1 Introduzzjoni
Fil-preżent, il - materja prima ewlenija użata fil-preparazzjoni ta 'Ether taċ-ċellulożahuwa qoton, u l-produzzjoni tiegħu qed tonqos, u l-prezz qed jiżdied ukoll;
Barra minn hekk, aġenti eterifikanti użati b'mod komuni bħall-aċidu kloroaċetiku (tossiku ħafna) u l-ossidu tal-etilene (karċinoġeniku) huma wkoll aktar ta 'ħsara għall-ġisem tal-bniedem u l-ambjent. Ktieb
F'dan il-kapitolu, l-arżnu taċ-ċelluloża b'purità relattiva ta 'aktar minn 90% estratt fit-tieni kapitolu jintuża bħala l-materja prima, u l-kloroaketat tas-sodju u 2-kloroetanol jintużaw bħala sostituti.
Bl-użu ta 'aċidu kloroaċetiku tossiku ħafna bħala aġent ta' l-etererifikazzjoni, anjonikucarboxymethyl cellulose (CMC), ġew ippreparati l-hydroxyethyl cellulose mhux ijoniċi.
Ċelluloża (HEC) u hydroxyethyl carboxymethyl cellulose (HECMC) tliet eteri taċ-ċelluloża. Fattur wieħed
It-tekniki ta 'preparazzjoni ta' tliet eteri taċ-ċelluloża ġew ottimizzati permezz ta 'esperimenti u esperimenti ortogonali, u l-eteri taċ-ċelluloża sintetizzati kienu kkaratterizzati minn FT-IR, XRD, H-NMR, eċċ.
Fundamentali tal-eterifikazzjoni taċ-ċelluloża
Il-prinċipju ta 'l-eterifikazzjoni taċ-ċelluloża jista' jinqasam f'żewġ partijiet. L-ewwel parti hija l-proċess ta 'alkalizzazzjoni, jiġifieri, waqt ir-reazzjoni ta' alkalizzazzjoni taċ-ċelluloża,
Imxerred indaqs f'soluzzjoni ta 'NaOH, l-arżnu taċ-ċelluloża jintefaħ b'mod vjolenti taħt l-azzjoni ta' taħwid mekkaniku, u bl-espansjoni ta 'l-ilma
Ammont kbir ta 'molekuli żgħar ta' NaOH ppenetrati fl-intern taċ-ċelluloża tal-arżnu, u rreaġixxa mal-gruppi idrossiliċi fuq iċ-ċirku ta 'l-unità strutturali tal-glukosju,
Tiġġenera ċelluloża alkali, iċ-ċentru attiv tar-reazzjoni ta 'l-etereifikazzjoni.
It-tieni parti hija l-proċess ta 'l-eterifikazzjoni, jiġifieri, ir-reazzjoni bejn iċ-ċentru attiv u l-kloroacetate tas-sodju jew 2-kloroetanol taħt kondizzjonijiet alkalini, li tirriżulta fi
Fl-istess ħin, l-aġent eterifikanti tas-sodju kloroaketat u 2-kloroetanol jipproduċu wkoll ċertu grad ta 'ilma f'kundizzjonijiet alkalini.
Ir-reazzjonijiet tal-ġenb huma solvuti biex jiġġeneraw glycolate tas-sodju u etilene glycol, rispettivament.
2 Dekristallizzazzjoni tal-Alkali Konċentrat Trattament ta 'Pine Cellulose
L-ewwel, ipprepara ċerta konċentrazzjoni ta 'soluzzjoni NaOH b'ilma dejonizzat. Imbagħad, f'ċerta temperatura, 2g ta 'fibra tal-arżnu
Il-vitamina tinħall f'ċertu volum ta 'soluzzjoni NaOH, imħawwad għal perjodu ta' żmien, u mbagħad iffiltrat għall-użu.
Manifattur tal-Mudell tal-Istrument
Meter tal-pH ta 'preċiżjoni
Tip ta 'Kollettur Temperatura kostanti Tisħin Magnetic Stirrer
Forn li jnixxef bil-vakwu
Bilanċ elettroniku
Tip li jiċċirkola pompa tal-vakwu b'ħafna skopijiet
Fourier jittrasforma spettrometru infra-aħmar
Diffractometer tar-raġġi X
Spettrometru ta 'reżonanza manjetika nukleari
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.
Kumpanija ARL Termoelettrika Amerikana
Kumpanija Żvizzera Bruker
35
Preparazzjoni ta 'CMCs
Bl-użu ta 'ċelluloża alkali tal-injam tal-arżnu trattat minn qabel permezz ta' decrystallizzazzjoni alkali konċentrata bħala materja prima, bl-użu ta 'etanol bħala solvent u bl-użu ta' kloroaketat tas-sodju bħala eterifikazzjoni
CMC b'DS ogħla kien ippreparat billi żied l-alkali darbtejn u l-aġent etheryying darbtejn. Żid 2g ta 'ċelluloża alkali tal-injam tal-arżnu fil-flixkun b'erba' għonq, imbagħad żid ċertu volum ta 'solvent ta' etanol, u ħawwad sew għal 30min
dwar, sabiex l-alkali taċ-ċelluloża jkun imxerred għal kollox. Imbagħad żid ċertu ammont ta 'aġent alkali u kloroaketat tas-sodju biex jirreaġixxi għal perjodu ta' żmien f'ċerta temperatura ta 'etereifikazzjoni
Wara l-ħin, it-tieni żieda ta 'aġent alkalini u kloroaketat tas-sodju segwit minn etereifikazzjoni għal perjodu ta' żmien. Wara li r-reazzjoni tkun intemmet, kessaħ u kessaħ, allura
Innewtralizza b'ammont xieraq ta 'aċidu aċetiku glaċjali, imbagħad filtru tal-ġbid, aħsel u niexef.
Preparazzjoni ta 'HECS
Bl-użu ta 'ċelluloża alkali tal-injam tal-arżnu trattat minn qabel b'dekristallizzazzjoni alkali kkonċentrata bħala materja prima, etanol bħala solvent u 2-kloroetanol bħala eterifikazzjoni
L-HEC bl-SM ogħla kien ippreparat billi żied l-alkali darbtejn u l-aġent etheryying darbtejn. Żid 2g ta 'ċelluloża alkali tal-injam tal-arżnu fi flixkun b'erba' għonq, u żid ċertu volum ta '90% (frazzjoni tal-volum) etanol, ħawwad
Ħawwad għal perjodu ta 'żmien biex tferrex kompletament, imbagħad żid ċertu ammont ta' alkali, u ssaħħan bil-mod, żid ċertu volum ta '2-
Il-kloroetanol, eterifikat f'temperatura kostanti għal perjodu ta 'żmien, u mbagħad żied il-bqija tal-idrossidu tas-sodju u 2-chloroethanol biex ikompli l-eterifikazzjoni għal perjodu ta' żmien. ittratta
Wara li titlesta r-reazzjoni, newtralizza b'ċertu ammont ta 'aċidu aċetiku glaċjali, u finalment iffiltra b'filtru tal-ħġieġ (G3), aħsel u niexef.
Preparazzjoni ta 'HEMCC
Bl-użu tal-HEC ippreparat fi 3.2.3.4 bħala l-materja prima, l-etanol bħala l-mezz ta 'reazzjoni, u l-kloroaketat tas-sodju bħala l-aġent etheryfying biex jipprepara
HECMC. Il-proċess speċifiku huwa: Ħu ċertu ammont ta 'HEC, poġġih f'faxxa ta' 100 ml b'erba 'għonq, u mbagħad żid ċertu ammont ta' volum
90% etanol, ħawwad mekkanikament għal perjodu ta 'żmien biex ikun imxerred għal kollox, żid ċertu ammont ta' alkali wara t-tisħin, u żid bil-mod
Il-kloroaketat tas-sodju, l-eterifikazzjoni f'temperatura kostanti tintemm wara perjodu ta 'żmien. Wara li titlesta r-reazzjoni, jinnewtralizzaha bl-aċidu aċetiku glaċjali biex tinnewtralizzaha, imbagħad uża filtru tal-ħġieġ (G3)
Wara filtrazzjoni tal-ġbid, ħasil u tnixxif.
Purifikazzjoni ta 'eteri taċ-ċelluloża
Fil-proċess ta 'preparazzjoni ta' l-etere taċ-ċelluloża, xi prodotti sekondarji huma spiss prodotti, prinċipalment il-klorur tas-sodju tal-melħ inorganiku u xi oħrajn
impuritajiet. Sabiex titjieb il-kwalità tal-etere taċ-ċelluloża, saret purifikazzjoni sempliċi fuq l-etere taċ-ċelluloża miksuba. Minħabba li jinsabu fl-ilma
Hemm solubilità differenti, u għalhekk l-esperiment juża ċertu frazzjoni tal-volum ta 'etanol idratat biex jippurifika t-tliet eteri taċ-ċelluloża ppreparati.
bidla.
Poġġi l-kampjun tal-etere taċ-ċelluloża mħejji b'ċerta kwalità f'beaker, żid ċertu ammont ta '80% etanol li ġie msaħħan minn qabel għal 60 ℃ ~ 65 ℃, u żomm it-taħwid mekkaniku f'60 ℃ ~ ~ 65 ℃ fuq temperatura kostanti li jsaħħan il-ħawwad manjetiku għal 10 ℃. min. Ħu s-supernatant biex tinxef
F'beaker nadif, uża nitrat tal-fidda biex tivverifika l-joni tal-klorur. Jekk hemm preċipitat abjad, iffiltraha permezz ta 'filtru tal-ħġieġ u ħu s-solidu
Irrepeti l-passi ta 'qabel għall-parti tal-ġisem, sakemm il-filtrat wara li żżid 1 qatra ta' soluzzjoni AgNO3 m'għandha l-ebda preċipitat abjad, jiġifieri, il-purifikazzjoni u l-ħasil jitlestew.
36
fi (prinċipalment biex tneħħi r-reazzjoni ta 'NaCl tal-prodott sekondarju). Wara filtrazzjoni tal-ġbid, tnixxif, tkessiħ għat-temperatura tal-kamra u tiżen.
Quddiesa, g.
Metodi ta 'test u karatterizzazzjoni għal eteri taċ-ċelluloża
Determinazzjoni ta 'grad ta' sostituzzjoni (DS) u grad ta 'sostituzzjoni molari (SM)
Determinazzjoni ta 'DS: L-ewwel, iżen 0.2 g (preċiż sa 0.1 mg) tal-kampjun tal-ether taċ-ċelluloża ppurifikat u mnixxef, ħollha ġewwa
80ml ta 'ilma distillat, imħawwad f'banju tal-ilma tat-temperatura kostanti fi 30 ℃ ~ 40 ℃ għal 10min. Imbagħad aġġusta b'soluzzjoni ta 'aċidu sulfuriku jew soluzzjoni NaOH
pH tas-soluzzjoni sakemm il-pH tas-soluzzjoni jkun 8. Imbagħad f'beaker mgħammar b'elettrodu tal-miter tal-pH, uża soluzzjoni standard ta 'aċidu sulfuriku
Biex titrat, taħt kondizzjonijiet ta 'taħwid, osserva l-qari tal-miter tal-pH waqt it-titrazzjoni, meta l-valur tal-pH tas-soluzzjoni jiġi aġġustat għal 3.74,
It-titrazzjoni tintemm. Innota l-volum ta 'soluzzjoni standard ta' aċidu sulfuriku użat f'dan il-ħin.
Ġenerazzjoni:
Is-somma tan-numri ta 'fuq tal-protoni u l-grupp hydroxyethyl
Il-proporzjon tan-numru ta 'protoni ta' fuq; I7 hija l-massa tal-grupp tal-metilen fuq il-grupp hydroxyethyl
Intensità tal-quċċata tar-reżonanza tal-protoni; hija l-intensità tal-quċċata tar-reżonanza tal-protoni ta '5 gruppi tal-methine u grupp wieħed tal-metilen fuq l-unità tal-glukosju taċ-ċelluloża
Somma.
Il-metodi tat-test deskritti għall-ittestjar tal-karatterizzazzjoni infra-aħmar tat-tliet eteri taċ-ċelluloża CMC, HEC u HEECMC
Liġi
3.2.4.3 Test XRD
Analiżi tad-diffrazzjoni tar-raġġi X Test ta 'tliet eteri taċ-ċelluloża CMC, HEC u HEECMC
il-metodu tat-test deskritt.
3.2.4.4 Ittestjar ta 'H-NMR
L-ispettrometru H NMR ta 'HEC ġie mkejjel bl-ispettrometru ta' AVANCE400 H NMR prodott minn Bruker.
Bl-użu ta 'dimetil sulfossidu deuterat bħala solvent, is-soluzzjoni ġiet ittestjata permezz ta' spettroskopija ta 'idroġenu likwidu. Il-frekwenza tat-test kienet 75.5MHz.
Saħħan, is-soluzzjoni hija 0.5ml.
3.3 Riżultati u analiżi
3.3.1 Ottimizzazzjoni tal-proċess ta 'preparazzjoni tas-CMC
Bl-użu tal-arżnu taċ-ċelluloża estratta fit-tieni kapitolu bħala l-materja prima, u bl-użu ta 'kloroaketat tas-sodju bħala l-aġent ta' l-eterifikanti, ġie adottat il-metodu ta 'esperiment ta' fattur uniku,
Il-proċess ta 'preparazzjoni ta' CMC ġie ottimizzat, u l-varjabbli inizjali ta 'l-esperiment ġew stabbiliti kif muri fit-Tabella 3.3. Dan li ġej huwa l-proċess ta 'preparazzjoni HEC
Fl-arti, l-analiżi ta 'diversi fatturi.
Tabella 3.3 Valuri tal-Fattur Inizjali
Fattur Valur inizjali
Trattament minn qabel l-alkalizzazzjoni tat-temperatura / ℃ 40
Trattament minn qabel l-alkalizzazzjoni tal-ħin / h 1
Trattament minn qabel il-proporzjon solidu-likwidu / (g / ml) 1:25
Konċentrazzjoni ta 'trattament minn qabel lye /% 40
38
L-ewwel stadju ta 'temperatura ta' l-eterifikazzjoni / ℃ 45
Ħin tal-Eterifikazzjoni tal-Ewwel Stadju / H 1
It-tieni stadju ta 'temperatura ta' l-etereifikazzjoni / ℃ 70
It-tieni stadju tal-ħin tal-etereifikazzjoni / h 1
Doża ta 'bażi fl-istadju ta' l-eterifikazzjoni / g 2
Ammont ta 'aġent ta' l-etereifikazzjoni fl-istadju ta 'l-etereifikazzjoni / g 4.3
Proporzjon ta 'Likwidu Solidu Eterifikat / (G / mL) 1:15
3.3.1.1 Influwenza ta 'diversi fatturi fuq il-grad ta' sostituzzjoni ta 'CMC fi stadju ta' alkalizzazzjoni ta 'trattament minn qabel
1. L-effett tat-temperatura tal-alkalizzazzjoni tat-trattament minn qabel fuq il-grad ta 'sostituzzjoni ta' CMC
Sabiex jiġi kkunsidrat l-effett tat-temperatura ta 'alkalizzazzjoni ta' trattament minn qabel fuq il-grad ta 'sostituzzjoni fis-CMC miksub, fil-każ ta' ffissar ta 'fatturi oħra bħala valuri inizjali,
Taħt il-kundizzjonijiet, l-effett tat-temperatura tal-alkalizzazzjoni ta 'trattament minn qabel fuq il-grad ta' sostituzzjoni ta 'CMC huwa diskuss, u r-riżultati huma murija fil-Fig.
Trattament minn qabel l-alkalizzazzjoni tat-temperatura / ℃
Effett tat-Trattament minn qabel l-Alkalizzazzjoni tat-Temperatura fuq il-Grad ta 'Sostituzzjoni tas-CMC
Jista 'jidher li l-grad ta' sostituzzjoni ta 'CMC jiżdied biż-żieda tat-temperatura ta' l-alkalizzazzjoni ta 'pretrattament, u t-temperatura ta' l-alkalizzazzjoni hija ta '30 ° C.
Il-gradi ta 'sostituzzjoni ta' hawn fuq jonqsu biż-żieda fit-temperatura. Dan minħabba li t-temperatura alkalizzanti hija baxxa wisq, u l-molekuli huma inqas attivi u ma jistgħux
Jeqred b'mod effettiv iż-żona kristallina taċ-ċelluloża, u dan jagħmilha diffiċli għall-aġent etereifikanti li jidħol fl-intern taċ-ċelluloża fl-istadju ta 'l-etereifikazzjoni, u l-grad ta' reazzjoni huwa relattivament għoli.
baxx, li jirriżulta fi grad aktar baxx ta 'sostituzzjoni tal-prodott. Madankollu, it-temperatura tal-alkalizzazzjoni m'għandhiex tkun għolja wisq. Hekk kif tiżdied it-temperatura, taħt l-azzjoni ta 'temperatura għolja u alkali qawwija,
Iċ-ċelluloża hija suxxettibbli għal degradazzjoni ossidattiva, u l-grad ta 'sostituzzjoni tal-prodott CMC jonqos.
2. Influwenza ta 'ħin ta' alkalinizzazzjoni ta 'trattament minn qabel fuq grad ta' sostituzzjoni ta 'CMC
Taħt il-kundizzjoni li t-temperatura ta 'l-alkalizzazzjoni ta' trattament minn qabel hija 30 ° C u fatturi oħra huma l-valuri inizjali, l-effett ta 'ħin ta' alkalizzazzjoni ta 'trattament minn qabel fuq CMC huwa diskuss.
L-effett tas-sostituzzjoni. Grad ta 'sostituzzjoni
Trattament minn qabel l-alkalizzazzjoni tal-ħin / h
Effett ta 'ħin ta' alkalinizzazzjoni ta 'trattament minn qabel fuqCMCgrad ta 'sostituzzjoni
Il-proċess ta 'bulking innifsu huwa relattivament mgħaġġel, iżda s-soluzzjoni alkali teħtieġ ċertu ħin ta' diffużjoni fil-fibra.
Jista 'jidher li meta l-ħin tal-alkalizzazzjoni huwa 0.5-1.5h, il-grad ta' sostituzzjoni tal-prodott jiżdied biż-żieda tal-ħin tal-alkalizzazzjoni.
Il-grad ta 'sostituzzjoni tal-prodott miksub kien l-ogħla meta ż-żmien kien ta' 1.5h, u l-grad ta 'sostituzzjoni naqas biż-żieda ta' żmien wara 1.5h. Dan jista '
Jista 'jkun minħabba li fil-bidu ta' l-alkalizzazzjoni, bit-titwil ta 'ħin ta' alkalizzazzjoni, l-infiltrazzjoni ta 'alkali għal ċelluloża hija aktar suffiċjenti, sabiex il-fibra
L-istruttura ewlenija hija aktar rilassata, u żżid l-aġent ta 'l-eterifikazzjoni u l-mezz attiv
Ħin ta 'wara: April-26-2024