ცელულოზის ეთერების მომზადება

1 შესავალი

ამჟამად, მთავარი ნედლეული, რომელიც გამოიყენება მომზადებაშიცელულოზის ეთერიარის ბამბა, და მისი გამომავალი მცირდება, ხოლო ფასი ასევე იზრდება;

უფრო მეტიც, ჩვეულებრივ, გამოყენებული ეთერიფიკაციური აგენტები, როგორიცაა ქლოროაცეტური მჟავა (უაღრესად ტოქსიკური) და ეთილენის ოქსიდი (კარცინოგენური), ასევე უფრო საზიანოა ადამიანის სხეულისა და გარემოსთვის. წიგნი

ამ თავში, მეორე თავში ამოღებული 90% -ზე მეტი ფიჭვის ცელულოზა გამოიყენება როგორც ნედლეული, ხოლო შემცვლელებად გამოიყენება ნატრიუმის ქლორაცეტატი და 2-ქლოროეთანოლი.

უაღრესად ტოქსიკური ქლოროაცეტური მჟავის გამოყენებით, როგორც ეთერული აგენტი, ანიონურიკარბოქსიმეთილის ცელულოზა (CMC)მომზადდა არაიონური ჰიდროქსიეთილის ცელულოზა.

ცელულოზა (HEC) და შერეული ჰიდროქსიეთილის კარბოქსიმეთილის ცელულოზა (HECMC) სამი ცელულოზის ეთერი. ერთი ფაქტორი

ცელულოზის სამი ეთერის მომზადების ტექნიკა ოპტიმიზირებულია ექსპერიმენტებისა და ორთოგონალური ექსპერიმენტების საშუალებით, ხოლო სინთეზირებული ცელულოზის ეთერები ხასიათდებოდა FT-IR, XRD, H-NMR და ა.შ.

ცელულოზის ეთერიფიკაციის საფუძვლები

ცელულოზის ეთერიფიკაციის პრინციპი შეიძლება დაიყოს ორ ნაწილად. პირველი ნაწილი არის ტუტეების პროცესი, ანუ ცელულოზის ტუტე რეაქციის დროს,

თანაბრად დაარბია NaOH- ის ხსნარში, ფიჭვის ცელულოზა ძალადობრივად შეშუპებულია მექანიკური აჟიოტაჟი და წყლის გაფართოებით

დიდი რაოდენობით NaOH მცირე მოლეკულები შეაღწიეს ფიჭვის ცელულოზის ინტერიერში და რეაგირებდნენ ჰიდროქსილის ჯგუფებთან გლუკოზის სტრუქტურული ერთეულის რგოლზე,

წარმოქმნის ტუტე ცელულოზას, ეთერიფიკაციის რეაქციის აქტიურ ცენტრს.

მეორე ნაწილი არის ეთერიფიკაციის პროცესი, ანუ რეაქცია აქტიური ცენტრისა და ნატრიუმის ქლორაცეტატს შორის ან 2-ქლოროეთანოლს ტუტე პირობებში, რის შედეგადაც ხდება

ამავდროულად, ეთერის აგენტის ნატრიუმის ქლორაცეტატი და 2-ქლოროეთანოლი ასევე წარმოქმნის გარკვეულ ხარისხს წყალს ტუტე პირობებში.

გვერდითი რეაქციები წყდება ნატრიუმის გლიკოლატის და ეთილენგლიკოლის წარმოქმნის შესაბამისად.

2 კონცენტრირებული ტუტე დეკრისტალიზაცია ფიჭვის ცელულოზის წინასწარი მკურნალობა

პირველი, მოამზადეთ NaOH ხსნარის გარკვეული კონცენტრაცია დიონიზირებული წყლით. შემდეგ, გარკვეულ ტემპერატურაზე, 2 გრ ფიჭვის ბოჭკოვანი

ვიტამინი იხსნება NaOH ხსნარის გარკვეულ მოცულობაში, აურიეთ გარკვეული პერიოდის განმავლობაში, შემდეგ კი გაფილტრულია გამოსაყენებლად.

ინსტრუმენტის მოდელის მწარმოებელი

ზუსტი pH მრიცხველი

კოლექციონერის ტიპი მუდმივი ტემპერატურის გათბობა მაგნიტური აურიეთ

ვაკუუმის საშრობი ღუმელი

ელექტრონული ბალანსი

მოცირკულირე წყლის ტიპის მრავალ დანიშნულების ვაკუუმის ტუმბო

ფურიერის გარდაქმნის ინფრაწითელი სპექტრომეტრი

რენტგენის დიფრაქტომეტრი

ბირთვული მაგნიტურ -რეზონანსული სპექტრომეტრი

Hangzhou Aolilong Instrument Co., Ltd.

Hangzhou Huichuang Instrument Equipment Co., Ltd.

შანხაი ჯინგჰონგის ექსპერიმენტული აღჭურვილობის კომპანია, შპს.

Mettler Toledo Instruments (Shanghai) Co., Ltd.

Hangzhou David Science and Education Instrument Co., Ltd.

შპს American Thermo Fisher Co., შპს.

ამერიკული თერმოელექტრული შვეიცარიის არლ კომპანია

შვეიცარიული კომპანია Bruker

35

CMC- ების მომზადება

ფიჭვის ხის ტუტე ცელულოზის გამოყენებით, რომელიც გამოწვეულია კონცენტრირებული ტუტე დეკრისტალიზაციით, როგორც ნედლეული, ეთანოლის, როგორც გამხსნელის გამოყენებით და ნატრიუმის ქლორაცეტატის გამოყენებით, როგორც ეთერიფიკაცია

CMC უფრო მაღალი DS- ით მომზადდა ტუტე ორჯერ დამატებით და ეთერში ორჯერ. დაამატეთ 2 გ ფიჭვის ხის ტუტე ცელულოზა ოთხ კისრის ფარში, შემდეგ დაამატეთ ეთანოლის გამხსნელი გარკვეული მოცულობით და კარგად აურიეთ 30min

დაახლოებით, ისე, რომ ტუტე ცელულოზა სრულად იშლება. შემდეგ დაამატეთ ტუტე აგენტის და ნატრიუმის ქლორაცეტატის გარკვეული რაოდენობა, რომ რეაგირება მოახდინოთ გარკვეული პერიოდის განმავლობაში, გარკვეული ეთერიფიკაციის ტემპერატურაზე

დროთა შემდეგ, ტუტე აგენტის და ნატრიუმის ქლორაცეტატის მეორე დამატება, რასაც მოჰყვება ეთერიფიკაცია გარკვეული პერიოდის განმავლობაში. რეაქციის დასრულების შემდეგ, გაცივდით და გაცივდით, შემდეგ

განეიტრალეთ მყინვარული ძმარმჟავას შესაბამისი რაოდენობით, შემდეგ შეწოვის ფილტრი, გარეცხეთ და მშრალი.

HEC- ების მომზადება

ფიჭვის ხის ტუტე ცელულოზის გამოყენებით, რომელიც გამრავლებულია კონცენტრირებული ტუტე დეკრისტალიზაციით, როგორც ნედლეული, ეთანოლი, როგორც გამხსნელი და 2-ქლოროეთანოლი, როგორც ეთერიფიკაცია

HEC უფრო მაღალი MS- ით მომზადდა ტუტე ორჯერ დამატებით და ეთერში ორჯერ. დაამატეთ 2 გ ფიჭვის ხის ტუტე ცელულოზა ოთხ კისერზე და დაამატეთ გარკვეული მოცულობა 90% (მოცულობის ფრაქცია) ეთანოლი, აურიეთ

გარკვეული პერიოდის განმავლობაში აურიეთ, რომ სრულად გააფართოვოთ, შემდეგ დაამატეთ გარკვეული რაოდენობით ტუტე და ნელა გაათბეთ, დაამატეთ გარკვეული მოცულობა 2-

ქლოროეთანოლი, ეთერიფიცირებული მუდმივ ტემპერატურაზე გარკვეული პერიოდის განმავლობაში, შემდეგ კი დაამატა დარჩენილი ნატრიუმის ჰიდროქსიდი და 2-ქლოროეთანოლი, რომ გაგრძელდეს ეთერიფიკაცია გარკვეული პერიოდის განმავლობაში. მოპყრობა

რეაქციის დასრულების შემდეგ, განეიტრალეთ მყინვარული ძმარმჟავას გარკვეული რაოდენობით, და ბოლოს გაფილტრეთ შუშის ფილტრით (G3), სარეცხი და მშრალი.

HEMCC- ის მომზადება

3.2.3.4 -ში მომზადებული HEC– ის გამოყენებით, როგორც ნედლეული, ეთანოლი, როგორც რეაქციის საშუალება და ნატრიუმ

HECMC. სპეციფიკური პროცესია: მიიღეთ გარკვეული რაოდენობით HEC, განათავსეთ იგი 100 მლ ოთხკაციან ფლაკონში, შემდეგ კი დაამატეთ გარკვეული მოცულობის გარკვეული რაოდენობა

90% ეთანოლი, მექანიკურად აურიეთ გარკვეული პერიოდის განმავლობაში, რომ იგი სრულად დაარბია, დაამატეთ გარკვეული რაოდენობით ტუტე გათბობის შემდეგ და ნელ -ნელა დაამატეთ

ნატრიუმის ქლორაცეტატი, ეთერიფიკაცია მუდმივ ტემპერატურაზე მთავრდება პერიოდის შემდეგ. რეაქციის დასრულების შემდეგ, განეიტრალება იგი მყინვარული ძმარმჟავით, რომ განეიტრალოს იგი, შემდეგ გამოიყენეთ შუშის ფილტრი (G3)

შეწოვის ფილტრაციის, სარეცხი და გაშრობის შემდეგ.

ცელულოზის ეთერების განწმენდა

ცელულოზის ეთერის მომზადების პროცესში, ზოგიერთი ქვეპროდუქტი ხშირად იწარმოება, ძირითადად, არაორგანული მარილის ნატრიუმის ქლორიდი და ზოგი სხვა

მინარევები. ცელულოზის ეთერის ხარისხის გასაუმჯობესებლად, ჩატარდა მარტივი გაწმენდა ცელულოზის ეთერზე. რადგან ისინი წყალში არიან

არსებობს სხვადასხვა ხსნადობა, ამიტომ ექსპერიმენტი იყენებს ჰიდრატირებული ეთანოლის გარკვეულ მოცულობის ფრაქციას, მომზადებული სამი ცელულოზის ეთერის გასასუფთავებლად.

შეცვლა.

მოათავსეთ ცელულოზის ეთერის ნიმუში, რომელიც მომზადებულია გარკვეული ხარისხით, წვერიში, დაამატეთ გარკვეული რაოდენობით 80% ეთანოლი, რომელიც წინასწარ გაათბეთ 60 ℃ ~ 65 ℃ და შეინარჩუნეთ მექანიკური აჟი 10 ℃. წთ. აიღეთ ზებუნა მშრალად

სუფთა წვერის დროს გამოიყენეთ ვერცხლის ნიტრატი, რომ შეამოწმოთ ქლორიდის იონები. თუ არსებობს თეთრი ნალექი, გაფილტრეთ იგი შუშის ფილტრის საშუალებით და მიიღეთ მყარი

გაიმეორეთ წინა ნაბიჯები სხეულის ნაწილისთვის, სანამ ფილტრატი AgNO3 ხსნარის 1 წვეთის დამატების შემდეგ არ გააჩნია თეთრი ნალექი, ანუ განწმენდა და დაბანა დასრულებულია.

36

შესასვლელად (ძირითადად, რეაქციის ქვეპროდუქტი NaCl) ამოღების მიზნით. შეწოვის ფილტრაციის, გაშრობის, გაგრილების შემდეგ ოთახის ტემპერატურამდე და წონის შემდეგ.

მასა, ზ.

ცელულოზის ეთერების ტესტისა და დახასიათების მეთოდები

ჩანაცვლების ხარისხის განსაზღვრა (DS) და მოლარის შემცვლელი ხარისხი (MS)

DS- ის განსაზღვრა: პირველი, წონა 0.2 გ (ზუსტი 0,1 მგ) გაწმენდილი და გამხმარი ცელულოზის ეთერის ნიმუშისგან, დაითხოვოს იგი

80 მლ გამოხდილი წყალი, აურიეთ მუდმივი ტემპერატურის წყლის აბაზანაში 30 ~ ~ 40 ℃ 10 წუთისთვის. შემდეგ შეცვალეთ გოგირდმჟავას ხსნარით ან NaOH ხსნარით

ხსნარის pH სანამ ხსნარის pH არ გახდება 8. შემდეგ pH მრიცხველის ელექტროდით აღჭურვილი წვერი, გამოიყენეთ გოგირდმჟავას სტანდარტული ხსნარი

ტიტრის ტიტონისთვის, აღვივებს პირობებში, დააკვირდით pH მრიცხველის კითხვას ტიტრირების დროს, როდესაც ხსნარის pH- ის მნიშვნელობა რეგულირდება 3.74,

ტიტრაცია მთავრდება. გაითვალისწინეთ ამ დროისთვის გამოყენებული გოგირდმჟავას სტანდარტული ხსნარის მოცულობა.

თაობა:

ზედა პროტონის ნომრების ჯამი და ჰიდროქსიეთილის ჯგუფი

ზედა პროტონების რაოდენობის თანაფარდობა; I7 არის მეთილენის ჯგუფის მასა ჰიდროქსიეთილის ჯგუფზე

პროტონის რეზონანსული მწვერვალის ინტენსივობა; არის პროტონის რეზონანსული მწვერვალის ინტენსივობა 5 მეთინის ჯგუფისა და ერთი მეთილენის ჯგუფის ცელულოზის გლუკოზის ერთეულზე

თანხა.

სამი ცელულოზის ეთერის ინფრაწითელი დახასიათების ტესტირებისთვის აღწერილი ტესტის მეთოდები CMC, HEC და HEECMC

კანონი

3.2.4.3 XRD ტესტი

რენტგენის დიფრაქციული ანალიზის დახასიათების ტესტი სამი ცელულოზის ეთერის CMC, HEC და HEECMC

აღწერილი ტესტის მეთოდი.

3.2.4.4 H-NMR ტესტირება

HEC- ის H NMR სპექტრომეტრი იზომება Bruker- ის მიერ წარმოებული Avance400 H NMR სპექტრომეტრით.

დეიტერირებული დიმეთილის სულფოქსიდის, როგორც გამხსნელის გამოყენებით, გამოსავალი შემოწმდა თხევადი წყალბადის NMR სპექტროსკოპიით. ტესტის სიხშირე იყო 75.5MHz.

თბილი, გამოსავალი არის 0.5 მლ.

3.3 შედეგები და ანალიზი

3.3.1 CMC მომზადების პროცესის ოპტიმიზაცია

მეორე თავში ამოღებული ფიჭვის ცელულოზის გამოყენებით, როგორც ნედლეული, და ნატრიუმის ქლოროაცეტატის გამოყენებით, როგორც ეთერული აგენტი, მიიღეს ერთი ფაქტორული ექსპერიმენტის მეთოდი,

CMC– ის მომზადების პროცესი ოპტიმიზირებულია, ხოლო ექსპერიმენტის საწყისი ცვლადები დაინიშნა, როგორც ეს მოცემულია ცხრილში 3.3. ქვემოთ მოცემულია HEC მომზადების პროცესი

ხელოვნებაში, სხვადასხვა ფაქტორების ანალიზი.

ცხრილი 3.3 საწყისი ფაქტორების მნიშვნელობები

ფაქტორი საწყისი მნიშვნელობა

ტუტე ტემპერატურა/℃ 40

წინამორბედი ტუტე დრო/სთ 1

წინამორბედი მყარი-თხევადი თანაფარდობა/(გ/მლ) 1:25

წინამორბედი ლიეს კონცენტრაცია/% 40

38

პირველი ეტაპის ეთერიფიკაციის ტემპერატურა/℃ 45

პირველი ეტაპის ეთერიფიკაციის დრო/სთ 1

მეორე ეტაპის ეთერიფიკაციის ტემპერატურა/℃ 70

მეორე ეტაპის ეთერიფიკაციის დრო/სთ 1

ბაზის დოზა ეთერიფიკაციის ეტაპზე/გ 2

ეთერიფიკაციის აგენტის ოდენობა ეთერიფიკაციის ეტაპზე/გ 4.3

ეთერიფიცირებული მყარი-თხევადი თანაფარდობა/(გ/მლ) 1:15

3.3.1.1 სხვადასხვა ფაქტორების გავლენა CMC ჩანაცვლების ხარისხზე წინასწარი მკურნალობის ტუტეების ეტაპზე

1. წინამორბედი ტუტე ტემპერატურის ეფექტი CMC– ის შემცვლელი ხარისხზე

იმისათვის, რომ განვიხილოთ წინამორბედი ტუტე ტემპერატურის გავლენა მიღებულ CMC– ში ჩანაცვლების ხარისხზე, სხვა ფაქტორების, როგორც საწყისი მნიშვნელობების დაფიქსირების შემთხვევაში,

პირობებში განხილულია წინამორბედი ტუტეების ტემპერატურის გავლენა CMC– ის ჩანაცვლების ხარისხზე, ხოლო შედეგები ნაჩვენებია ნახ.

ტუტე ტემპერატურა/℃

წინამორბედი ტუტე ტემპერატურის ეფექტი CMC ჩანაცვლების ხარისხზე

ჩანს, რომ CMC– ის ჩანაცვლების ხარისხი იზრდება წინამორბედის ტუტე ტემპერატურის მატებასთან ერთად, ხოლო ტუტე ტემპერატურა 30 ° C.

ჩანაცვლების ზემოაღნიშნული ხარისხი მცირდება ტემპერატურის მატებასთან ერთად. ეს იმიტომ ხდება, რომ ტუტე ტემპერატურა ძალიან დაბალია, და მოლეკულები ნაკლებად აქტიურია და ვერ ახერხებენ

ეფექტურად გაანადგურეთ ცელულოზის კრისტალური არეალი, რაც ართულებს ეთერიფიკაციის აგენტს ცელულოზის ინტერიერში ეთერიფიკაციის ეტაპზე, ხოლო რეაქციის ხარისხი შედარებით მაღალია.

დაბალი, რის შედეგადაც პროდუქტის ჩანაცვლების უფრო დაბალი ხარისხი. ამასთან, ტუტეების ტემპერატურა არ უნდა იყოს ძალიან მაღალი. ტემპერატურა იზრდება, მაღალი ტემპერატურისა და ძლიერი ტუტეების მოქმედებით,

ცელულოზა მიდრეკილია ჟანგვითი დეგრადაციისკენ, ხოლო პროდუქტის CMC– ის ჩანაცვლების ხარისხი მცირდება.

2. წინამორბედი ტუტეების გავლენა CMC ჩანაცვლების ხარისხზე

იმ პირობით, რომ წინამორბედი ტუტეების ტემპერატურაა 30 ° C და სხვა ფაქტორები არის საწყისი მნიშვნელობები, განიხილება წინამორბედი ტუტეების დრო CMC– ზე.

ჩანაცვლების ეფექტი. ჩანაცვლების ხარისხი

წინამორბედი ტუტე დრო/სთ

წინამორბედი ტუტეების დროზეCMCჩანაცვლების ხარისხი

თავად ნაყარი პროცესი შედარებით სწრაფია, მაგრამ ტუტე ხსნარს სჭირდება ბოჭკოვანი დიფუზიის გარკვეული დრო.

ჩანს, რომ როდესაც ტუტეების დროა 0.5-1.5 სთ, პროდუქტის შემცვლელი ხარისხი იზრდება ტუტეების დროის ზრდით.

მიღებული პროდუქტის ჩანაცვლების ხარისხი ყველაზე მაღალი იყო, როდესაც დრო იყო 1.5 სთ, ხოლო ჩანაცვლების ხარისხი შემცირდა 1.5 საათის შემდეგ დროის ზრდით. ეს შეიძლება

ეს შეიძლება იყოს იმიტომ

პრემიერ სტრუქტურა უფრო მოდუნებულია, იზრდება ეთერიფიკაციის აგენტი და აქტიური საშუალო