1 소개
현재, 제조에 사용 된 주요 원료셀룰로오스 에테르면화이며 생산량이 감소하고 가격도 상승하고 있습니다.
더욱이, 클로로 아세트산 (고독성) 및 에틸렌 옥사이드 (발암 성)와 같은 일반적으로 사용되는 에테르 화 제제는 또한 인체와 환경에 더 해 롭다. 책
이 장에서, 두 번째 장에서 추출 된 90% 이상의 상대 순도를 갖는 소나무 셀룰로오스는 원료로 사용되며, 클로로 아세테이트와 2- 클로로 에탄올은 대체물로 사용된다.
고독성 클로로 아세트산을 에테르 화 제제, 음이온 성으로 사용합니다카르복시 메틸 셀룰로오스 (CMC)비 이온 히드 록시 에틸 셀룰로오스를 제조 하였다.
셀룰로스 (HEC) 및 혼합 하이드 록시 에틸 카르복시 메틸 셀룰로오스 (HECMC) 3 셀룰로오스 에테르. 단일 요인
3 개의 셀룰로스 에테르의 제조 기술은 실험 및 직교 실험을 통해 최적화되었고, 합성 된 셀룰로오스 에테르는 FT-IR, XRD, H-NMR 등에 의해 특성화되었다.
셀룰로오스 에테르 화의 기초
셀룰로오스 에테르 화의 원리는 두 부분으로 나눌 수 있습니다. 첫 번째 부분은 알칼리화 과정, 즉 셀룰로오스의 알칼리화 반응 동안,
NaOH 용액에 골고루 분산 된 소나무 셀룰로오스는 기계적 교반의 작용하에 폭력적으로 팽창하고 물의 팽창으로 팽창합니다.
다량의 NaOH 소분자가 소나무 셀룰로오스의 내부로 침투하여 포도당 구조 단위의 고리에서 하이드 록 실기와 반응했습니다.
에테르 화 반응의 활성 중심 인 알칼리 셀룰로오스를 생성한다.
두 번째 부분은 에테르 화 과정, 즉 알칼리성 조건 하에서 활성 중심과 클로로 아세테이트 나트륨 또는 2- 클로로 에탄올 사이의 반응으로
동시에, 에테르 화 제제 나트륨 클로로 아세테이트 및 2- 클로로 에탄올은 또한 알칼리성 조건 하에서 어느 정도의 물을 생성 할 것이다.
부작용은 각각 나트륨 글리콜 레이트 및 에틸렌 글리콜을 생성하도록 해결된다.
2 소나무 셀룰로오스의 농축 알칼리 암호 결정화 전처리
먼저, 탈 이온수로 특정 농도의 NAOH 용액을 준비하십시오. 그런 다음 특정 온도에서 2g의 소나무 섬유
비타민은 특정 부피의 NAOH 용액에 용해되고 일정 기간 동안 교반 된 다음 사용하기 위해 여과된다.
기기 모델 제조업체
정밀 pH 미터
수집기 유형 일정한 온도 가열 자기 교반기
진공 건조 오븐
전자 균형
순환 물 타입 다목적 진공 펌프
푸리에 변환 적외선 분광계
X- 선 회절 계
핵 자기 공명 분광계
Hangzhou Aolilong Instrument Co., Ltd.
Hangzhou Huichuang Instrument Equipment Co., Ltd.
상하이 징선 실험 장비 주식회사, Ltd.
Mettler Toledo Instruments (Shanghai) Co., Ltd.
Hangzhou David Science and Education Instrument Co., Ltd.
American Thermo Fisher Co., Ltd.
American Thermoelectric Switzerland Arl Company
스위스 회사 Bruker
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CMC의 준비
원료로서 농축 된 알칼리 암분열 화에 의해 전처리 된 소나무 알칼리 셀룰로오스 사용, 에탄올을 용매로 사용하고 에테르 화로서 염소 아세테이트를 사용한다.
더 높은 DS를 갖는 CMC는 알칼리를 두 번 첨가하고 에테르 화 제제를 두 번 첨가함으로써 제조되었다. 소나무 목재 알칼리 셀룰로오스 2g를 4 차 플라스크에 넣고 특정 부피의 에탄올 용매를 추가하고 30 분 동안 잘 저어줍니다.
알칼리 셀룰로오스가 완전히 분산되도록. 그런 다음 특정 에테르 화 온도에서 일정량의 알칼리 제 및 나트륨 클로로 아세테이트를 추가하십시오.
시간이 지남에 따라, 알칼리성 제 및 염소 아코세테이트의 두 번째 첨가에 이어 일정 기간 동안 에테르 화에 이어집니다. 반응이 끝나면 식히고 식히고
적절한 양의 빙하 아세트산으로 중화 한 다음 흡입 필터, 세척 및 건조.
HEC의 준비
원료로서 농축 된 알칼리 암분열로 전처리 된 소나무 알칼리 셀룰로오스 사용 용매로서의 에탄올 및 에테르 화로서 2- 클로로 에탄올
Alkali를 두 번 첨가하고 에테르 화제를 두 번 첨가하여 MS가 더 높은 HEC를 준비 하였다. 소나무 우드 알칼리 셀룰로오스 2g를 4 차 플라스크에 첨가하고 90% (부피 분획) 에탄올을 첨가하고 저어줍니다.
일정 시간 동안 저어 완전히 분산 된 다음 일정량의 알칼리를 추가 한 다음 천천히 가열하고 특정 부피의 2를 추가하십시오.
클로로 에탄올, 일정 기간 동안 일정한 온도에서 에테르 화 된 후, 나머지 수산화 나트륨 및 2- 클로로 에탄올을 첨가하여 일정 기간 동안 에테르 화를 계속 하였다. 대하다
반응이 완료된 후, 일정량의 빙하 아세트산으로 중화시키고 마지막으로 유리 필터 (G3), 세척 및 건조로 필터링합니다.
HEMCC의 준비
HEC 사용 3.2.3.4에서 원료로, 반응 매질로서의 에탄올, 그리고 클로로 아세테이트 나트륨을 준비하기위한 에테나링 제로 사용
HECMC. 특정 프로세스는 다음과 같습니다. 일정량의 HEC를 가져 가서 100ml 4 차 플라스크에 넣은 다음 일정량의 볼륨을 추가하십시오.
90% 에탄올, 일정 기간 동안 기계적으로 저어 완전히 분산시키고 가열 후 일정량의 알칼리를 추가하고 천천히 추가합니다.
클로로 아세테이트 나트륨, 일정한 온도에서의 에테르 화는 일정 시간 후에 끝납니다. 반응이 완료된 후 빙하 아세트산으로 중화하여이를 중화 한 다음 유리 필터 (G3)를 사용하십시오.
흡입 여과 후, 세척 및 건조.
셀룰로오스 에테르의 정제
셀룰로오스 에테르의 제조 과정에서 일부 부산물은 종종 무기 염산 나트륨 클로라이드 및 기타
불순물. 셀룰로오스 에테르의 품질을 향상시키기 위해, 수득 된 셀룰로오스 에테르에서 간단한 정제를 수행 하였다. 그들은 물에 있기 때문에
상이한 용해도가 있으므로, 실험은 제조 된 3 개의 셀룰로오스 에테르를 정제하기 위해 수화 된 에탄올의 특정 부피 분율을 사용한다.
변화.
비이커에 특정 품질로 제조 된 셀룰로오스 에테르 샘플을 배치하고, 60 ~ 65 ℃로 예열 된 일정량의 80% 에탄올을 추가하고, 10 ℃의 일정한 온도 가열 자기 교반기에서 60 ℃ ~ 65 ℃에서 기계적 교반을 유지합니다. 최소 상청액을 마르십시오
깨끗한 비이커에서는 질산은을 사용하여 염화물 이온을 확인하십시오. 흰색 침전물이 있으면 유리 필터를 통해 필터링하고 고체를 가져옵니다.
1 방울의 AGNO3 용액을 첨가 한 후 여과 액에 흰색 침전물이 없을 때까지 신체 부위의 이전 단계를 반복하십시오. 즉, 정제 및 세척이 완료됩니다.
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(주로 반응 부산물 NaCl을 제거하기 위해). 흡입 여과 후, 건조, 실온으로의 냉각 및 무게.
질량, g.
셀룰로오스 에테르에 대한 시험 및 특성화 방법
치환 정도 (DS) 및 몰 치환도 (MS)의 결정
DS의 결정 : 먼저 정제 및 건조 된 셀룰로오스 에테르 샘플의 0.2g (0.1 mg)의 무게는
증류수 80ml, 일정한 온도 수조에서 30 ℃에서 10 분 동안 교반했다. 그런 다음 황산 용액 또는 NAOH 용액으로 조정하십시오
용액의 pH가 8이 될 때까지 용액의 pH. 그런 다음 pH 미터 전극이 장착 된 비이커에서 황산의 표준 용액을 사용하십시오.
적정 조건에서 적정 조건에서 용액의 pH 값이 3.74로 조정될 때 적정하는 동안 pH 미터 판독 값을 관찰합니다.
적정이 끝납니다. 현재 사용 된 황산 표준 용액의 부피에 주목하십시오.
세대:
상단 양성자 수와 하이드 록시 에틸 그룹의 합
상부 양성자 수의 비율; I7은 하이드 록시 에틸 그룹의 메틸렌기의 질량입니다.
양성자 공명 피크의 강도; 셀룰로오스 포도당에서 5 개의 메틴 기의 양성자 공명 피크 및 1 개의 메틸렌기의 강도는
합집합.
3 개의 셀룰로오스 에테르 CMC, HEC 및 HEECMC의 적외선 특성화 테스트에 대해 기술 된 시험 방법
법
3.2.4.3 XRD 테스트
3 개의 셀룰로오스 에테르 CMC, HEC 및 HEECMC의 X- 선 회절 분석 특성화 테스트
설명 된 테스트 방법.
3.2.4.4 H-NMR 테스트
HEC의 H NMR 분광계는 Bruker에 의해 생성 된 Avance400 H NMR 분광계에 의해 측정되었다.
용매로서 중수 된 디메틸 설폭 사이드를 사용하여, 용액을 액체 수소 NMR 분광법에 의해 시험 하였다. 시험 주파수는 75.5MHz였다.
따뜻한 용액은 0.5ml입니다.
3.3 결과 및 분석
3.3.1 CMC 준비 과정의 최적화
두 번째 장에서 추출한 소나무 셀룰로오스를 원료로 사용하고, 에테르 화 제로 클로로 아세테이트 나트륨을 사용하여, 단일 인자 실험의 방법이 채택되었다.
CMC의 제조 과정은 최적화되었고, 실험의 초기 변수는 표 3.3에 도시 된 바와 같이 설정되었다. 다음은 HEC 준비 과정입니다
예술에서 다양한 요인의 분석.
표 3.3 초기 요인 값
요인 초기 값
전처리 알칼리 온도/℃ 40
전처리 알칼리화 시간/h 1
전처리 고체-액체 비율/(g/ml) 1:25
전처리 가이 농도/% 40
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첫 번째 단계 에테르 화 온도/℃ 45
1 단계 에테르 화 시간/h 1
2 단계 에테르 화 온도/℃ 70
두 번째 단계 에테르 화 시간/h 1
에테르 화 단계/g 2의 기본 투여 량
에테르 화 단계/g 4.3에서 에테르 화 제제의 양
에테르 화 된 고체-액체 비율/(g/ml) 1:15
3.3.1.1 전처리 알칼리화 단계에서 CMC 치환 정도에 대한 다양한 요인의 영향
1. 전처리 알칼리화 온도가 CMC의 치환 정도에 미치는 영향
다른 요인을 초기 값으로 고정하는 경우, 수득 된 CMC의 치환 정도에 대한 전처리 알칼리화 온도의 효과를 고려하기 위해
조건 하에서, CMC 치환 정도에 대한 전처리 알칼리화 온도의 효과가 논의되고, 결과는도 1에 도시되어있다.
전처리 알칼리화 온도/℃
전처리 알칼리화 온도가 CMC 치환 정도에 미치는 영향
전처리 알칼리화 온도의 증가에 따라 CMC의 치환 정도가 증가하고 알칼리화 온도는 30 ℃임을 알 수있다.
온도가 증가함에 따라 상기 치환 정도는 감소합니다. 알칼리성 온도가 너무 낮고 분자가 덜 활성화되어
셀룰로오스의 결정질 영역을 효과적으로 파괴하여 에테르화 제가 에테르 화 단계에서 셀룰로오스의 내부로 들어가기가 어렵고, 반응의 정도는 비교적 높다.
낮은 수준의 생성물 대체를 초래합니다. 그러나 알칼리화 온도가 너무 높아서는 안됩니다. 온도가 증가함에 따라 고온과 강한 알칼리의 작용 하에서
셀룰로오스는 산화성 분해가 발생하기 쉽고, 생성물 CMC의 치환 정도는 감소한다.
2. 전처리 알칼리화 시간 CMC 치환 학위에 미치는 영향
전처리 알칼리화 온도가 30 ° C이고 다른 요인이 초기 값이며, CMC에 대한 전처리 알칼리화 시간의 영향에 대해 논의합니다.
대체의 효과. 대체 정도
전처리 알칼리화 시간/h
전처리 알칼리화 시간의 효과CMC대체 학위
벌킹 공정 자체는 비교적 빠르지 만 알칼리 용액은 섬유에서 특정 확산 시간이 필요합니다.
알칼리화 시간이 0.5-1.5H 일 때, 알칼리화 시간이 증가함에 따라 생성물의 치환 정도가 증가 함을 알 수있다.
수득 된 생성물의 대체 정도는 시간이 1.5h 일 때 가장 높았으며, 1.5H 이후의 시간 증가에 따라 치환 정도가 감소 하였다. 이것은 할 수 있습니다
알칼리화가 시작될 때 알칼리화 시간의 연장에 따라 알칼리에 셀룰로오스에 대한 침투가 더 충분하므로 섬유질이 더 충분하기 때문일 수 있습니다.
프라임 구조는 더 편안하여 에테르화 제와 활성 매체가 증가합니다.
후 시간 : 4 월 26-2024 년