1 Киришүү
Азыркы учурда даярдоодо негизги сырьё болуп саналатцеллюлоза эфирипахта болуп саналат, анын өндүрүшү төмөндөп, баасы да өсүүдө;
Мындан тышкары, көбүнчө хлорассус кислотасы (өтө уулуу) жана этилен кычкылы (канцерогендик) сыяктуу кеңири колдонулуучу эфирдик агенттер адамдын организмине жана айлана-чөйрөгө көбүрөөк зыян келтирет. Китеп
Бул главада чийки зат катары экинчи бөлүмдө алынган салыштырмалуу тазалыгы 90%дан жогору карагайдын целлюлозасы колдонулат, ал эми алмаштыруучу зат катары натрий хлорацетаты жана 2-хлорэтанол колдонулат.
Этерификациялоочу агент катары өтө уулуу хлорассус кислотасын колдонуу, аниондуккарбоксиметил целлюлоза (CMC), иондук эмес гидроксиэтил целлюлоза даярдалды.
Целлюлоза (HEC) жана аралаш гидроксиэтил карбоксиметил целлюлоза (HECMC) үч целлюлоза эфири. жалгыз фактор
Үч целлюлоза эфирин даярдоо ыкмалары эксперименттердин жана ортогоналдык эксперименттердин жардамы менен оптималдаштырылган, ал эми синтезделген целлюлоза эфирлери FT-IR, XRD, H-NMR ж.б.
Целлюлозанын эфирификациясынын негиздери
Целлюлозаны эфирлештирүү принциби эки бөлүккө бөлүнөт. Биринчи бөлүгү - алкализация процесси, башкача айтканда, целлюлозанын щелочтуу реакциясы учурунда,
NaOH эритмесинде бирдей дисперстүү болгон карагайдын целлюлозасы механикалык аралаштыруу жана суунун кеңейиши менен катуу шишип кетет.
Көп сандагы NaOH майда молекулалары карагайдын целлюлозасынын ичине кирип, глюкозанын структуралык бирдигинин шакекчесиндеги гидроксил топтору менен реакцияга кирет.
Этерификация реакциясынын активдүү борбору болгон щелочтук целлюлозаны пайда кылат.
Экинчи бөлүгү этерификация процесси, башкача айтканда щелочтук шарттарда активдүү борбор менен натрий хлорацетаты же 2-хлорэтанол ортосундагы реакция, натыйжада
Ошол эле учурда, эфирдик агент натрий хлороацетат жана 2-хлорэтанол да щелочтуу шарттарда белгилүү бир даражада суу чыгарат.
Терс реакциялар натрий гликолатын жана этиленгликолду пайда кылуу үчүн чечилет.
2 Карагайдын целлюлозасынын концентрацияланган щелочтук декристаллизациясы
Биринчиден, NaOH эритмесинин белгилүү бир концентрациясын деионизацияланган суу менен даярдаңыз. Андан кийин, белгилүү бир температурада, карагай була 2г
Витамин белгилүү көлөмдөгү NaOH эритмесинде эритип, бир канча убакыт аралаштырып, андан кийин колдонуу үчүн фильтрлейт.
Прибор моделин өндүрүүчүсү
Тактык рН метр
Коллектордук типтеги туруктуу температурадагы жылытуу магниттик аралаштыргыч
Вакуум кургатуу меши
Электрондук баланс
Айланма суу түрү көп максаттуу вакуумдук насос
Фурье трансформациясынын инфракызыл спектрометри
Рентгендик дифрактометр
Ядролук магниттик-резонанстык спектрометр
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.
Америкалык Thermoelectric Switzerland ARL компаниясы
Швейцариялык компания BRUKER
35
ЖМБны даярдоо
Чийки зат катары концентраттык щелочту декристаллизациялоо жолу менен алдын ала иштетилген карагай жыгачын щелочтук целлюлозаны колдонуу, эриткич катары этанолду жана эфирлештирүү катары натрий хлорацетатын колдонуу
DS жогору болгон ЖМБ щелочту эки жолу жана эфирдик агентти эки жолу кошуу менен даярдалган. Төрт моюндуу колбага 2 г карагайдын щелочтуу целлюлозасын кошуп, андан соң белгилүү бир көлөмдөгү этанол эриткичти кошуп, 30 мүнөт жакшылап аралаштырыңыз.
жөнүндө, щелочтук целлюлоза толугу менен дисперстүү болот. Андан кийин белгилүү бир этерификация температурасында белгилүү бир убакыт аралыгында реакцияга өтүү үчүн белгилүү өлчөмдө щелочтук агент жана натрий хлорацетатын кошуңуз.
Убакыттын өтүшү менен щелочтук агент жана натрий хлорацетаты экинчи жолу кошулуп, андан кийин белгилүү бир убакытка этерификация жүргүзүлөт. Реакция аяктагандан кийин, муздатып, муздатып, андан кийин
Мөңгү уксус кислотасынын тиешелүү өлчөмү менен нейтралдаштырат, андан кийин соруп чыпкалап, жууп, кургатат.
ЖАКтарды даярдоо
Чийки зат катары концентраттык щелочту декристаллизациялоо менен алдын ала иштетилген карагай жыгачын щелочтук целлюлозаны, эриткич катары этанолду жана эфирлештирүү катары 2-хлорэтанолду колдонуу
Жогорку MS менен HEC эки жолу щелочту жана эки жолу эфирдик агентти кошуу менен даярдалган. Төрт моюндуу колбага 2 г карагайдын щелочтуу целлюлозасын кошуп, белгилүү бир көлөмдөгү 90% (көлөмдүк фракция) этанолду кошуп, аралаштырыңыз.
Толук тараш үчүн бир аз убакыт аралаштырып, андан соң белгилүү өлчөмдө щелочту кошуп, акырындык менен ысытып, белгилүү бир көлөмдө 2-
Хлорэтанол, белгилүү бир убакытка туруктуу температурада эфирге айландырылат, андан кийин калган натрий гидроксиди жана 2-хлорэтанол кошулуп, белгилүү бир убакытка этерификацияны улантышат. мамиле кылуу
Реакция аяктагандан кийин мөңгү уксус кислотасынын белгилүү бир өлчөмү менен нейтралдаштырып, аягында айнек фильтр (G3) менен чыпкалап, жууп, кургатат.
HEMCC даярдоо
Даярдоо үчүн чийки зат катары 3.2.3.4-пунктта даярдалган HECти, реакция чөйрөсү катары этанолду жана натрий хлорацетатын эфирлештирүүчү агент катары колдонуу
HECMC. Конкреттүү процесс: белгилүү бир өлчөмдөгү HEC алып, аны 100 мл төрт моюндуу колбага салып, андан кийин белгилүү бир көлөмдү кошуңуз.
90% этанол, механикалык түрдө аны толугу менен чачыратуу үчүн бир нече убакытка чейин аралаштырыңыз, ысыткандан кийин белгилүү бир өлчөмдө щелочту кошуп, акырындык менен кошуңуз.
Натрий хлорацетаты, туруктуу температурада эфирдештирүү бир канча убакыт өткөндөн кийин аяктайт. Реакция аяктагандан кийин, аны нейтралдаштыруу үчүн мөңгү уксус кислотасы менен нейтралдаштырыңыз, андан кийин айнек чыпкасын (G3) колдонуңуз.
Сорулгандан кийин чыпкалоо, жууп, кургатуу.
Целлюлоза эфирлерин тазалоо
Целлюлоза эфирин даярдоо процессинде көбүнчө кээ бир кошумча продуктулар, негизинен органикалык эмес туз натрий хлориди жана кээ бир башка заттар өндүрүлөт.
аралашмалар. Целлюлоза эфиринин сапатын жакшыртуу максатында алынган целлюлоза эфиринде жөнөкөй тазалоо жүргүзүлгөн. анткени алар сууда
Ар кандай эригичтиги бар, ошондуктан эксперимент даярдалган үч целлюлоза эфирин тазалоо үчүн гидратталган этанолдун белгилүү көлөмдүк бөлүгүн колдонот.
өзгөртүү.
Белгилүү бир сапатта даярдалган целлюлоза эфиринин үлгүсүн стаканга салып, 60 ℃ ~ 65 ℃ чейин ысытылган 80% этанолдун белгилүү бир өлчөмүн кошуп, туруктуу температурадагы магниттик аралаштыргычта 60 ℃ ~ 65 ℃ механикалык аралаштырууну сактаңыз. 10 ℃ үчүн. мин. Кургатуу үчүн супернатантты алыңыз
Таза стакандын ичинде хлорид иондорунун бар-жоктугун текшерүү үчүн күмүш нитратын колдонуңуз. Эгерде ак чөкмө болсо, аны айнек фильтрден чыпкалап, катуу затты алыңыз
1 тамчы AgNO3 эритмеси кошулгандан кийин фильтратта ак чөкпөй калмайынча, башкача айтканда, тазалоо жана жууп бүткүчө, дене бөлүгү үчүн мурунку кадамдарды кайталаңыз.
36
ичине (негизинен реакциянын кошумча продуктусун алып салуу үчүн NaCl). Сорулуп чыпкалоодон кийин кургатуу, бөлмө температурасына чейин муздатуу жана таразалоо.
масса, г.
Целлюлоза эфирлери үчүн сыноо жана мүнөздөмө ыкмалары
Алмашуу даражасын аныктоо (DS) жана алмаштыруунун молярдык даражасын (MS)
DSти аныктоо: Биринчиден, тазаланган жана кургатылган целлюлоза эфиринин үлгүсүнүн 0,2 г (0,1 мг чейин так) таразага тартып, аны
80 мл дистилденген суу, 30℃ ~ 40 ℃ туруктуу температурадагы суу мончосунда 10 мүнөт аралаштырылат. Андан кийин күкүрт кислотасынын эритмеси же NaOH эритмеси менен жөнгө салыңыз
эритменин рН 8 болгончо эритменин рН. Андан кийин рН өлчөгүч электрод менен жабдылган стаканга күкүрт кислотасынын стандарттуу эритмеси колдонулат.
Титрлөө үчүн, аралаштыруу шартында, титрлөө учурунда эритменин рН мааниси 3,74кө туураланганда рН метрдин көрсөткүчүн байкаңыз,
Титрлөө аяктайт. Ушул убакта колдонулган күкүрт кислотасынын стандарттуу эритмесинин көлөмүнө көңүл буруңуз.
Муун:
Жогорку протон сандары менен гидроксиэтил тобунун суммасы
Жогорку протондордун санынын катышы; I7 - гидроксиэтил тобундагы метилен тобунун массасы
Протондук резонанстын чокусунун интенсивдүүлүгү; целлюлоза глюкоза бирдигинде 5 метин тобунун жана бир метилен тобунун протон-резонанстык чокусунун интенсивдүүлүгү
Сум.
Үч целлюлоза эфиринин CMC, HEC жана HEECMC инфракызыл мүнөздөмөлөрүн сыноо үчүн сүрөттөлгөн сыноо ыкмалары
Мыйзам
3.2.4.3 XRD тести
CMC, HEC жана HEECMC үч целлюлоза эфиринин рентгендик дифракциялык анализинин мүнөздөмөсү
сыноо ыкмасы сүрөттөлгөн.
3.2.4.4 H-NMR тестирлөө
HECтин H ЯМР спектрометри BRUKER тарабынан чыгарылган Avance400 H ЯМР спектрометри менен өлчөнгөн.
Эриткич катары дейтерацияланган диметил сульфоксиди колдонуу менен, эритме суюк суутек ЯМР спектроскопиясы менен сыналган. Сыноо жыштыгы 75,5 МГц болгон.
Жылуу, эритме 0,5 мл.
3.3 Жыйынтыктар жана талдоо
3.3.1 ЖМБны даярдоо процессин оптималдаштыруу
Экинчи бөлүмдө алынган карагайдын целлюлозасын чийки зат катары жана натрий хлорацетатын эфирлештирүүчү зат катары колдонуу менен бир фактордук эксперимент ыкмасы кабыл алынган.
ЖМБны даярдоо процесси оптималдаштырылган жана эксперименттин баштапкы өзгөрмөлөрү 3.3-таблицада көрсөтүлгөндөй коюлган. Төмөндө ЖЭК даярдоо процесси болуп саналат
Искусстводо ар кандай факторлордун анализи.
Таблица 3.3 Баштапкы факторлордун маанилери
Фактордун баштапкы мааниси
Алдын ала дарылоо щелочтуу температурасы/℃ 40
Алдын ала тазалоонун щелочтуу убактысы/саат 1
Алдын ала дарылоо катуу-суюктук катышы/(г/мл) 1:25
Алдын ала дарылоо лайдын концентрациясы/% 40
38
Биринчи этап этерификация температурасы/℃ 45
Биринчи этаптагы этерификация убактысы/саат 1
Экинчи этап этерификация температурасы/℃ 70
Экинчи этап этерификация убактысы/саат 1
Этерификация стадиясында негизги дозасы/г 2
Эфирдештирүү стадиясында этерификациялоочу агенттин саны/г 4.3
Эфирленген катуу-суюктук катышы/(г/мл) 1:15
3.3.1.1 Ар кандай факторлордун ЖМБны алмаштыруунун даражасына таасири.
1. Алдын ала алкалдаштыруу температурасынын ЖМБнын алмаштыруу даражасына тийгизген таасири
Алынган ЖМБдагы алмаштыруунун даражасына тазалоодон алдын ала алкалдаштыруу температурасынын таасирин кароо үчүн, башка факторлорду баштапкы маанилер катары белгилеген учурда,
Шарттарда алдын ала тазалоонун алкализация температурасынын ЖМБны алмаштыруу даражасына тийгизген таасири талкууланып, натыйжалар сүрөттө көрсөтүлгөн.
Алдын ала дарылоо щелочтуу температурасы/℃
Алдын ала тазалоонун щелочтуу температурасынын ЖМБны алмаштыруу даражасына тийгизген таасири
Көрүнүп тургандай, ЖМБнын алмаштыруу даражасы алдын ала тазалоонун щелочтуу температурасынын жогорулашы менен жогорулайт, ал эми алкалдаштыруу температурасы 30 °C.
Жогорудагы алмаштыруу даражалары температуранын жогорулашы менен төмөндөйт. Себеби алкалдаштыруучу температура өтө төмөн, ал эми молекулалар азыраак активдүү жана иштей албайт
Целлюлозанын кристаллдык аймагын эффективдүү жок кылат, бул этерификациялоочу агенттин целлюлозанын ичине этерификация стадиясында киришин кыйындатат жана реакциянын деңгээли салыштырмалуу жогору.
төмөн, натыйжада продукт алмаштыруунун төмөнкү даражасы. Бирок, алкалдаштыруу температурасы өтө жогору болбошу керек. Температура жогорулаган сайын, жогорку температуранын жана күчтүү щелочтун таасири астында,
Целлюлоза кычкылдануу деградациясына жакын болуп, ЖМБ продуктунун алмаштыруу даражасы төмөндөйт.
2. ЖМБны алмаштыруу даражасына алдын ала щелочизация убакытынын таасири
Алдын ала алкалдаштыруу температурасы 30 °C болгон шартта жана башка факторлор баштапкы маанилер болуп саналат, ЖМБга алдын ала щелочташтыруу убактысынын таасири талкууланат.
Алмаштыруу эффектиси. Алмаштыруу даражасы
Алдын ала дарылоо щелочкалоо убактысы/саат
Алдын ала алкализациялоо убактысынын таасириЖМБалмаштыруу даражасы
Көбөйтүү процессинин өзү салыштырмалуу тез, бирок щелоч эритмеси буладагы белгилүү бир диффузиялык убакытты талап кылат.
Алкалдаштыруу убактысы 0,5-1,5 саат болгондо, алкализация убактысынын көбөйүшү менен продуктунун алмаштыруу даражасы жогорулай турганын көрүүгө болот.
Алынган продуктунун алмаштыруу даражасы убакыт 1,5 саат болгондо эң жогорку болгон, ал эми алмаштыруу даражасы 1,5 сааттан кийин убакыттын өсүшү менен төмөндөгөн. Бул болот
Алкализациянын башталышында щелочтун целлюлозага инфильтрациясы жетиштүү болгондуктан, була
Эфирдик агентти жана активдүү чөйрөнү көбөйтүп, негизги структурасы жайыраак болот
Посттун убактысы: 26-2024-апрель