1 Ievads
Šobrīd galvenā izejviela, ko izmanto, gatavojotcelulozes ēterisir kokvilna, un tās izlaide samazinās, un cena arī aug;
Turklāt plaši izmantotie ēterēšanas līdzekļi, piemēram, hloretiķskābe (ļoti toksiska) un etilēnoksīds (kancerogēns), arī ir daudz kaitīgāki cilvēka ķermenim un videi. Grāmata
Šajā nodaļā par izejvielu tiek izmantota priedes celuloze ar relatīvo tīrību virs 90%, kas ekstrahēta otrajā nodaļā, bet kā aizstājēji tiek izmantoti nātrija hloracetāts un 2-hloretanols.
Izmantojot ļoti toksisku hloretiķskābi kā ēterēšanas līdzekli, anjonukarboksimetilceluloze (CMC), tika sagatavota nejonu hidroksietilceluloze.
Celuloze (HEC) un jaukta hidroksietilkarboksimetilceluloze (HECMC) trīs celulozes ēteri. viens faktors
Trīs celulozes ēteru sagatavošanas metodes tika optimizētas ar eksperimentu un ortogonālu eksperimentu palīdzību, un sintezētie celulozes ēteri tika raksturoti ar FT-IR, XRD, H-NMR utt.
Celulozes ēterifikācijas pamati
Celulozes ēterizācijas principu var iedalīt divās daļās. Pirmā daļa ir sārmināšanas process, tas ir, celulozes sārmināšanas reakcijas laikā,
Vienmērīgi izkliedēta NaOH šķīdumā, priedes celuloze spēcīgi uzbriest mehāniskas maisīšanas un ūdens izplešanās rezultātā.
Liels daudzums NaOH mazo molekulu iekļuva priedes celulozes iekšpusē un reaģēja ar hidroksilgrupām uz glikozes struktūrvienības gredzena,
Rada sārmu celulozi, ēterizācijas reakcijas aktīvo centru.
Otrā daļa ir ēterifikācijas process, tas ir, reakcija starp aktīvo centru un nātrija hloracetātu vai 2-hloretanolu sārmainos apstākļos, kā rezultātā rodas
Tajā pašā laikā ēterificējošais līdzeklis nātrija hloracetāts un 2-hloretanols arī sārmainos apstākļos radīs noteiktu ūdens pakāpi.
Blakusreakcijas tiek atrisinātas, lai iegūtu attiecīgi nātrija glikolātu un etilēnglikolu.
2 Priedes celulozes priekšapstrāde ar koncentrētu sārmu dekristalizāciju
Vispirms ar dejonizētu ūdeni sagatavo noteiktas koncentrācijas NaOH šķīdumu. Pēc tam noteiktā temperatūrā 2g priedes šķiedras
Vitamīnu izšķīdina noteiktā daudzumā NaOH šķīduma, kādu laiku maisa un pēc tam filtrē lietošanai.
Instrumenta modeļa ražotājs
Precīzs pH mērītājs
Kolektora tipa konstantas temperatūras sildīšanas magnētiskais maisītājs
Vakuuma žāvēšanas krāsns
Elektroniskais līdzsvars
Cirkulācijas ūdens tipa daudzfunkcionāls vakuumsūknis
Furjē transformācijas infrasarkanais spektrometrs
Rentgenstaru difraktometrs
Kodolmagnētiskās rezonanses spektrometrs
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.
American Thermoelectric Switzerland ARL Company
Šveices uzņēmums BRUKER
35
CMC sagatavošana
Par izejvielu izmantojot priedes koksnes sārmu celulozi, kas iepriekš apstrādāta ar koncentrētu sārmu dekristalizāciju, izmantojot etanolu kā šķīdinātāju un izmantojot nātrija hloracetātu kā ēterizāciju
CMC ar augstāku DS tika sagatavots, divreiz pievienojot sārmu un divas reizes ēterēšanas līdzekli. Četrkaklu kolbā pievienojiet 2 g priedes koksnes sārmu celulozes, pēc tam pievienojiet noteiktu daudzumu etanola šķīdinātāja un labi samaisiet 30 minūtes.
apmēram tā, lai sārmu celuloze būtu pilnībā izkliedēta. Pēc tam pievienojiet noteiktu daudzumu sārma līdzekļa un nātrija hloracetāta, lai noteiktu laiku reaģētu noteiktā ēterizācijas temperatūrā.
Pēc laika otrreiz pievieno sārmainu līdzekli un nātrija hloracetātu, kam seko ēterēšana kādu laiku. Kad reakcija ir beigusies, atdzesējiet un pēc tam atdzesējiet
Neitralizē ar atbilstošu ledus etiķskābes daudzumu, pēc tam iesūc filtrē, mazgā un žāvē.
HEC sagatavošana
Kā izejvielu izmantojot priedes koksnes sārmu celulozi, kas iepriekš apstrādāta ar koncentrētu sārmu dekristalizāciju, etanolu kā šķīdinātāju un 2-hloretanolu kā ēterizāciju
HEC ar augstāku MS tika sagatavots, divreiz pievienojot sārmu un divas reizes ēterēšanas līdzekli. Četrkaklu kolbā pievienojiet 2 g priedes koksnes sārmu celulozes un pievienojiet noteiktu tilpumu 90% (tilpuma daļa) etanola, samaisiet
Maisiet kādu laiku, lai pilnībā izkliedētu, pēc tam pievienojiet noteiktu daudzumu sārma un lēnām uzkarsējiet, pievienojiet noteiktu tilpumu 2-
Hloretanols, kādu laiku ēterēts nemainīgā temperatūrā un pēc tam pievienots atlikušais nātrija hidroksīds un 2-hloretanols, lai noteiktu laiku turpinātu ēterēšanu. ārstēt
Kad reakcija ir pabeigta, neitralizē ar noteiktu daudzumu ledus etiķskābes un visbeidzot filtrē ar stikla filtru (G3), mazgā un žāvē.
HEMCC sagatavošana
Izmantojot 3.2.3.4. punktā sagatavoto HEC kā izejvielu, etanolu kā reakcijas vidi un nātrija hloracetātu kā ēterēšanas līdzekli, lai pagatavotu.
HECMC. Īpašais process ir šāds: ņem noteiktu daudzumu HEC, ievietojiet to 100 ml četrkaklu kolbā un pēc tam pievienojiet noteiktu daudzumu tilpuma.
90% etanola, kādu laiku mehāniski maisa, lai tas pilnībā izkliedētos, pēc karsēšanas pievienojiet noteiktu daudzumu sārma un lēnām pievienojiet
Nātrija hloracetāts, ēterifikācija nemainīgā temperatūrā beidzas pēc noteikta laika. Kad reakcija ir pabeigta, neitralizējiet to ar ledus etiķskābi, lai to neitralizētu, un pēc tam izmantojiet stikla filtru (G3)
Pēc sūkšanas filtrēšanas, mazgāšanas un žāvēšanas.
Celulozes ēteru attīrīšana
Celulozes ētera sagatavošanas procesā bieži rodas daži blakusprodukti, galvenokārt neorganiskā sāls nātrija hlorīds un daži citi
piemaisījumi. Lai uzlabotu celulozes ētera kvalitāti, iegūtajam celulozes ēterim tika veikta vienkārša attīrīšana. jo tie atrodas ūdenī
Ir dažādas šķīdības, tāpēc eksperimentā izmanto noteiktu tilpuma daļu hidratēta etanola, lai attīrītu sagatavotos trīs celulozes ēterus.
mainīt.
Ievietojiet ar noteiktu kvalitāti sagatavoto celulozes ētera paraugu vārglāzē, pievienojiet noteiktu daudzumu 80% etanola, kas iepriekš uzkarsēts līdz 60 ℃ ~ 65 ℃, un uztur mehānisku maisīšanu 60 ℃ ~ 65 ℃ uz konstantas temperatūras sildīšanas magnētiskā maisītāja. uz 10 ℃. min. Paņemiet supernatantu, lai nožūtu
Tīrā vārglāzē izmantojiet sudraba nitrātu, lai pārbaudītu hlorīda jonus. Ja ir baltas nogulsnes, filtrē tās caur stikla filtru un ņem cieto vielu
Atkārtojiet iepriekšējās darbības ķermeņa daļai, līdz filtrātā pēc 1 piliena AgNO3 šķīduma pievienošanas vairs nav baltu nogulsņu, tas ir, attīrīšana un mazgāšana ir pabeigta.
36
(galvenokārt, lai noņemtu reakcijas blakusproduktu NaCl). Pēc sūkšanas filtrēšanas, žāvēšanas, atdzesēšanas līdz istabas temperatūrai un svēršanas.
masa, g.
Celulozes ēteru testēšanas un raksturošanas metodes
Aizvietošanas pakāpes (DS) un molārās aizstāšanas pakāpes (MS) noteikšana
DS noteikšana: vispirms nosver 0,2 g (ar precizitāti līdz 0,1 mg) attīrīta un žāvēta celulozes ētera parauga, izšķīdina to
80 ml destilēta ūdens, maisot nemainīgas temperatūras ūdens vannā 30 ℃ ~ 40 ℃ 10 minūtes. Pēc tam noregulējiet ar sērskābes šķīdumu vai NaOH šķīdumu
Šķīduma pH, līdz šķīduma pH ir 8. Pēc tam vārglāzē, kas aprīkota ar pH metra elektrodu, izmanto sērskābes standartšķīdumu.
Lai titrētu maisīšanas apstākļos, novērojiet pH metra rādījumus titrēšanas laikā, kad šķīduma pH vērtība ir noregulēta uz 3,74,
Titrēšana beidzas. Ņemiet vērā šajā laikā izmantotā sērskābes standartšķīduma tilpumu.
Paaudze:
Augšējo protonu skaitļu un hidroksietilgrupas summa
Augšējo protonu skaita attiecība; I7 ir metilēngrupas masa uz hidroksietilgrupas
Protonu rezonanses pīķa intensitāte; ir 5 metīna grupu un vienas metilēngrupas protonu rezonanses maksimuma intensitāte uz celulozes glikozes vienības
Summa.
Testa metodes, kas aprakstītas trīs celulozes ēteru CMC, HEC un HEECMC infrasarkanā raksturojuma testēšanai
Likums
3.2.4.3. XRD tests
Trīs celulozes ēteru CMC, HEC un HEECMC rentgenstaru difrakcijas analīzes raksturojuma tests
aprakstītā testa metode.
3.2.4.4. H-NMR pārbaude
HEC H NMR spektrometrs tika mērīts ar Avance400 H NMR spektrometru, ko ražoja BRUKER.
Izmantojot deuterētu dimetilsulfoksīdu kā šķīdinātāju, šķīdums tika pārbaudīts ar šķidrā ūdeņraža KMR spektroskopiju. Testa frekvence bija 75,5 MHz.
Silts, šķīdums ir 0,5 ml.
3.3. Rezultāti un analīze
3.3.1. CMC sagatavošanas procesa optimizācija
Izmantojot otrajā nodaļā ekstrahēto priedes celulozi kā izejvielu un izmantojot nātrija hloracetātu kā ēterēšanas līdzekli, tika pieņemta viena faktora eksperimenta metode.
CMC sagatavošanas process tika optimizēts, un eksperimenta sākotnējie mainīgie tika iestatīti, kā parādīts 3.3. tabulā. Tālāk ir sniegts HEC sagatavošanas process
Mākslā dažādu faktoru analīze.
3.3. tabula Sākotnējās faktoru vērtības
Faktors Sākotnējā vērtība
Priekšapstrādes sārmināšanas temperatūra/℃ 40
Priekšapstrādes sārmināšanas laiks/h 1
Priekšapstrādes cietās un šķidruma attiecība/(g/mL) 1:25
Priekšapstrādes sārma koncentrācija/% 40
38
Pirmā posma ēterifikācijas temperatūra/℃ 45
Pirmā posma ēterifikācijas laiks/h 1
Otrās pakāpes ēterifikācijas temperatūra/℃ 70
Otrā posma ēterifikācijas laiks/h 1
Bāzes deva ēterizācijas stadijā/g 2
Ēterificējošā līdzekļa daudzums ēterifikācijas stadijā/g 4.3
Ēterificēta cietā šķidruma attiecība/(g/mL) 1:15
3.3.1.1. Dažādu faktoru ietekme uz CMC aizstāšanas pakāpi priekšapstrādes sārmināšanas stadijā
1. Priekšapstrādes sārmināšanas temperatūras ietekme uz CMC aizvietošanas pakāpi
Lai ņemtu vērā priekšapstrādes sārmināšanas temperatūras ietekmi uz aizvietošanas pakāpi iegūtajā CMC, citu faktoru fiksēšanas gadījumā kā sākotnējās vērtības,
Apstākļos tiek apspriesta pirmapstrādes sārmināšanas temperatūras ietekme uz CMC aizstāšanas pakāpi, un rezultāti ir parādīti attēlā.
Priekšapstrādes sārmināšanas temperatūra/℃
Priekšapstrādes sārmināšanas temperatūras ietekme uz CMC aizstāšanas pakāpi
Var redzēt, ka CMC aizstāšanas pakāpe palielinās, palielinoties pirmapstrādes sārmināšanas temperatūrai, un sārmināšanas temperatūra ir 30 ° C.
Iepriekš minētās aizvietošanas pakāpes samazinās, palielinoties temperatūrai. Tas ir tāpēc, ka sārmināšanas temperatūra ir pārāk zema, un molekulas ir mazāk aktīvas un nespēj
Efektīvi iznīciniet celulozes kristālisko laukumu, kas apgrūtina ēterēšanas aģenta iekļūšanu celulozes iekšpusē ēterizācijas stadijā, un reakcijas pakāpe ir salīdzinoši augsta.
zems, kā rezultātā produkta aizstāšanas pakāpe ir zemāka. Tomēr sārmināšanas temperatūra nedrīkst būt pārāk augsta. Temperatūrai paaugstinoties, augstas temperatūras un stipru sārmu ietekmē,
Celuloze ir pakļauta oksidatīvai noārdīšanai, un produkta CMC aizstāšanas pakāpe samazinās.
2. Pirmsapstrādes sārmināšanas laika ietekme uz CMC aizvietošanas pakāpi
Ar nosacījumu, ka pirmapstrādes sārmināšanas temperatūra ir 30 °C un citi faktori ir sākotnējās vērtības, tiek apspriesta priekšapstrādes sārmināšanas laika ietekme uz CMC.
Aizstāšanas efekts. Aizstāšanas pakāpe
Priekšapstrādes sārmināšanas laiks/h
Pirmsapstrādes sārmināšanas laika ietekme uzCMCaizstāšanas pakāpe
Pats masas palielināšanas process ir salīdzinoši ātrs, bet sārmu šķīdumam ir nepieciešams noteikts difūzijas laiks šķiedrā.
Var redzēt, ka, ja sārmināšanas laiks ir 0,5-1,5 h, produkta aizstāšanas pakāpe palielinās, palielinoties sārmināšanas laikam.
Iegūtā produkta aizstāšanas pakāpe bija visaugstākā, kad laiks bija 1,5h, un aizvietošanas pakāpe samazinājās, palielinoties laikam pēc 1,5h. Šis var
Tas var būt tāpēc, ka sārmināšanas sākumā, pagarinot sārmināšanas laiku, sārmu infiltrācija celulozē ir pietiekama, lai šķiedra
Galvenā struktūra ir atslābināta, palielinot ēterizējošo aģentu un aktīvo vidi
Publicēšanas laiks: 26.04.2024