सेल्युलोज इथरची तयारी

1 परिचय

सध्या, तयार करण्यासाठी वापरली जाणारी मुख्य कच्ची सामग्रीसेल्युलोज इथरकापूस आहे, आणि त्याचे उत्पादन कमी होत आहे आणि किंमत देखील वाढत आहे;

शिवाय, क्लोरोएसेटिक acid सिड (अत्यंत विषारी) आणि इथिलीन ऑक्साईड (कार्सिनोजेनिक) सारख्या सामान्यतः वापरल्या जाणार्‍या इथरिफाइंग एजंट्स देखील मानवी शरीर आणि वातावरणासाठी अधिक हानिकारक असतात. पुस्तक

या अध्यायात, दुसर्‍या अध्यायात काढलेल्या 90% पेक्षा जास्त च्या सापेक्ष शुद्धतेसह पाइन सेल्युलोज कच्चा माल म्हणून वापरला जातो आणि सोडियम क्लोरोएसेटेट आणि 2-क्लोरोएथॅनॉल पर्याय म्हणून वापरला जातो.

इथरिफाइंग एजंट म्हणून अत्यंत विषारी क्लोरोएसेटिक acid सिड वापरणे, ion नीओनिककार्बोक्सीमेथिल सेल्युलोज (सीएमसी), नॉन-आयनिक हायड्रॉक्सीथिल सेल्युलोज तयार केले गेले.

सेल्युलोज (एचईसी) आणि मिश्रित हायड्रॉक्सीथिल कार्बोक्सीमेथिल सेल्युलोज (एचईसीएमसी) तीन सेल्युलोज इथर. एकल घटक

प्रयोग आणि ऑर्थोगोनल प्रयोगांद्वारे तीन सेल्युलोज एथरची तयारी तंत्र अनुकूलित केली गेली आणि संश्लेषित सेल्युलोज इथर्स एफटी-आयआर, एक्सआरडी, एच-एनएमआर इ. द्वारे दर्शविले गेले.

सेल्युलोज इथरिफिकेशनची मूलभूत तत्त्वे

सेल्युलोज इथरिफिकेशनचे तत्व दोन भागांमध्ये विभागले जाऊ शकते. पहिला भाग म्हणजे अल्कलायझेशन प्रक्रिया, म्हणजेच सेल्युलोजच्या क्षारीकरण प्रतिक्रियेदरम्यान,

नाओएच द्रावणामध्ये समान रीतीने विखुरलेले, पाइन सेल्युलोज यांत्रिक ढवळत आणि पाण्याच्या विस्तारासह हिंसकपणे फुगले

पाइन सेल्युलोजच्या आतील भागात मोठ्या प्रमाणात एनओएच लहान रेणू घुसले आणि ग्लूकोज स्ट्रक्चरल युनिटच्या रिंगवरील हायड्रॉक्सिल गटांसह प्रतिक्रिया दिली,

अल्कली सेल्युलोज व्युत्पन्न करते, इथरिफिकेशन प्रतिक्रियेचे सक्रिय केंद्र.

दुसरा भाग म्हणजे इथरिफिकेशन प्रक्रिया, म्हणजेच, सक्रिय केंद्र आणि सोडियम क्लोरोएसेटेट किंवा अल्कधर्मी परिस्थितीत 2-क्लोरोएथॅनॉल दरम्यानची प्रतिक्रिया, परिणामी उद्भवते

त्याच वेळी, इथरिफाइंग एजंट सोडियम क्लोरोएसेट आणि 2-क्लोरोएथॅनॉल अल्कधर्मी परिस्थितीत काही प्रमाणात पाणी तयार करेल.

अनुक्रमे सोडियम ग्लायकोलेट आणि इथिलीन ग्लायकोल तयार करण्यासाठी बाजूच्या प्रतिक्रियांचे निराकरण केले जाते.

2 पाइन सेल्युलोजचे 2 केंद्रित अल्कली डिक्रिस्टलायझेशन प्रीट्रेटमेंट

प्रथम, डीओनिज्ड वॉटरसह एनओएच द्रावणाची विशिष्ट एकाग्रता तयार करा. मग, एका विशिष्ट तापमानात, 2 जी पाइन फायबर

व्हिटॅमिन एनओएच सोल्यूशनच्या एका विशिष्ट प्रमाणात विरघळली जाते, काही कालावधीसाठी ढवळत असते आणि नंतर वापरासाठी फिल्टर केली जाते.

इन्स्ट्रुमेंट मॉडेल निर्माता

अचूक पीएच मीटर

कलेक्टर प्रकार स्थिर तापमान गरम करणारे चुंबकीय स्टिरर

व्हॅक्यूम कोरडे ओव्हन

इलेक्ट्रॉनिक शिल्लक

फिरणारे पाण्याचे प्रकार बहुउद्देशीय व्हॅक्यूम पंप

फूरियर ट्रान्सफॉर्म इन्फ्रारेड स्पेक्ट्रोमीटर

एक्स-रे डिफ्रॅक्टोमीटर

आण्विक चुंबकीय अनुनाद

हांगझोउ ऑलिलॉन्ग इन्स्ट्रुमेंट कंपनी, लि.

हांग्झो ह्युकुआंग इन्स्ट्रुमेंट इक्विपमेंट कंपनी, लि.

शांघाय जिंगहोंग प्रायोगिक उपकरणे कंपनी, लि.

मेटलर टोलेडो इन्स्ट्रुमेंट्स (शांघाय) कंपनी, लि.

हँगझो डेव्हिड सायन्स अँड एज्युकेशन इन्स्ट्रुमेंट कंपनी, लि.

अमेरिकन थर्मो फिशर कंपनी, लि.

अमेरिकन थर्मोइलेक्ट्रिक स्वित्झर्लंड एआरएल कंपनी

स्विस कंपनी ब्रूकर

35

सीएमसीची तयारी

कच्चा माल म्हणून एकाग्र अल्कली डिक्रिस्टलायझेशन द्वारे प्रीट्रिएटेड पाइन लाकूड अल्कली सेल्युलोज वापरणे, इथेनॉल सॉल्व्हेंट म्हणून वापरणे आणि सोडियम क्लोरोसेटेटचा वापर इथरीफिकेशन म्हणून

उच्च डीएस सह सीएमसी दोनदा अल्कली जोडून आणि दोनदा इथरिफाईंग एजंट जोडून तयार केले गेले. चार-मान असलेल्या फ्लास्कमध्ये 2 जी पाइन लाकूड अल्कली सेल्युलोज घाला, नंतर इथेनॉल सॉल्व्हेंटचा एक विशिष्ट खंड घाला आणि 30 मिनीसाठी चांगले नीट ढवळून घ्या

याबद्दल, जेणेकरून अल्कली सेल्युलोज पूर्णपणे विखुरले जाईल. नंतर विशिष्ट इथरिफिकेशन तापमानात काही कालावधीसाठी प्रतिक्रिया देण्यासाठी अल्कली एजंट आणि सोडियम क्लोरोएसेटची विशिष्ट प्रमाणात जोडा

वेळानंतर, अल्कधर्मी एजंट आणि सोडियम क्लोरोएसेटेटचे दुसरे जोड त्यानंतर काही कालावधीसाठी इथरिफिकेशन होते. प्रतिक्रिया संपल्यानंतर, थंड आणि थंड, नंतर थंड करा

हिमनदीच्या एसिटिक acid सिडच्या योग्य प्रमाणात तटस्थ करा, नंतर सक्शन फिल्टर, वॉश आणि कोरडे.

एचईसीची तयारी

कच्चा माल म्हणून एकाग्र अल्कली डिक्रिस्टलायझेशनसह पाइन लाकूड अल्कली सेल्युलोज वापरणे, इथेनॉल म्हणून इथेनॉल आणि 2-क्लोरोएथॅनॉल इथरिफिकेशन म्हणून

उच्च एमएस असलेले एचईसी दोनदा अल्कली जोडून आणि दोनदा इथरिफाईंग एजंट जोडून तयार केले गेले. चार-मान असलेल्या फ्लास्कमध्ये 2 जी पाइन लाकूड अल्कली सेल्युलोज घाला आणि 90% (व्हॉल्यूम फ्रॅक्शन) इथेनॉलचे विशिष्ट खंड जोडा, नीट ढवळून घ्या

पूर्णपणे पांगवण्यासाठी काही कालावधीसाठी नीट ढवळून घ्या, नंतर अल्कलीची विशिष्ट प्रमाणात जोडा आणि हळूहळू गरम करा, 2- चे विशिष्ट खंड जोडा

क्लोरोएथॅनॉल, काही कालावधीसाठी स्थिर तापमानात इथरिफाइड आणि नंतर काही कालावधीसाठी इथरिफिकेशन सुरू ठेवण्यासाठी उर्वरित सोडियम हायड्रॉक्साईड आणि 2-क्लोरोएथॅनॉल जोडले. उपचार

प्रतिक्रिया पूर्ण झाल्यानंतर, विशिष्ट प्रमाणात ग्लेशियल एसिटिक acid सिडसह तटस्थ करा आणि शेवटी ग्लास फिल्टर (जी 3), वॉश आणि ड्राईसह फिल्टर करा.

एचईएमसीसीची तयारी

2.२..3..4 मध्ये तयार केलेल्या एचईसीचा वापर कच्चा माल म्हणून, इथेनॉल रिएक्शन मध्यम म्हणून आणि सोडियम क्लोरोएसेटिंग इथरिफाइंग एजंट म्हणून तयार करण्यासाठी

HECMC. विशिष्ट प्रक्रिया अशी आहे: एचईसीची विशिष्ट रक्कम घ्या, त्यास 100 एमएल चार-मान असलेल्या फ्लास्कमध्ये ठेवा आणि नंतर विशिष्ट प्रमाणात व्हॉल्यूम जोडा

% ०% इथेनॉल, यांत्रिकरित्या काही काळासाठी नीट ढवळून घ्यावे की ते पूर्णपणे विखुरले जाते, गरम झाल्यानंतर अल्कलीची विशिष्ट प्रमाणात जोडा आणि हळूहळू जोडा

सोडियम क्लोरोएसेटेट, स्थिर तापमानात इथरिफिकेशन काही कालावधीनंतर संपते. प्रतिक्रिया पूर्ण झाल्यानंतर, ते तटस्थ करण्यासाठी ग्लेशियल एसिटिक acid सिडसह तटस्थ करा, नंतर काचेचे फिल्टर (जी 3) वापरा

सक्शन फिल्ट्रेशन, धुणे आणि कोरडे.

सेल्युलोज इथरची शुद्धीकरण

सेल्युलोज इथरच्या तयारी प्रक्रियेमध्ये, काही उप-उत्पादने बर्‍याचदा तयार केल्या जातात, मुख्यत: अजैविक मीठ सोडियम क्लोराईड आणि इतर काही

अशुद्धी. सेल्युलोज इथरची गुणवत्ता सुधारण्यासाठी, प्राप्त केलेल्या सेल्युलोज इथरवर साधे शुद्धीकरण केले गेले. कारण ते पाण्यात आहेत

तेथे भिन्न विद्रव्यता आहेत, म्हणून तयार केलेल्या तीन सेल्युलोज इथरांना शुद्ध करण्यासाठी प्रयोग हायड्रेटेड इथेनॉलचा विशिष्ट व्हॉल्यूम अंश वापरतो.

बदला.

बीकरमध्ये विशिष्ट गुणवत्तेसह तयार केलेला सेल्युलोज इथर नमुना ठेवा, 60% इथेनॉलची विशिष्ट रक्कम जोडा जी 60 ℃ ~ 65 ℃ पर्यंत प्रीहेट केली गेली आहे आणि 10 ℃ स्थिर तापमान तापविणार्‍या चुंबकीय स्टिररवर 60 ℃ ~ 65 at वर यांत्रिक ढवळत ठेवा. मि. कोरडे करण्यासाठी अलौकिकता घ्या

स्वच्छ बीकरमध्ये, क्लोराईड आयन तपासण्यासाठी चांदीच्या नायट्रेटचा वापर करा. जर एखादा पांढरा वर्षाव असेल तर ते एका काचेच्या फिल्टरद्वारे फिल्टर करा आणि घन घ्या

शरीराच्या भागासाठी मागील चरणांची पुनरावृत्ती करा, जोपर्यंत एजीएनओ 3 सोल्यूशनच्या 1 थेंब जोडल्यानंतर फिल्ट्रेटमध्ये पांढरा वर्षाव नसतो, म्हणजेच शुद्धीकरण आणि धुणे पूर्ण होते.

36

मध्ये (प्रामुख्याने प्रतिक्रिया उप-उत्पादन एनएसीएल काढण्यासाठी). सक्शन फिल्ट्रेशन, कोरडे, खोलीच्या तपमानावर थंड होणे आणि वजन.

मास, जी.

सेल्युलोज एथरसाठी चाचणी आणि वैशिष्ट्यीकरण पद्धती

प्रतिस्थापनाची पदवी (डीएस) आणि प्रतिस्थापनाची मोलर डिग्री (एमएस) निश्चित करणे

डीएसचे निर्धारण: प्रथम, शुद्ध आणि वाळलेल्या सेल्युलोज इथर नमुन्याचे वजन 0.2 ग्रॅम (अचूक ते 0.1 मिलीग्राम), त्यात विरघळवा

80 मिली डिस्टिल्ड वॉटर, 10 मिनिटांसाठी 30 ℃ ~ 40 ℃ वर सतत तापमानाच्या पाण्याच्या बाथमध्ये ढवळले. नंतर सल्फ्यूरिक acid सिड सोल्यूशन किंवा एनओएच सोल्यूशनसह समायोजित करा

सोल्यूशनचा पीएच सोल्यूशनचा पीएच 8 नाही. नंतर पीएच मीटर इलेक्ट्रोडसह सुसज्ज बीकरमध्ये, सल्फ्यूरिक acid सिडचा मानक द्रावण वापरा

टायट्रेट करणे, ढवळत परिस्थितीत, टायट्रेटिंग करताना पीएच मीटर वाचनाचे निरीक्षण करा, जेव्हा सोल्यूशनचे पीएच मूल्य 3.74 मध्ये समायोजित केले जाते,

टायट्रेशन संपते. यावेळी वापरल्या जाणार्‍या सल्फ्यूरिक acid सिड मानक द्रावणाचे प्रमाण लक्षात घ्या.

पिढी:

अप्पर प्रोटॉन क्रमांक आणि हायड्रॉक्सीथिल ग्रुपची बेरीज

अप्पर प्रोटॉनच्या संख्येचे प्रमाण; आय 7 हा हायड्रॉक्सीथिल ग्रुपवरील मिथिलीन गटाचा वस्तुमान आहे

प्रोटॉन रेझोनान्स पीकची तीव्रता; सेल्युलोज ग्लूकोज युनिटवरील 5 मेथिन ग्रुप्स आणि एक मिथिलीन गटाच्या प्रोटॉन रेझोनान्स पीकची तीव्रता आहे

बेरीज.

तीन सेल्युलोज एथर सीएमसी, एचईसी आणि एचईसीएमसीच्या अवरक्त वैशिष्ट्यीकरण चाचणीसाठी वर्णन केलेल्या चाचणी पद्धती

कायदा

3.2.4.3 एक्सआरडी चाचणी

तीन सेल्युलोज एथर्स सीएमसी, एचईसी आणि एचईसीएमसीची एक्स-रे विवर्तन विश्लेषण वैशिष्ट्य चाचणी

चाचणी पद्धत वर्णन केली.

3.2.4.4 एच-एनएमआरची चाचणी

एचईसीचे एच एनएमआर स्पेक्ट्रोमीटर ब्रूकरद्वारे निर्मित एव्हान्स 400 एच एनएमआर स्पेक्ट्रोमीटरने मोजले.

सॉल्व्हेंट म्हणून ड्युटरेटेड डायमेथिल सल्फोक्साईडचा वापर करून, द्रावणाची चाचणी लिक्विड हायड्रोजन एनएमआर स्पेक्ट्रोस्कोपीद्वारे केली गेली. चाचणी वारंवारता 75.5 मेगाहर्ट्झ होती.

उबदार, समाधान 0.5 मिलीलीटर आहे.

3.3 परिणाम आणि विश्लेषण

3.3.१ सीएमसी तयारी प्रक्रियेचे ऑप्टिमायझेशन

दुसर्‍या अध्यायात कच्चा माल म्हणून काढलेल्या पाइन सेल्युलोजचा वापर करून आणि सोडियम क्लोरोएसेटचा इथरिफाइंग एजंट म्हणून वापर करून, एकल घटक प्रयोगाची पद्धत स्वीकारली गेली,

सीएमसीची तयारी प्रक्रिया ऑप्टिमाइझ केली गेली आणि तक्ता 3.3 मध्ये दर्शविल्याप्रमाणे प्रयोगाचे प्रारंभिक चल सेट केले गेले. खालील एचईसी तयारी प्रक्रिया आहे

कलेमध्ये, विविध घटकांचे विश्लेषण.

तक्ता 3.3 प्रारंभिक घटक मूल्ये

घटक प्रारंभिक मूल्य

प्रीट्रेटमेंट अल्कलाइझिंग तापमान/℃ 40

प्रीट्रेटमेंट अल्कलाइझिंग वेळ/एच 1

प्रीट्रेटमेंट सॉलिड-लिक्विड रेशो/(जी/एमएल) 1:25

प्रीट्रेटमेंट लाई एकाग्रता/% 40

38

प्रथम टप्पा इथरिफिकेशन तापमान/℃ 45

प्रथम-चरण इथरिफिकेशन वेळ/एच 1

दुसरा टप्पा इथरिफिकेशन तापमान/℃ 70

दुसरा टप्पा इथरिफिकेशन वेळ/एच 1

इथरिफिकेशन स्टेज/जी 2 मधील बेस डोस 2

इथरिफिकेशन स्टेज/जी 4.3 मधील इथरिफाईंग एजंटची रक्कम

इथरिफाइड सॉलिड-लिक्विड रेशो/(जी/एमएल) 1:15

3.3.१.१ प्रीट्रेटमेंट अल्कलायझेशन स्टेजमध्ये सीएमसी प्रतिस्थापन पदवीवरील विविध घटकांचा प्रभाव

1. सीएमसीच्या प्रतिस्थापन डिग्रीवर प्रीट्रेटमेंट अल्कलायझेशन तापमानाचा प्रभाव

प्रारंभिक मूल्ये म्हणून इतर घटकांचे निराकरण करण्याच्या बाबतीत, प्राप्त झालेल्या सीएमसीमधील प्रतिस्थानाच्या डिग्रीवर प्रीट्रेटमेंट अल्कलायझेशन तापमानाच्या परिणामाचा विचार करण्यासाठी,

अटींनुसार, सीएमसी सबस्टिट्यूशन डिग्रीवरील प्रीट्रेटमेंट अल्कलायझेशन तापमानाच्या परिणामावर चर्चा केली जाते आणि परिणाम अंजीरमध्ये दर्शविले आहेत.

प्रीट्रेटमेंट अल्कलाइझिंग तापमान/℃

सीएमसी सबस्टिट्यूशन डिग्री वर प्रीट्रेटमेंट अल्कलाइझिंग तापमानाचा प्रभाव

हे पाहिले जाऊ शकते की प्रीट्रेटमेंट अल्कलायझेशन तापमानाच्या वाढीसह सीएमसीच्या प्रतिस्थापनाची डिग्री वाढते आणि क्षारीकरण तापमान 30 डिग्री सेल्सियस असते.

वाढत्या तापमानासह प्रतिस्थापनाचे वरील अंश कमी होते. हे असे आहे कारण क्षार तापमान खूपच कमी आहे आणि रेणू कमी सक्रिय आणि अक्षम आहेत

सेल्युलोजच्या स्फटिकासारखे क्षेत्र प्रभावीपणे नष्ट करा, ज्यामुळे इथरिफाइंग एजंटला इथरिफिकेशन टप्प्यात सेल्युलोजच्या आतील भागात प्रवेश करणे कठीण होते आणि प्रतिक्रियेची डिग्री तुलनेने जास्त आहे.

कमी, परिणामी उत्पादनाची जागा कमी प्रमाणात होते. तथापि, क्षारीय तापमान जास्त नसावे. तापमान वाढत असताना, उच्च तापमान आणि मजबूत अल्कलीच्या क्रियेखाली,

सेल्युलोज ऑक्सिडेटिव्ह डीग्रेडेशनची शक्यता असते आणि सीएमसी उत्पादनाच्या प्रतिस्थानाची डिग्री कमी होते.

2. सीएमसी सबस्टिट्यूशन डिग्रीवर प्रीट्रेटमेंट अल्कलिनायझेशन वेळेचा प्रभाव

प्रीट्रेटमेंट अल्कलायझेशन तापमान 30 डिग्री सेल्सियस आहे आणि इतर घटक प्रारंभिक मूल्ये आहेत या स्थितीत, सीएमसीवरील प्रीट्रेटमेंट अल्कलायझेशन वेळेच्या परिणामावर चर्चा केली जाते.

प्रतिस्थापनाचा प्रभाव. प्रतिस्थापन पदवी

प्रीट्रेटमेंट अल्कलाइझिंग वेळ/एच

प्रीट्रेटमेंट अल्कलिनायझेशन वेळेचा प्रभाव चालूसीएमसीप्रतिस्थापन पदवी

बल्किंग प्रक्रिया स्वतःच तुलनेने वेगवान आहे, परंतु अल्कली सोल्यूशनला फायबरमध्ये विशिष्ट प्रसार वेळ आवश्यक आहे.

हे पाहिले जाऊ शकते की जेव्हा क्षारीकरणाची वेळ 0.5-1.5 एच असते तेव्हा क्षारतेच्या वेळेच्या वाढीसह उत्पादनाची बदलीची डिग्री वाढते.

वेळ 1.5 तासाचा होता तेव्हा प्राप्त झालेल्या उत्पादनाची डिग्री सर्वाधिक होती आणि 1.5 तासानंतर वेळेच्या वाढीसह प्रतिस्थापनाची डिग्री कमी झाली. हे करू शकते

हे असू शकते कारण क्षारीकरणाच्या सुरूवातीस, क्षारीकरण वेळेच्या वाढीसह, अल्कलीमध्ये सेल्युलोजची घुसखोरी अधिक पुरेसे आहे, जेणेकरून फायबर असेल

मुख्य रचना अधिक आरामशीर आहे, इथरिफाइंग एजंट आणि सक्रिय माध्यम वाढवते