1 はじめに
現在、製造に使用される主な原料は、セルロースエーテル綿は生産量が減少しており、価格も上昇しています。
さらに、一般的に使用されるクロロ酢酸（毒性が強い）や酸化エチレン（発がん性）などのエーテル化剤も、人体や環境により有害です。本
この章では、第２章で抽出した比純度90％以上の松セルロースを原料とし、代替品としてクロロ酢酸ナトリウムと2-クロロエタノールを使用します。
エーテル化剤として毒性の高いクロロ酢酸を使用し、アニオン性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。単一要因
3つのセルロースエーテルの調製技術は実験および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。
セルロースのエーテル化の基礎
セルロースのエーテル化の原理は 2 つの部分に分けることができます。最初の部分はアルカリ化プロセス、つまりセルロースのアルカリ化反応中です。
NaOH 溶液に均一に分散したパインセルロースは、機械的撹拌作用や水の膨張により激しく膨張します。
大量のNaOH小分子が松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水酸基と反応し、
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す。つまり、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す。
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性条件下である程度の水を生成します。
副反応は分解されて、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 松セルロースの濃アルカリ脱結晶前処理
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の松繊維を加えます。
ビタミンは一定量の NaOH 溶液に溶解し、一定時間撹拌した後、濾過して使用します。
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CMCの調製
原料として濃アルカリ再結晶化により前処理された松材アルカリセルロースを使用し、溶媒としてエタノールを使用し、エーテル化としてクロロ酢酸ナトリウムを使用
より高いＤＳを有するＣＭＣは、アルカリを２回添加し、エーテル化剤を２回添加することによって調製した。四つ口フラスコに松木アルカリセルロース2gを加え、エタノール溶媒を一定量加えて30分間よくかき混ぜます
アルカリセルロースが完全に分散されるように。次に、一定量のアルカリ剤とクロロ酢酸ナトリウムを加え、一定のエーテル化温度で一定時間反応させます。
時間が経ってから、アルカリ剤とクロロ酢酸ナトリウムを再度添加し、続いて一定時間エーテル化した。反応が終わったら、冷却して冷ましてから、
適量の氷酢酸で中和し、吸引ろ過、洗浄、乾燥します。
HEC の調製
原料として濃アルカリ再結晶化処理を施した松材アルカリセルロース、溶媒としてエタノール、エーテル化として2-クロロエタノールを使用
アルカリを２回添加し、エーテル化剤を２回添加することにより、より高いＭＳを有するＨＥＣを調製した。四つ口フラスコに松木アルカリセルロース２ｇを入れ、９０％（体積分率）エタノールを一定量加えて撹拌する
一定時間撹拌して完全に分散させた後、一定量のアルカリを加え、ゆっくりと加熱し、一定量の2-を加えます。
クロロエタノールを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エーテル化を一定時間継続した。扱う
反応終了後、一定量の氷酢酸で中和し、最後にグラスフィルター（G3）でろ過、洗浄、乾燥します。
HEMCCの準備
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調製します。
ＨＥＣＭＣ。具体的な手順としては、一定量のHECを100mLの四つ口フラスコに入れ、一定量を加えます。
90%エタノール、一定時間機械的に撹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、ゆっくりと加えます。
クロロ酢酸ナトリウム、一定温度でのエーテル化は一定時間後に終了します。反応終了後、氷酢酸で中和し、グラスフィルター（G3）を使用します。
吸引濾過、洗浄、乾燥後。
セルロースエーテルの精製
セルロースエーテルの製造プロセスでは、主に無機塩である塩化ナトリウムやその他の副生成物が生成されることがよくあります。
不純物。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易精製を行った。彼らは水の中にいるので
溶解度が異なるため、実験では、調製した 3 つのセルロース エーテルを精製するために、一定の体積分率の水和エタノールを使用します。
変化。
一定の品質に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上で60℃～65℃で機械撹拌を維持します。 10℃の場合。分。上清を乾燥させます
清潔なビーカーに硝酸銀を入れて塩化物イオンを確認します。白い沈殿物がある場合は、ガラスフィルターでろ過し、固体を取り出します。
1 滴の AgNO3 溶液を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、本体部分に対して前の手順を繰り返します。
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（主に反応副生成物のNaClを除去するため）。吸引濾過、乾燥後、室温まで冷却し、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) およびモル置換度 (MS) の決定
DS の測定: まず、精製および乾燥したセルロース エーテル サンプル 0.2 g (正確には 0.1 mg) を量り、これを次の溶液に溶解します。
蒸留水 80mL を 30℃～40℃の恒温水槽中で 10 分間撹拌します。その後、硫酸溶液またはNaOH溶液で調整します。
溶液のpHが8になるまで溶液のpHを調整します。その後、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使用します。
滴定するには、撹拌条件下で、溶液の pH 値が 3.74 に調整されているときの pH メーターの読み取り値を観察しながら滴定します。
滴定が終了します。このとき使用する硫酸標準液の量に注意してください。
世代：
上位のプロトン数とヒドロキシエチル基の合計
上部陽子の数の比率。 I7 はヒドロキシエチル基上のメチレン基の質量です。
プロトン共鳴ピークの強度。セルロース グルコース単位上の 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す。
和。
3 つのセルロース エーテル CMC、HEC、および HEECMC の赤外線特性評価試験について説明した試験方法
法
3.2.4.3 XRD試験
3 つのセルロースエーテル CMC、HEC、および HEECMC の X 線回折分析特性評価試験
記載されている試験方法。
3.2.4.4 H-NMR の試験
ＨＥＣのＨ ＮＭＲスペクトルは、ＢＲＵＫＥＲ社製Ａｖａｎｃｅ４００ Ｈ ＮＭＲスペクトルにより測定した。
溶媒として重水素化ジメチルスルホキシドを使用し、溶液を液体水素ＮＭＲ分光法で試験した。テスト周波数は 75.5MHz でした。
温めると溶液は0.5mLになります。
3.3 結果と分析
3.3.1 CMC調製プロセスの最適化
第二章で抽出した松セルロースを原料とし、エーテル化剤としてクロロ酢酸ナトリウムを使用し、単一因子実験法を採用し、
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ました。 HECの準備プロセスは次のとおりです
芸術におけるさまざまな要因の分析。
表 3.3 係数の初期値
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/h 1
前処理固液比/(g/mL) 1:25
処理前灰汁濃度/% 40
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一段目のエーテル化温度/45℃
一段目のエーテル化時間/h 1
二段エーテル化温度/70℃
第二段階エーテル化時間/h 1
エーテル化段階の基本投与量/g 2
エーテル化段階のエーテル化剤量/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置換度に及ぼす諸要因の影響
1. CMCの置換度に及ぼす前処理アルカリ化温度の影響
前処理のアルカリ化温度が得られるCMCの置換度に及ぼす影響を考慮するため、他の要素を初期値として固定した場合、
この条件の下で、CMC置換度に及ぼす前処理アルカリ化温度の影響を議論し、その結果を図に示します。
前処理アルカリ化温度/℃
CMC置換度に及ぼす前処理アルカリ化温度の影響
前処理のアルカリ化温度の上昇とともにCMCの置換度が増加することがわかり、アルカリ化温度は30℃です。
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ため、分子の活性が低下し、アルカリ化することができないためです。
セルロースの結晶領域を効果的に破壊するため、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込みにくくなり、反応度が比較的高くなります。
低いため、製品の代替の程度が低くなります。ただし、アルカリ化温度は高すぎてはなりません。温度が上昇すると、高温と強アルカリの作用により、
セルロースは酸化劣化しやすく、生成物であるCMCの置換度が低下します。
2. 前処理アルカリ化時間のCMC置換度への影響
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、CMCに対する前処理アルカリ化時間の影響を議論します。
置き換えの効果。置換度
前処理アルカリ化時間/h
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とともに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、時間が1.5時間のときに最も高く、1.5時間以降は時間の増加とともに置換度が減少した。これはできる
これは、アルカリ化開始時、アルカリ化時間を長くするほど、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
主要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