1 Pengenalan
Pada masa ini, bahan mentah utama yang digunakan dalam penyediaaneter selulosaadalah kapas, dan pengeluarannya merosot, dan harganya juga meningkat;
Selain itu, agen pengeteran yang biasa digunakan seperti asid kloroasettik (sangat toksik) dan etilena oksida (karsinogenik) juga lebih berbahaya kepada tubuh manusia dan alam sekitar. Buku
Dalam bab ini, selulosa pain dengan ketulenan relatif lebih daripada 90% yang diekstrak dalam bab kedua digunakan sebagai bahan mentah, dan natrium kloroasetat dan 2-chloroethanol digunakan sebagai pengganti.
Menggunakan asid kloroasettik yang sangat toksik sebagai agen pengeteran, anionikkarboksimetil selulosa (CMC), hidroksietil selulosa bukan ionik telah disediakan.
Selulosa (HEC) dan hidroksietil karboksimetil selulosa campuran (HECMC) tiga eter selulosa. faktor tunggal
Teknik penyediaan tiga eter selulosa telah dioptimumkan melalui eksperimen dan eksperimen ortogonal, dan eter selulosa yang disintesis dicirikan oleh FT-IR, XRD, H-NMR, dsb.
Asas eterifikasi selulosa
Prinsip eterifikasi selulosa boleh dibahagikan kepada dua bahagian. Bahagian pertama ialah proses pengalkalian, iaitu semasa tindak balas pengalkalian selulosa,
Terserak sama rata dalam larutan NaOH, selulosa pain membengkak dengan kuat di bawah tindakan pengadukan mekanikal, dan dengan pengembangan air
Sebilangan besar molekul kecil NaOH menembusi ke dalam selulosa pain, dan bertindak balas dengan kumpulan hidroksil pada cincin unit struktur glukosa,
Menghasilkan selulosa alkali, pusat aktif tindak balas eterifikasi.
Bahagian kedua ialah proses eterifikasi, iaitu tindak balas antara pusat aktif dan natrium kloroasetat atau 2-kloroetanol dalam keadaan beralkali, mengakibatkan
Pada masa yang sama, agen pengeteran natrium kloroasetat dan 2-chloroethanol juga akan menghasilkan tahap air tertentu di bawah keadaan beralkali.
Tindak balas sampingan diselesaikan untuk menghasilkan natrium glikolat dan etilena glikol, masing-masing.
2 Prarawatan penyahhabluran alkali pekat selulosa pain
Pertama, sediakan kepekatan tertentu larutan NaOH dengan air ternyahion. Kemudian, pada suhu tertentu, 2g serat pain
Vitamin dibubarkan dalam jumlah tertentu larutan NaOH, dikacau untuk satu tempoh masa, dan kemudian ditapis untuk digunakan.
Pengeluar Model Instrumen
Pengukur pH Ketepatan
Pengacau magnet pemanasan suhu malar jenis pengumpul
Ketuhar pengeringan vakum
Baki elektronik
Pam vakum pelbagai guna jenis air beredar
Spektrometer Inframerah Transformasi Fourier
Difraktometer sinar-X
Spektrometer Resonans Magnet Nuklear
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.
Syarikat ARL Thermoelectric Switzerland Amerika
Syarikat Switzerland BRUKER
35
Penyediaan CMC
Menggunakan selulosa alkali kayu pain yang diprarawat dengan penyahhabluran alkali pekat sebagai bahan mentah, menggunakan etanol sebagai pelarut dan menggunakan natrium kloroasetat sebagai pengeteran
CMC dengan DS yang lebih tinggi telah disediakan dengan menambah alkali dua kali dan agen pengeteran dua kali. Masukkan 2g selulosa alkali kayu pain ke dalam kelalang berleher empat, kemudian tambahkan sejumlah pelarut etanol tertentu, dan kacau rata selama 30 minit
kira-kira, supaya selulosa alkali tersebar sepenuhnya. Kemudian tambah sejumlah agen alkali dan natrium kloroasetat untuk bertindak balas untuk tempoh masa pada suhu pengeteran tertentu
Selepas masa, penambahan kedua agen alkali dan natrium kloroasetat diikuti dengan pengeteran untuk satu tempoh masa. Selepas tindak balas selesai, sejukkan dan sejukkan, kemudian
Neutralkan dengan jumlah asid asetik glasier yang sesuai, kemudian penapis sedutan, basuh dan keringkan.
Penyediaan HEC
Menggunakan selulosa alkali kayu pain yang diprarawat dengan penyahhabluran alkali pekat sebagai bahan mentah, etanol sebagai pelarut dan 2-chloroethanol sebagai pengeteran
HEC dengan MS yang lebih tinggi telah disediakan dengan menambah alkali dua kali dan agen pengeteran dua kali. Tambah 2g selulosa alkali kayu pain ke dalam kelalang empat leher, dan tambahkan isipadu tertentu 90% (pecahan isipadu) etanol, kacau
Kacau untuk tempoh masa untuk tersebar sepenuhnya, kemudian tambah sejumlah alkali, dan perlahan-lahan panaskan, tambahkan isipadu tertentu 2-
Chloroethanol, dieterkan pada suhu malar untuk satu tempoh masa, dan kemudian menambah baki natrium hidroksida dan 2-chloroethanol untuk meneruskan pengeteran untuk satu tempoh masa. merawat
Selepas tindak balas selesai, meneutralkan dengan sejumlah asid asetik glasier, dan akhirnya menapis dengan penapis kaca (G3), basuh dan keringkan.
Penyediaan HEMCC
Menggunakan HEC yang disediakan dalam 3.2.3.4 sebagai bahan mentah, etanol sebagai medium tindak balas, dan natrium kloroasetat sebagai agen pengeteran untuk menyediakan
HECMC. Proses khusus ialah: ambil sejumlah HEC, masukkan ke dalam kelalang empat leher 100 mL, dan kemudian tambahkan sejumlah isipadu tertentu.
90% etanol, kacau secara mekanikal untuk satu tempoh masa untuk menjadikannya tersebar sepenuhnya, tambah sejumlah alkali selepas pemanasan, dan perlahan-lahan tambah
Natrium kloroasetat, eterifikasi pada suhu malar berakhir selepas satu tempoh masa. Selepas tindak balas selesai, meneutralkannya dengan asid asetik glasier untuk meneutralkannya, kemudian gunakan penapis kaca (G3)
Selepas penapisan sedutan, basuh dan pengeringan.
Pemurnian eter selulosa
Dalam proses penyediaan selulosa eter, beberapa produk sampingan sering dihasilkan, terutamanya garam tak organik natrium klorida dan beberapa produk lain.
kekotoran. Untuk meningkatkan kualiti eter selulosa, penulenan mudah telah dijalankan ke atas eter selulosa yang diperolehi. kerana mereka berada di dalam air
Terdapat keterlarutan yang berbeza, jadi eksperimen menggunakan pecahan volum tertentu etanol terhidrat untuk membersihkan tiga eter selulosa yang disediakan.
berubah.
Letakkan sampel eter selulosa yang disediakan dengan kualiti tertentu di dalam bikar, tambah sejumlah 80% etanol yang telah dipanaskan hingga 60 ℃ ~ 65 ℃, dan kekalkan kacau mekanikal pada 60 ℃ ~ 65 ℃ pada pengacau magnet pemanasan suhu malar untuk 10 ℃. min. Ambil supernatan hingga kering
Dalam bikar yang bersih, gunakan perak nitrat untuk memeriksa ion klorida. Jika terdapat mendakan putih, tapis melalui penapis kaca dan ambil pepejalnya
Ulangi langkah sebelumnya untuk bahagian badan, sehingga turasan selepas menambah 1 titis larutan AgNO3 tidak mempunyai mendakan putih, iaitu penulenan dan pencucian selesai.
36
ke dalam (terutamanya untuk membuang hasil sampingan tindak balas NaCl). Selepas penapisan sedutan, pengeringan, penyejukan ke suhu bilik dan penimbangan.
jisim, g.
Kaedah Ujian dan Pencirian untuk Eter Selulosa
Penentuan Darjah Penggantian (DS) dan Darjah Penggantian Molar (MS)
Penentuan DS: Pertama, timbang 0.2 g (tepat hingga 0.1 mg) sampel eter selulosa yang telah dimurnikan dan dikeringkan, larutkan dalam
80mL air suling, dikacau dalam tab mandi air suhu malar pada 30℃~40℃ selama 10min. Kemudian laraskan dengan larutan asid sulfurik atau larutan NaOH
pH larutan sehingga pH larutan ialah 8. Kemudian dalam bikar yang dilengkapi elektrod meter pH, gunakan larutan piawai asid sulfurik.
Untuk mentitrasi, dalam keadaan kacau, perhatikan bacaan meter pH semasa mentitrasi, apabila nilai pH larutan dilaraskan kepada 3.74,
Pentitratan berakhir. Perhatikan isipadu larutan piawai asid sulfurik yang digunakan pada masa ini.
Generasi:
Jumlah nombor proton atas dan kumpulan hidroksietil
Nisbah bilangan proton atas; I7 ialah jisim kumpulan metilena pada kumpulan hidroksietil
Keamatan puncak resonans proton; ialah keamatan puncak resonans proton bagi 5 kumpulan metin dan satu kumpulan metilena pada unit glukosa selulosa
Jumlah.
Kaedah ujian yang diterangkan untuk ujian pencirian inframerah bagi tiga eter selulosa CMC, HEC dan HEECMC
Undang-undang
3.2.4.3 Ujian XRD
Ujian Pencirian Analisis Difraksi Sinar-X bagi Tiga Eter Selulosa CMC, HEC dan HEECMC
kaedah ujian yang diterangkan.
3.2.4.4 Pengujian H-NMR
Spektrometer H NMR HEC diukur oleh spektrometer Avance400 H NMR yang dihasilkan oleh BRUKER.
Menggunakan dimetil sulfoksida deuterated sebagai pelarut, larutan diuji dengan spektroskopi NMR hidrogen cecair. Kekerapan ujian ialah 75.5MHz.
Suam, larutannya ialah 0.5mL.
3.3 Keputusan dan Analisis
3.3.1 Pengoptimuman proses penyediaan CMC
Menggunakan selulosa pain yang diekstrak dalam bab kedua sebagai bahan mentah, dan menggunakan natrium kloroasetat sebagai agen pengeteran, kaedah eksperimen faktor tunggal telah diterima pakai,
Proses penyediaan CMC telah dioptimumkan, dan pembolehubah awal eksperimen telah ditetapkan seperti ditunjukkan dalam Jadual 3.3. Berikut adalah proses penyediaan HEC
Dalam seni, analisis pelbagai faktor.
Jadual 3.3 Nilai Faktor Permulaan
Faktor Nilai awal
Suhu pengalkalian prarawatan/℃ 40
Masa pengalkalian prarawatan/j 1
Nisbah pepejal-cecair prarawatan/(g/mL) 1:25
Kepekatan lye prarawatan/% 40
38
Suhu etherifikasi peringkat pertama/℃ 45
Masa pengeteran peringkat pertama/j 1
Suhu etherifikasi peringkat kedua/℃ 70
Masa etherifikasi peringkat kedua/j 1
Dos asas dalam peringkat eterifikasi/g 2
Jumlah agen pengeteran dalam peringkat pengeteran/g 4.3
Nisbah pepejal-cecair/(g/mL) 1:15
3.3.1.1 Pengaruh pelbagai faktor ke atas tahap penggantian CMC dalam peringkat pengalkalian prarawatan
1. Kesan suhu pengalkalian prarawatan ke atas darjah penggantian CMC
Untuk mempertimbangkan kesan suhu pengalkalian prarawatan pada tahap penggantian dalam CMC yang diperoleh, dalam hal menetapkan faktor lain sebagai nilai awal,
Di bawah syarat-syarat tersebut, kesan suhu pengalkalian prarawatan pada darjah penggantian CMC dibincangkan, dan hasilnya ditunjukkan dalam Rajah.
Suhu pengalkalian prarawatan/℃
Kesan suhu pengalkalian prarawatan pada darjah penggantian CMC
Ia boleh dilihat bahawa tahap penggantian CMC meningkat dengan peningkatan suhu pengalkalian prarawatan, dan suhu pengalkalian ialah 30 °C.
Darjah penggantian di atas berkurangan dengan peningkatan suhu. Ini kerana suhu pengalkalian terlalu rendah, dan molekulnya kurang aktif dan tidak mampu
Memusnahkan kawasan kristal selulosa dengan berkesan, yang menyukarkan agen pengeteran untuk memasuki bahagian dalam selulosa dalam peringkat eterifikasi, dan tahap tindak balas adalah agak tinggi.
rendah, mengakibatkan tahap penggantian produk yang lebih rendah. Walau bagaimanapun, suhu pengalkalian tidak boleh terlalu tinggi. Apabila suhu meningkat, di bawah tindakan suhu tinggi dan alkali kuat,
Selulosa terdedah kepada degradasi oksidatif, dan tahap penggantian produk CMC berkurangan.
2. Pengaruh masa pengalkalian prarawatan pada darjah penggantian CMC
Di bawah keadaan suhu pengalkalian prarawatan ialah 30 °C dan faktor lain ialah nilai awal, kesan masa pengalkalian prarawatan ke atas CMC dibincangkan.
Kesan penggantian. Darjah penggantian
Masa pengalkalian prarawatan/j
Kesan masa pengalkalian prarawatan padaCMCdarjah penggantian
Proses bulking itu sendiri agak cepat, tetapi larutan alkali memerlukan masa resapan tertentu dalam gentian.
Ia boleh dilihat bahawa apabila masa pengalkalian ialah 0.5-1.5j, tahap penggantian produk meningkat dengan peningkatan masa pengalkalian.
Darjah penggantian produk yang diperolehi adalah yang tertinggi apabila masa adalah 1.5j, dan tahap penggantian menurun dengan peningkatan masa selepas 1.5j. ini boleh
Ia mungkin kerana pada permulaan pengalkalian, dengan pemanjangan masa pengalkalian, penyusupan alkali kepada selulosa lebih mencukupi, supaya serat
Struktur utama lebih santai, meningkatkan agen pengeteran dan medium aktif
Masa siaran: Apr-26-2024