1 Introduzzjoni
Fil-preżent, il-materja prima ewlenija użata fil-preparazzjoni ta 'etere taċ-ċellulożahuwa qoton, u l-produzzjoni tagħha qed tonqos, u l-prezz qed jiżdied ukoll;
Barra minn hekk, aġenti eterifikanti użati b'mod komuni bħall-aċidu chloroacetic (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, iċ-ċelluloża tal-arżnu b'purità relattiva ta 'aktar minn 90% estratta fit-tieni kapitolu tintuża bħala l-materja prima, u sodium chloroacetate u 2-chloroethanol jintużaw bħala sostituti.
Bl-użu ta 'aċidu chloroacetic tossiku ħafna bħala aġent eterifikazzjoni, anjonikukarbossimetil ċelluloża (CMC), ġew ippreparati hydroxyethyl cellulose mhux joniċi.
Ċelluloża (HEC) u mħallta 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.
Fundamenti ta 'eterifikazzjoni taċ-ċelluloża
Il-prinċipju tal-eterifikazzjoni taċ-ċelluloża jista 'jinqasam f'żewġ partijiet. L-ewwel parti hija l-proċess ta 'alkalizzazzjoni, jiġifieri, matul ir-reazzjoni ta' alkalilizzazzjoni taċ-ċelluloża,
Imxerred b'mod uniformi f'soluzzjoni ta 'NaOH, iċ-ċelluloża tal-arżnu tintefaħ b'mod vjolenti taħt l-azzjoni tat-taħwid mekkaniku, u bl-espansjoni tal-ilma
Ammont kbir ta 'molekuli żgħar NaOH ippenetraw fl-intern taċ-ċelluloża tal-arżnu, u rreaġixxew mal-gruppi hydroxyl fuq iċ-ċirku tal-unità strutturali tal-glukożju,
Jiġġenera ċelluloża alkali, iċ-ċentru attiv tar-reazzjoni ta 'eterifikazzjoni.
It-tieni parti hija l-proċess ta 'eterifikazzjoni, jiġifieri, ir-reazzjoni bejn iċ-ċentru attiv u sodium chloroacetate jew 2-chloroethanol taħt kundizzjonijiet alkalini, li tirriżulta f'
Fl-istess ħin, l-aġent etherifying sodium chloroacetate u 2-chloroethanol se jipproduċu wkoll ċertu grad ta 'ilma taħt kondizzjonijiet alkalini.
Ir-reazzjonijiet sekondarji huma solvuti biex jiġġeneraw sodium glycolate u ethylene glycol, rispettivament.
2 Pretrattament konċentrat ta 'dekristallizzazzjoni alkali taċ-ċelluloża tal-arżnu
L-ewwel, ipprepara ċerta konċentrazzjoni ta 'soluzzjoni ta' NaOH b'ilma dejonizzat. Imbagħad, f'ċerta temperatura, 2g ta 'fibra tal-arżnu
Il-vitamina tinħall f'ċertu volum ta 'soluzzjoni ta' NaOH, titħawwad għal perjodu ta 'żmien, u mbagħad tiġi ffiltrata għall-użu.
Manifattur tal-Mudell tal-Istrument
Preċiżjoni pH Meter
Kollettur tat-tip tat-temperatura kostanti tat-tisħin manjetiku stirrer
Forn tat-tnixxif bil-vakwu
Bilanċ elettroniku
Pompa tal-vakwu b'ħafna għanijiet tat-tip ta 'ilma li jiċċirkola
Spettrometru ta' l-infra-aħmar ta' Fourier Transform
Diffrattometru tar-raġġi X
Spettrometru tar-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.
American Termoelettrika Isvizzera ARL Company
Kumpanija Żvizzera BRUKER
35
Preparazzjoni ta' CMCs
Bl-użu ta 'ċelluloża alkali tal-injam tal-arżnu ttrattata minn qabel permezz ta' dekristallizzazzjoni tal-alkali konċentrata bħala materja prima, bl-użu tal-etanol bħala solvent u bl-użu tal-kloroaċetat tas-sodju bħala eterifikazzjoni
CMC b'DS ogħla kien ippreparat billi żżid alkali darbtejn u aġent etherifying darbtejn. Żid 2g ta 'ċelluloża alkali tal-injam tal-arżnu fil-garafina b'erba' għonq, imbagħad żid ċertu volum ta 'solvent tal-etanol, u ħawwad sew għal 30min
madwar, sabiex iċ-ċelluloża alkali tkun imxerrda bis-sħiħ. Imbagħad żid ċertu ammont ta 'aġent alkali u kloroaċetat tas-sodju biex jirreaġixxi għal perjodu ta' żmien f'ċerta temperatura ta 'eterifikazzjoni
Wara ż-żmien, it-tieni żieda ta 'aġent alkalin u sodium chloroacetate segwit minn eterifikazzjoni għal perjodu ta' żmien. Wara li r-reazzjoni tkun spiċċat, kessaħ u kessaħ, imbagħad
Innewtralizza b'ammont xieraq ta 'aċidu aċetiku glaċjali, imbagħad filtru ġbid, aħsel u nixxef.
Preparazzjoni ta' HECs
Bl-użu ta 'ċelluloża alkali tal-injam tal-arżnu trattat minn qabel b'dekristallizzazzjoni tal-alkali konċentrata bħala materja prima, etanol bħala solvent u 2-chloroethanol bħala eterifikazzjoni
L-HEC b'MS ogħla kien ippreparat billi żżid l-alkali darbtejn u l-aġent eterifikanti 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 saħħan bil-mod, żid ċertu volum ta '2-
Chloroethanol, eterifikat f'temperatura kostanti għal perjodu ta 'żmien, u mbagħad żied l-idrossidu tas-sodju li jifdal u 2-chloroethanol biex ikompli eterifikazzjoni għal perjodu ta' żmien. kura
Wara li titlesta r-reazzjoni, innewtralizza b'ċertu ammont ta 'aċidu aċetiku glaċjali, u finalment iffiltra b'filtru tal-ħġieġ (G3), aħsel, u nixxef.
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-kloroaċetat tas-sodju bħala l-aġent eterifikazzjoni biex tipprepara
HECMC. Il-proċess speċifiku huwa: ħu ċertu ammont ta 'HEC, poġġih f'garafina b'erba' għonq ta '100 mL, u mbagħad żid ċertu ammont ta' volum
90% etanol, ħawwad mekkanikament għal perjodu ta 'żmien biex tagħmilha mxerrda għal kollox, żid ċertu ammont ta' alkali wara t-tisħin, u żid bil-mod
Sodium chloroacetate, l-eterifikazzjoni f'temperatura kostanti tispiċċa wara perjodu ta 'żmien. Wara li titlesta r-reazzjoni, innewtralizzaha b'aċidu aċetiku glaċjali biex tinnewtralizzaha, imbagħad uża filtru tal-ħġieġ (G3)
Wara filtrazzjoni ġbid, ħasil u tnixxif.
Purifikazzjoni ta 'eteri taċ-ċelluloża
Fil-proċess ta 'preparazzjoni ta' etere taċ-ċelluloża, ħafna drabi jiġu prodotti xi prodotti sekondarji, prinċipalment il-klorur tas-sodju tal-melħ inorganiku u xi prodotti oħra
impuritajiet. Sabiex tittejjeb il-kwalità tal-etere taċ-ċelluloża, saret purifikazzjoni sempliċi fuq l-etere taċ-ċelluloża miksub. għax huma fl-ilma
Hemm solubilità differenti, għalhekk l-esperiment juża ċertu frazzjoni ta 'volum ta' etanol idratat biex jippurifika t-tliet eteri taċ-ċelluloża ppreparati.
bidla.
Poġġi l-kampjun tal-etere taċ-ċelluloża ppreparat b'ċerta kwalità f'tazza, żid ċertu ammont ta' 80% etanol li jkun ġie msaħħan minn qabel għal 60 ℃ ~ 65 ℃, u żomm it-taħwid mekkaniku f'60 ℃ ~ 65 ℃ fuq stirrer manjetiku li jsaħħan b'temperatura kostanti għal 10 ℃. min. Ħu s-supernatant biex jinxef
F'garafina nadifa, uża nitrat tal-fidda biex tiċċekkja għal joni tal-klorur. Jekk ikun hemm preċipitat abjad, iffiltrah minn filtru tal-ħġieġ u ħu s-solidu
Irrepeti l-passi preċedenti għall-parti tal-ġisem, sakemm il-filtrat wara li żżid qatra 1 ta 'soluzzjoni AgNO3 m'għandux preċipitat abjad, jiġifieri, il-purifikazzjoni u l-ħasil jitlestew.
36
fi (prinċipalment biex tneħħi l-prodott sekondarju tar-reazzjoni NaCl). Wara l-filtrazzjoni tal-ġbid, it-tnixxif, it-tkessiħ għat-temperatura tal-kamra u l-użin.
massa, g.
Metodi ta' Test u Karatterizzazzjoni għal Eteri taċ-Ċelluloża
Determinazzjoni tal-Grad ta' Sostituzzjoni (DS) u l-Grad Molari ta' Sostituzzjoni (MS)
Determinazzjoni ta' DS: L-ewwel, iżen 0.2 g (eżattezza sa 0.1 mg) tal-kampjun tal-etere taċ-ċelluloża purifikat u mnixxef, dewweb ġo
80mL ta 'ilma distillat, imħawwad f'banju ta' l-ilma b'temperatura kostanti f'30℃ ~ 40℃ għal 10min. Imbagħad aġġusta b'soluzzjoni ta 'aċidu sulfuriku jew soluzzjoni ta' NaOH
pH tas-soluzzjoni sakemm il-pH tas-soluzzjoni jkun 8. Imbagħad f'tazza mgħammar b'elettrodu tal-miter tal-pH, uża soluzzjoni standard ta' aċidu sulfuriku
Biex tittitra, 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 tispiċċa. 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 ta' methine u grupp wieħed ta' metilin fuq l-unità tal-glukożju 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
Test ta' Karatterizzazzjoni ta' Analiżi ta' Diffrazzjoni tar-raġġi X ta' Tliet Eteri taċ-Ċelluloża CMC, HEC u HEECMC
il-metodu tat-test deskritt.
3.2.4.4 Ittestjar tal-H-NMR
L-ispettrometru H NMR ta 'HEC kien imkejjel mill-ispettrometru Avance400 H NMR prodott minn BRUKER.
Bl-użu dewterated dimethyl sulfoxide bħala solvent, is-soluzzjoni ġiet ittestjata bi spettroskopija tal-NMR tal-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 CMC
Bl-użu taċ-ċelluloża tal-arżnu estratta fit-tieni kapitolu bħala l-materja prima, u bl-użu tal-kloroaċetat tas-sodju bħala l-aġent etherifying, ġie adottat il-metodu ta 'esperiment ta' fattur wieħed,
Il-proċess ta 'preparazzjoni ta' CMC ġie ottimizzat, u l-varjabbli inizjali tal-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-Fatturi Inizjali
Fattur Valur inizjali
Pretrattament temperatura alkalizzanti/℃ 40
Ħin tal-alkalizzar tat-trattament minn qabel/h 1
Proporzjon solidu-likwidu tat-trattament minn qabel/(g/mL) 1:25
Konċentrazzjoni ta 'lye ta' trattament minn qabel/% 40
38
It-temperatura ta ' l-eterifikazzjoni ta ' l-ewwel stadju / ℃ 45
Ħin ta' eterifikazzjoni ta' l-ewwel stadju/siegħa 1
It-tieni stadju tat-temperatura ta ' l-eterifikazzjoni/℃ 70
Ħin ta' eterifikazzjoni tat-tieni stadju/h 1
Dożaġġ bażi fl-istadju ta' eterifikazzjoni/g 2
Ammont ta' aġent ta' eterifikazzjoni fl-istadju ta' eterifikazzjoni/g 4.3
Proporzjon solidu-likwidu eterifikat/(g/mL) 1:15
3.3.1.1 Influwenza ta' diversi fatturi fuq il-grad ta' sostituzzjoni tas-CMC fl-istadju ta' alkalizzazzjoni ta' qabel it-trattament
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 tal-alkalizzazzjoni tat-trattament minn qabel fuq il-grad ta 'sostituzzjoni fis-CMC miksub, fil-każ li jiġu ffissati fatturi oħra bħala valuri inizjali,
Taħt il-kundizzjonijiet, l-effett tat-temperatura tal-alkalizzazzjoni tat-trattament minn qabel fuq il-grad ta 'sostituzzjoni CMC huwa diskuss, u r-riżultati huma murija fil-Fig.
Pretrattament temperatura alkalizzanti/℃
Effett tat-temperatura alkalizzanti ta 'pretrattament fuq il-grad ta' sostituzzjoni CMC
Jista 'jidher li l-grad ta' sostituzzjoni ta 'CMC jiżdied biż-żieda tat-temperatura ta' l-alkalizzazzjoni tat-trattament minn qabel, u t-temperatura ta 'l-alkalizzazzjoni hija ta' 30 °C.
Il-gradi ta 'hawn fuq ta' sostituzzjoni jonqsu maż-żieda fit-temperatura. Dan huwa minħabba li t-temperatura alkalizzanti hija baxxa wisq, u l-molekuli huma inqas attivi u ma jistgħux
Effettivament jeqirdu ż-żona kristallina taċ-ċelluloża, li tagħmilha diffiċli għall-aġent eterifikanti biex jidħol fl-intern taċ-ċelluloża fl-istadju ta 'eterifikazzjoni, 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 it-temperatura tiżdied, 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 tal-ħin ta 'alkalinizzazzjoni ta' pretrattament fuq il-grad ta 'sostituzzjoni CMC
Taħt il-kondizzjoni li t-temperatura ta 'alkalizzazzjoni ta' qabel it-trattament hija ta '30 °C u fatturi oħra huma l-valuri inizjali, l-effett tal-ħin ta' alkalizzazzjoni ta 'pretrattament fuq CMC huwa diskuss.
L-effett tas-sostituzzjoni. Grad ta' sostituzzjoni
Ħin ta 'alkalizzar ta' trattament minn qabel/h
Effett tal-ħin ta 'alkalinizzazzjoni ta' pretrattament fuqCMCgrad ta' sostituzzjoni
Il-proċess ta 'bulking innifsu huwa relattivament rapidu, iżda s-soluzzjoni alkali teħtieġ ċertu ħin ta' diffużjoni fil-fibra.
Wieħed jista 'jara li meta l-ħin ta' 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 l-ħin kien 1.5h, u l-grad ta' sostituzzjoni naqas biż-żieda tal-ħin wara 1.5h. Dan jista
Jista 'jkun minħabba li fil-bidu tal-alkalizzazzjoni, bit-titwil tal-ħin tal-alkalizzazzjoni, l-infiltrazzjoni tal-alkali għaċ-ċelluloża hija aktar suffiċjenti, sabiex il-fibra
L-istruttura ewlenija hija aktar rilassata, u żżid l-aġent eterifikatur u l-mezz attiv
Ħin tal-post: Apr-26-2024