調整されたとき、
滴定は終了です。この時点で使用した硫酸標準液の量を書き留めておきます。
世代：
上位の陽子数とヒドロキシエチル基の合計
上部の陽子の数の比。I7はヒドロキシエチル基上のメチレン基の質量である。
プロトン共鳴ピークの強度。セルロースグルコース単位の5つのメチン基と1つのメチレン基のプロトン共鳴ピークの強度である。
和。
3種類のセルロースエーテルCMC、HEC、HEECMCの赤外線特性試験について記載された試験方法
法
3.2.4.3 XRD試験
3種類のセルロースエーテル（CMC、HEC、HEECMC）のX線回折分析特性試験
記載されているテスト方法。
3.2.4.4 H-NMRの試験
HECのH NMR分光計は、BRUKER社製のAvance400 H NMR分光計によって測定されました。
溶媒として重水素化ジメチルスルホキシドを用い、溶液を液体水素NMR分光法で試験した。試験周波数は75.5MHzであった。
温かい、溶液は0.5mLです。
3.3 結果と分析
3.3.1 CMC調製プロセスの最適化
第２章で抽出した松のセルロースを原料として、クロロ酢酸ナトリウムをエーテル化剤として、単因子実験法を採用した。
CMCの調製プロセスは最適化され、実験の初期変数は表3.3に示すように設定された。以下はHECの調製プロセスである。
芸術においては、さまざまな要素を分析すること。
表3.3 初期因子値
係数初期値
前処理アルカリ化温度/℃ 40
前処理アルカリ化時間/時間 1
前処理固液比/(g/mL) 1:25
前処理苛性ソーダ濃度/% 40
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第一段階エーテル化温度/℃45
第一段階エーテル化時間/時 1
第二段エーテル化温度/℃ 70
第二段階エーテル化時間/時間 1
エーテル化段階における基本投与量/g 2
エーテル化段階におけるエーテル化剤の量/g 4.3
エーテル化固液比/(g/mL) 1:15
3.3.1.1 前処理アルカリ化段階におけるCMC置換度に対する様々な要因の影響
1. 前処理アルカリ化温度がCMCの置換度に及ぼす影響
得られたCMCにおける置換度に対する前処理アルカリ化温度の影響を考慮するために、他の因子を初期値として固定した場合、
これらの条件下で、前処理アルカリ化温度が CMC 置換度に及ぼす影響について議論し、結果を図に示します。
前処理アルカリ化温度/℃
前処理アルカリ化温度がCMC置換度に及ぼす影響
前処理アルカリ化温度の上昇とともにCMCの置換度が増加し、アルカリ化温度は30℃であることがわかります。
上記の置換度は温度の上昇とともに減少します。これは、アルカリ化温度が低すぎると分子の活性が低下し、
セルロースの結晶領域を効果的に破壊し、エーテル化段階でエーテル化剤がセルロースの内部に入りにくくなり、反応度が比較的高くなります。
低いため、生成物の置換度は低くなります。ただし、アルカリ化温度は高すぎてはいけません。温度が上昇すると、高温と強アルカリの作用により、
セルロースは酸化分解されやすく、製品CMCの置換度が低下します。
2. 前処理アルカリ化時間がCMC置換度に及ぼす影響
前処理アルカリ化温度が 30 °C であり、他の要因が初期値であるという条件下で、前処理アルカリ化時間が CMC に及ぼす影響について説明します。
代替の効果。代替度
前処理アルカリ化時間/時間
前処理アルカリ化時間の影響CMC置換度
バルキングプロセス自体は比較的迅速ですが、アルカリ溶液は繊維内で一定の拡散時間を必要とします。
アルカリ化時間が0.5〜1.5時間の場合、アルカリ化時間の増加に伴って生成物の置換度が増加することがわかります。
得られた生成物の置換度は1.5時間のときに最も高くなり、1.5時間以降は時間の経過とともに置換度が減少した。これは、
これは、アルカリ化の初期段階では、アルカリ化時間が長くなるにつれて、セルロースへのアルカリの浸透がより十分になり、繊維が
プライム構造はより緩和され、エーテル化剤と活性媒体が増加します
投稿日時: 2024年4月26日