1 Aféierung
Am Moment, den Haaptgrond Matière première benotzt an der Virbereedung vuncellulose etherass Koteng, a seng Ausgab geet erof, an de Präis geet och erop;
Desweideren, allgemeng benotzt etherifying Agenten wéi Chloracetic Seier (héich gëfteg) an Ethylenoxid (karzinogenic) sinn och méi schiedlech fir de mënschleche Kierper an d'Ëmwelt. Buch
An dësem Kapitel gëtt d'Kiefe-Cellulose mat enger relativer Rengheet vu méi wéi 90% extrahéiert am zweete Kapitel als Rohmaterial benotzt, an Natriumchloracetat an 2-Chlorethanol ginn als Ersatzspiller benotzt.
Benotzen héich gëfteg chloroacetic sauerem als etherifying Agent, anionicCarboxymethylcellulose (CMC), Net-ionesch Hydroxyethylcellulose goufen virbereet.
Cellulose (HEC) a gemëschte Hydroxyethylcarboxymethylcellulose (HECMC) dräi Celluloseethers. eenzege Faktor
D'Virbereedungstechnike vun dräi Celluloseethere goufen duerch Experimenter an orthogonalen Experimenter optimiséiert, an déi synthetiséiert Celluloseethere goufen duerch FT-IR, XRD, H-NMR, etc.
Fundamental vun der Cellulose-Etherifikatioun
De Prinzip vun der Cellulose-Etherifikatioun kann an zwee Deeler opgedeelt ginn. Den éischten Deel ass den Alkaliséierungsprozess, dat heescht während der Alkaliséierungsreaktioun vun Cellulose,
Gläichméisseg verdeelt an der NaOH-Léisung, schwëllt Pinienzellulose gewalteg ënner der Handlung vu mechanesche Rühren, a mat der Expansioun vum Waasser
Eng grouss Quantitéit vun NaOH kleng Molekülle penetréiert an d'Interieur vu Pinienzellulose, a reagéiert mat den Hydroxylgruppen um Ring vun der Glukosestrukturell Eenheet,
Generéiert Alkalicellulose, den aktiven Zentrum vun der Etherifikatiounsreaktioun.
Den zweeten Deel ass den Etherifikatiounsprozess, dat heescht d'Reaktioun tëscht dem aktive Zentrum an Natriumchloracetat oder 2-Chlorethanol ënner alkalesche Bedéngungen, wat zu
Zur selwechter Zäit wäerten d'Etherifikatiounsmëttel Natriumchloracetat an 2-Chlorethanol och e gewësse Grad Waasser ënner alkalesche Bedéngungen produzéieren.
D'Niewereaktiounen ginn opgeléist fir Natriumglycolat respektiv Ethylenglycol ze generéieren.
2 Konzentréiert Alkali Dekristalliséierung Virbehandlung vu Piniencellulose
Als éischt preparéiert eng gewësse Konzentratioun vun NaOH Léisung mat deioniséiertem Waasser. Dann, bei enger bestëmmter Temperatur, 2g Pinienfaser
De Vitamin gëtt an engem gewësse Volumen vun der NaOH-Léisung opgeléist, fir eng Zäit gerührt an duerno fir d'Benotzung gefiltert.
Instrument Modell Fabrikant
Präzisioun pH Meter
Collector Typ konstant Temperatur Heizung Magnéitescht Rührer
Vakuum Trocknen Uewen
Elektronesch Gläichgewiicht
Zirkuléierend Waasser Typ Multi-Zweck Vakuum Pompel
Fourier Transform Infrarot Spektrometer
Röntgen Diffraktometer
Nuklear Magnéitescht Resonanz Spektrometer
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.
D'Aktien vun der American Thermo Fisher Co., Ltd.
American Thermoelectric Schwäiz ARL Company
Schwäizer Firma BRUKER
35
Virbereedung vun CMCs
Mat Pinienholz Alkali-cellulose virbehandelt duerch konzentréiert Alkali-Dekristalliséierung als Rohmaterial, benotzt Ethanol als Léisungsmëttel a benotzt Natriumchloracetat als Etherifikatioun
CMC mat méi héijer DS gouf virbereet andeems d'Alkali zweemol an d'Etherifying Agent zweemol bäigefüügt gouf. Füügt 2g Pinienholz Alkali-Cellulose an d'Véierhalsfläsch, füügt dann e gewësse Volumen Ethanol-Léisungsmëttel derbäi, a gutt réieren fir 30min
ongeféier, sou datt d'Alkali-Cellulose komplett verspreet ass. Füügt dann eng gewësse Quantitéit Alkali-Agent a Natriumchloracetat fir eng Zäit laang bei enger bestëmmter Etherifikatiounstemperatur ze reagéieren
No der Zäit, eng zweet Zousatz vun alkalesche Agent an Natriumchloracetat gefollegt vun der Etherifikatioun fir eng Zäit. Nodeems d'Reaktioun eriwwer ass, killt of a killt dann of
Neutraliséieren mat enger entspriechender Quantitéit Glacial Essigsäure, dann Saugfilter, wäschen a trocken.
Virbereedung vun HECs
Mat Pinienholz Alkali Cellulose virbehandelt mat konzentréierter Alkali Dekristalliséierung als Rohmaterial, Ethanol als Léisungsmëttel an 2-Chlorethanol als Veretherung
Den HEC mat méi héijer MS gouf virbereet andeems d'Alkali zweemol an d'Etherifying Agent zweemol derbäigesat gouf. Füügt 2g Pinienholz Alkali-Cellulose an eng Véierhalskolbe, a füügt e gewësse Volumen vun 90% (Volumenfraktioun) Ethanol, réieren
Stir fir eng Zäit fir komplett ze verdeelen, füügt dann eng gewësse Quantitéit Alkali derbäi, a lues a lues ophëtzt, füügt e gewësse Volume vun 2-
Chloroethanol, etherified bei konstanter Temperatur fir eng Period vun Zäit, an dann de Rescht Natrium hydroxide an 2-chloroethanol dobäi etherification fir eng Period vun Zäit weider. behandelen
Nodeems d'Reaktioun ofgeschloss ass, neutraliséieren mat enger gewësser Quantitéit Glacialisäure, a schliisslech mat engem Glasfilter (G3) filteren, wäschen a trocken.
Virbereedung vun HEMCC
Benotzt den HEC virbereet am 3.2.3.4 als Rohmaterial, Ethanol als Reaktiounsmedium, an Natriumchloracetat als Veretherungsmëttel fir ze preparéieren
HECMC. De spezifesche Prozess ass: Huelt eng gewësse Quantitéit HEC, setzt se an eng 100 ml véierhals Kolben, a füügt dann eng gewësse Quantitéit u Volumen derbäi.
90% Ethanol, mechanesch réieren fir eng Zäit fir et voll ze verspreet, füügt eng gewësse Quantitéit Alkali no der Heizung derbäi, a lues derbäi
Natriumchloracetat, d'Etherifikatioun bei konstanter Temperatur endet no enger Zäit. Nodeems d'Reaktioun ofgeschloss ass, neutraliséiert se mat Glacialisäure fir se ze neutraliséieren, benotzt dann e Glasfilter (G3)
No der Saugfiltratioun, wäschen an dréchen.
Reinigung vun Celluloseetheren
Am Virbereedungsprozess vu Celluloseether ginn e puer Nebenprodukter dacks produzéiert, haaptsächlech dat anorganescht Salz Natriumchlorid an e puer aner
Gëftstoffer. Fir d'Qualitéit vum Celluloseether ze verbesseren, gouf einfach Reinigung op de kritt Celluloseether duerchgefouert. well se am Waasser sinn
Et gi verschidde Solubilitéit, sou datt d'Experiment eng gewësse Volumenfraktioun vu hydratiséiertem Ethanol benotzt fir déi preparéiert dräi Celluloseetherer ze purifizéieren.
änneren.
Setzt d'Zelluloseetherprobe, déi mat enger gewësser Qualitéit virbereet ass, an engem Becher, füügt eng gewësse Quantitéit vun 80% Ethanol, deen op 60 ℃ ~ 65 ℃ virgeheizt gouf, a behalen mechanesch Rührung bei 60 ℃ ~ 65 ℃ op engem konstante Temperaturheizungsmagnetesche Rührer fir 10 ℃. min. Huelt den Supernatant fir ze dréchen
An engem proppere Becher benotzt Sëlwernitrat fir Chloridionen ze kontrolléieren. Wann et e wäisse Nidderschlag gëtt, filtert et duerch e Glasfilter an huelt de Feststoff
Widderhuelen d'virdrun Schrëtt fir de Kierper Deel, bis de Filtrat no dobäi 1 Tropfen AgNO3 Léisung huet kee wäisse Nidderschlag, dat ass, d'Reinigung an wäschen sinn ofgeschloss.
36
an (haaptsächlech fir d'Reaktiounsbyprodukt NaCl ze läschen). No Saugfiltratioun, Trocknung, Ofkillung op Raumtemperatur a Gewiicht.
mass, g.
Test- a Charakteriséierungsmethoden fir Celluloseethers
Bestëmmung vum Substitutionsgrad (DS) a Molar Degree of Substitution (MS)
Bestëmmung vun DS: Als éischt, waacht 0,2 g (genau op 0,1 mg) vun der gereinegt a gedréchent Celluloseetherprobe, léist et an
80mL destilléiert Waasser, an engem konstante Temperatur Waasserbad bei 30 ℃ ~ 40 ℃ fir 10min gerührt. Dann ajustéieren mat Schwefelsäure Léisung oder NaOH Léisung
pH vun der Léisung bis de pH vun der Léisung 8. Dann an engem Becher mat enger pH Meter Elektrode, benotzt eng Standard Léisung vu Schwefelsäure
Fir ze titréieren, ënner Rührbedingungen, beobachtet de pH Meter Liesen beim Titréieren, wann de pH Wäert vun der Léisung op 3,74 ugepasst ass,
D'Titratioun eriwwer. Notéiert de Volume vun der Schwefelsäure Standardléisung déi zu dëser Zäit benotzt gëtt.
Generatioun:
D'Zomm vun den ieweschte Protonzuelen an der Hydroxyethylgrupp
D'Verhältnis vun der Zuel vun ieweschte Protonen; I7 ass d'Mass vun der Methylengrupp op der Hydroxyethylgrupp
Intensitéit vun der Proton Resonanz Peak; ass d'Intensitéit vum Protonresonanzpeak vu 5 Methingruppen an enger Methylengrupp op der Cellulose-Glukose-Eenheet
Zomm.
D'Testmethoden beschriwwen fir den Infraroutkarakteriséierungstest vun den dräi Celluloseethers CMC, HEC an HEECMC
Gesetz
3.2.4.3 XRD Test
Röntgendiffraktiounsanalyse Charakteriséierungstest vun dräi Celluloseetheren CMC, HEC an HEECMC
d'Testmethod beschriwwen.
3.2.4.4 Testen vun H-NMR
Den H NMR Spektrometer vun HEC gouf vum Avance400 H NMR Spektrometer gemooss vum BRUKER produzéiert.
Mat deuteréierten Dimethylsulfoxid als Léisungsmëttel gouf d'Léisung duerch flësseg Waasserstoff NMR Spektroskopie getest. D'Testfrequenz war 75.5MHz.
Waarm, d'Léisung ass 0,5 ml.
3.3 Resultater an Analyse
3.3.1 Optimisatioun vun CMC Virbereedung Prozess
Mat Hëllef vun der Pinienzellulose extrahéiert am zweete Kapitel als Rohmaterial, a benotzt Natriumchloracetat als Etherifikatiounsmëttel, gouf d'Methode vum Single Faktor Experiment ugeholl,
D'Virbereedung Prozess vun CMC war optimiséiert, an der éischter Verännerlechen vun der Experimenter sech wéi an Table 3.3 gewisen. Déi folgend ass den HEC Virbereedungsprozess
An der Konscht, d'Analyse vu verschiddene Faktoren.
Dësch 3.3 Ufank Faktor Wäerter
Faktor Ufankswäert
Pretreatment alkalizing Temperatur / ℃ 40
Pretreatment Alkaliséierungszäit / h 1
Virbehandlung fest-flësseg Verhältnis / (g / ml) 1:25
Virbehandlung Lue Konzentratioun/% 40
38
Déi éischt Stuf etherification Temperatur / ℃ 45
Éischt Stuf Veretherungszäit / h 1
Zweet Stuf etherification Temperatur / ℃ 70
Zweet Stuf etherification Zäit / h 1
Basisdosis an der Etherifikatiounsstadium / g 2
Betrag vun etherifying Agent an etherification Etapp / g 4.3
Etherifizéiert Feststoff-Flësseg Verhältnis/(g/ml) 1:15
3.3.1.1 Afloss vu verschiddene Faktoren op CMC Substitutiounsgrad an der Pretreatment Alkaliséierungsstadium
1. Den Effet vun der Pretreatment Alkaliséierungstemperatur op der Substitutiounsgrad vu CMC
Fir den Effekt vun der Virbehandlungsalkaliséierungstemperatur op de Substitutiounsgrad an der kritt CMC ze berücksichtegen, am Fall vun anere Faktoren als initial Wäerter ze fixéieren,
Ënnert de Konditioune gëtt den Effekt vun der Pretreatmentalkalisatiounstemperatur op CMC Substitutiounsgrad diskutéiert, an d'Resultater ginn an der Fig.
Pretreatment alkalizing Temperatur / ℃
Effekt vun der Pretreatment alkalizing Temperatur op CMC Substitutiounsgrad
Et kann gesi ginn datt de Grad vun der Substitutioun vu CMC mat der Erhéijung vun der Pretreatmentalkaliséierungstemperatur eropgeet, an d'Alkaliséierungstemperatur ass 30 °C.
Déi uewe genannte Substitutiounsgraden falen mat der Erhéijung vun der Temperatur erof. Dëst ass well d'Alkaliséierungstemperatur ze niddreg ass, an d'Moleküle manner aktiv sinn an net fäeg sinn
Effektiv zerstéiert d'kristallin Gebitt vun der Cellulose, wat et schwéier mécht fir den Etherifizéierungsmëttel an d'Bannen vun der Cellulose an der Etherifikatiounsstadie anzeginn, an de Reaktiounsgrad ass relativ héich.
niddereg, wat zu engem nidderegen Grad vun der Produktsubstitutioun resultéiert. Allerdéngs sollt d'Alkaliséierungstemperatur net ze héich sinn. Wéi d'Temperatur eropgeet, ënner der Handlung vun héijer Temperatur a staarker Alkali,
Cellulose ass ufälleg fir oxidativ Degradatioun, an de Grad vun der Substitutioun vum Produkt CMC fällt erof.
2. Afloss vun pretreatment alkalinization Zäit op CMC Substitutioun Grad
Ënnert der Bedingung datt d'Virbehandlungsalkaliséierungstemperatur 30 ° C ass an aner Faktoren sinn d'initial Wäerter, gëtt den Effekt vun der Pretreatment Alkaliséierungszäit op CMC diskutéiert.
Den Effet vun Substitutioun. Grad vun Substitutioun
Pretreatment alkalizing Zäit / h
Effet vun pretreatment alkalinization Zäit opCMCSubstitutiounsgrad
De Bulkprozess selwer ass relativ séier, awer d'Alkaliléisung brauch eng gewëssen Diffusiounszäit an der Faser.
Et kann gesi ginn datt wann d'Alkaliséierungszäit 0,5-1,5h ass, erhéicht de Substitutiounsgrad vum Produkt mat der Erhéijung vun der Alkaliséierungszäit.
De Grad vun der Substitutioun vum kritt Produkt war den héchsten wann d'Zäit 1.5h war, an de Grad vun der Substitution ass mat der Erhéijung vun der Zäit no 1.5h erofgaang. Dëst kann
Et kann sinn, well am Ufank vun der Alkaliséierung, mat der Verlängerung vun der Alkaliséierungszäit, d'Infiltratioun vun Alkali op Zellulose méi genuch ass, sou datt d'Faser
D'Haaptstruktur ass méi entspaant, erhéicht den etherifying Agent an dat aktive Medium
Post Zäit: Apr-26-2024