सेल्युलोज ईथर को तयारी

1 परिचय

हाल, मुख्य कच्चा पदार्थ को तयारी मा प्रयोग गरिन्छसेल्युलोज ईथरकपास छ, र यसको उत्पादन घट्दै छ, र मूल्य पनि बढिरहेको छ;

यसबाहेक, क्लोरोएसिटिक एसिड (अत्यधिक विषाक्त) र इथिलीन अक्साइड (कार्सिनोजेनिक) जस्ता सामान्य रूपमा प्रयोग हुने ईथरफाइङ एजेन्टहरू पनि मानव शरीर र वातावरणका लागि बढी हानिकारक हुन्छन्। पुस्तक

यस अध्यायमा, दोस्रो अध्यायमा निकालिएको ९०% भन्दा बढी सापेक्षिक शुद्धता भएको पाइन सेल्युलोजलाई कच्चा पदार्थको रूपमा प्रयोग गरिन्छ, र सोडियम क्लोरोएसीटेट र २-क्लोरोथेनोललाई विकल्पको रूपमा प्रयोग गरिन्छ।

अत्यधिक विषाक्त क्लोरोएसिटिक एसिडलाई ईथरिफाइङ एजेन्ट, एनियोनिकको रूपमा प्रयोग गर्दैcarboxymethyl सेल्युलोज (CMC), गैर-आयनिक हाइड्रोक्साइथाइल सेलुलोज तयार गरिएको थियो।

सेल्युलोज (HEC) र मिश्रित हाइड्रोक्सीथाइल कार्बोक्साइथाइल सेलुलोज (HECMC) तीन सेल्युलोज ईथर। एकल कारक

तीन सेल्युलोज ईथरहरूको तयारी प्रविधिहरू प्रयोगहरू र अर्थोगोनल प्रयोगहरूद्वारा अनुकूलित गरिएको थियो, र संश्लेषित सेल्युलोज ईथरहरू FT-IR, XRD, H-NMR, आदि द्वारा विशेषता थिए।

सेल्युलोज इथरिफिकेशन को आधारभूत कुरा

सेल्युलोज ईथरिफिकेशनको सिद्धान्तलाई दुई भागमा विभाजन गर्न सकिन्छ। पहिलो भाग क्षारीय प्रक्रिया हो, अर्थात्, सेल्युलोज को क्षारीय प्रतिक्रिया को समयमा,

NaOH समाधानमा समान रूपमा फैलिएको, पाइन सेल्युलोज मेकानिकल हलचलको कार्य अन्तर्गत, र पानीको विस्तारको साथ हिंस्रक रूपमा फुल्छ।

ठूलो मात्रामा NaOH साना अणुहरू पाइन सेल्युलोजको भित्री भागमा प्रवेश गरे, र ग्लुकोज संरचनात्मक इकाईको औंठीमा हाइड्रोक्सिल समूहहरूसँग प्रतिक्रिया गरे,

क्षार सेल्युलोज उत्पन्न गर्दछ, ईथरिफिकेशन प्रतिक्रियाको सक्रिय केन्द्र।

दोस्रो भाग ईथरिफिकेशन प्रक्रिया हो, अर्थात्, क्षारीय अवस्थाहरूमा सक्रिय केन्द्र र सोडियम क्लोरोएसीटेट वा 2-क्लोरोथेनोल बीचको प्रतिक्रिया, परिणामस्वरूप

एकै समयमा, ईथरफाइङ्ग एजेन्ट सोडियम क्लोरोएसीटेट र 2-क्लोरोथेनोलले पनि क्षारीय अवस्थाहरूमा पानीको एक निश्चित डिग्री उत्पादन गर्नेछ।

साइड प्रतिक्रियाहरू क्रमशः सोडियम ग्लाइकोलेट र इथिलीन ग्लाइकोल उत्पन्न गर्न समाधान गरिन्छ।

2 पाइन सेल्युलोजको केन्द्रित क्षार डिक्रिस्टलाइजेशन प्रीट्रीटमेन्ट

पहिले, विआयनीकृत पानीको साथ NaOH समाधानको निश्चित एकाग्रता तयार गर्नुहोस्। त्यसपछि, एक निश्चित तापमानमा, पाइन फाइबरको 2 ग्राम

भिटामिन NaOH घोलको एक निश्चित मात्रामा भंग गरिन्छ, समयको लागि हलचल गरिन्छ, र त्यसपछि प्रयोगको लागि फिल्टर गरिन्छ।

उपकरण मोडेल निर्माता

सटीक pH मीटर

कलेक्टर प्रकार स्थिर तापमान ताप चुम्बकीय stirrer

भ्याकुम सुकाउने ओभन

इलेक्ट्रोनिक ब्यालेन्स

सर्कुलिङ पानी प्रकार बहुउद्देश्यीय भ्याकुम पम्प

फोरियर ट्रान्सफॉर्म इन्फ्रारेड स्पेक्ट्रोमिटर

एक्स-रे डिफ्राक्टोमीटर

आणविक चुम्बकीय अनुनाद स्पेक्ट्रोमीटर

Hangzhou Aolilong उपकरण कं, लिमिटेड

Hangzhou Huichuang साधन उपकरण कं, लिमिटेड

शंघाई Jinghong प्रयोगात्मक उपकरण कं, लिमिटेड

METTLER TOLEDO उपकरण (Shanghai) कं, लिमिटेड

हांग्जो डेभिड विज्ञान र शिक्षा उपकरण कं, लिमिटेड

अमेरिकी थर्मो फिशर कं, लिमिटेड

अमेरिकी थर्मोइलेक्ट्रिक स्विट्जरल्याण्ड एआरएल कम्पनी

स्विस कम्पनी BRUKER

35

CMCs को तयारी

पाइन वुड अल्काली सेल्युलोजलाई कच्चा मालको रूपमा केन्द्रित क्षार डिक्रिस्टलाइजेसन द्वारा प्रिट्रिटेड प्रयोग गर्दै, विलायकको रूपमा इथानोल प्रयोग गरी र इथरिफिकेशनको रूपमा सोडियम क्लोरोएसीटेट प्रयोग गर्दै

उच्च DS भएको CMC दुई पटक क्षार र दुई पटक ईथरिफाइङ एजेन्ट थपेर तयार गरिएको थियो। चार घाँटीको फ्लास्कमा 2 ग्राम पाइन वुड अल्काली सेल्युलोज थप्नुहोस्, त्यसपछि इथानोल विलायकको निश्चित मात्रा थप्नुहोस्, र 30 मिनेटको लागि राम्ररी हलचल गर्नुहोस्।

को बारे मा, ताकि क्षार सेल्युलोज पूर्ण रूपमा फैलिएको छ। त्यसपछि निश्चित ईथरिफिकेशन तापक्रममा समय अवधिको लागि प्रतिक्रिया गर्न क्षार एजेन्ट र सोडियम क्लोरोएसीटेटको निश्चित मात्रा थप्नुहोस्।

समय पछि, क्षारीय एजेन्ट र सोडियम क्लोरोएसीटेट को एक दोस्रो थप समय को लागी ईथरिफिकेशन पछि। प्रतिक्रिया समाप्त भएपछि, चिसो र चिसो, त्यसपछि

उपयुक्त मात्रामा ग्लेशियल एसिटिक एसिडको साथ तटस्थ गर्नुहोस्, त्यसपछि सक्शन फिल्टर गर्नुहोस्, धुनुहोस् र सुकाउनुहोस्।

HECs को तयारी

पाइन काठको क्षार सेल्युलोजलाई कच्चा पदार्थको रूपमा केन्द्रित क्षारको डिक्रिस्टलाइजेसन, विलायकको रूपमा इथानोल र ईथरिफिकेशनको रूपमा 2-क्लोरोथेनोल प्रयोग गरी

उच्च एमएस भएको एचईसीलाई दुई पटक क्षार र दुई पटक ईथरफाइङ एजेन्ट थपेर तयार गरिएको थियो। चार घाँटीको फ्लास्कमा 2 ग्राम पाइन काठ क्षार सेल्युलोज थप्नुहोस्, र 90% (भोल्युम अंश) इथानोलको निश्चित मात्रा थप्नुहोस्, हलचल गर्नुहोस्।

पूर्ण रूपमा फैलाउनको लागि समयको लागि हलचल गर्नुहोस्, त्यसपछि निश्चित मात्रामा क्षार थप्नुहोस्, र बिस्तारै तातो गर्नुहोस्, 2- को निश्चित मात्रा थप्नुहोस्।

Chloroethanol, समय अवधिको लागि स्थिर तापक्रममा ईथरिफाइड, र त्यसपछि बाँकी सोडियम हाइड्रोक्साइड र 2-chloroethanol समय अवधिको लागि इथरिफिकेशन जारी राख्न थपियो। उपचार

प्रतिक्रिया पूरा भएपछि, निश्चित मात्रामा ग्लेशियल एसिटिक एसिडको साथ तटस्थ गर्नुहोस्, र अन्तमा गिलास फिल्टर (G3) संग फिल्टर गर्नुहोस्, धुनुहोस् र सुकाउनुहोस्।

HEMCC को तयारी

३.२.३.४ मा तयार गरिएको एचईसीलाई कच्चा पदार्थको रूपमा, इथानोललाई प्रतिक्रियाको माध्यमको रूपमा र सोडियम क्लोरोएसीटेटलाई ईथरिफिङ एजेन्टको रूपमा प्रयोग गर्दै

HECMC। विशिष्ट प्रक्रिया हो: HEC को एक निश्चित मात्रा लिनुहोस्, यसलाई 100 एमएल चार-घाँटी फ्लास्कमा राख्नुहोस्, र त्यसपछि भोल्युमको निश्चित मात्रा थप्नुहोस्।

90% इथानोल, यसलाई पूर्ण रूपमा फैलाउनको लागि केही समयको लागि यान्त्रिक रूपमा हलचल गर्नुहोस्, तताउने पछि निश्चित मात्रामा क्षार थप्नुहोस्, र बिस्तारै थप्नुहोस्।

सोडियम क्लोरोएसीटेट, स्थिर तापमानमा इथरिफिकेशन समयको अवधि पछि समाप्त हुन्छ। प्रतिक्रिया पूरा भएपछि, यसलाई बेअसर गर्न ग्लेशियल एसिटिक एसिडले यसलाई बेअसर गर्नुहोस्, त्यसपछि गिलास फिल्टर (G3) प्रयोग गर्नुहोस्।

सक्शन निस्पंदन, धुने र सुकाउने पछि।

सेल्युलोज ईथर को शुद्धीकरण

सेल्युलोज ईथरको तयारी प्रक्रियामा, प्रायः केही उप-उत्पादनहरू उत्पादन गरिन्छ, मुख्यतया अकार्बनिक नुन सोडियम क्लोराइड र केही अन्य।

अशुद्धता। सेल्युलोज ईथर को गुणस्तर सुधार गर्न को लागी, प्राप्त सेल्युलोज ईथर मा सरल शुद्धीकरण गरिएको थियो। किनभने तिनीहरू पानीमा छन्

त्यहाँ विभिन्न घुलनशीलता छन्, त्यसैले प्रयोगले तयार तीन सेल्युलोज ईथर शुद्ध गर्न हाइड्रेटेड इथेनॉलको निश्चित मात्रा अंश प्रयोग गर्दछ।

परिवर्तन।

निश्चित गुणस्तरको साथ तयार पारिएको सेलुलोज ईथर नमूनालाई बीकरमा राख्नुहोस्, ६० ℃ ~ ६५ ℃ मा पूर्व तताइएको ८०% इथानोलको निश्चित मात्रा थप्नुहोस्, र चुम्बकीय स्टिररमा स्थिर तापक्रम तापक्रममा ६० ℃ ~ ६५ ℃ मा मेकानिकल हलचल कायम राख्नुहोस्। 10 ℃ को लागी। मिनेट सुकाउनको लागि सुपरनेटेन्ट लिनुहोस्

सफा बीकरमा, क्लोराइड आयनहरू जाँच गर्न चाँदीको नाइट्रेट प्रयोग गर्नुहोस्। यदि त्यहाँ सेतो अवक्षेपण छ भने, यसलाई गिलास फिल्टर मार्फत फिल्टर गर्नुहोस् र ठोस लिनुहोस्

शरीरको भागको लागि अघिल्लो चरणहरू दोहोर्याउनुहोस्, जबसम्म AgNO3 समाधानको 1 थोपा थपेपछि फिल्टरमा सेतो प्रक्षेपण हुँदैन, अर्थात्, शुद्धीकरण र धुने कार्य पूरा हुँदैन।

36

मा (मुख्य रूपमा प्रतिक्रिया उप-उत्पादन NaCl हटाउन)। चूषण निस्पंदन पछि, सुख्खा, कोठाको तापक्रममा चिसो र तौल।

मास, जी।

सेलुलोज ईथरहरूको लागि परीक्षण र विशेषता विधिहरू

प्रतिस्थापनको डिग्री (DS) र प्रतिस्थापनको मोलर डिग्री (MS) को निर्धारण

DS को निर्धारण: पहिले, शुद्ध र सुक्खा सेल्युलोज ईथर नमूनाको ०.२ ग्राम (सही देखि ०.१ मिलीग्राम) तौल गर्नुहोस्, यसलाई भंग गर्नुहोस्।

80mL डिस्टिल्ड पानी, 30℃~40℃ मा 10 मिनेटको लागि स्थिर तापक्रमको पानीको बाथमा हलचल। त्यसपछि सल्फ्यूरिक एसिड समाधान वा NaOH समाधान संग समायोजन गर्नुहोस्

घोलको pH 8 नभएसम्म समाधान गर्नुहोस्। त्यसपछि pH मिटर इलेक्ट्रोडले सुसज्जित बीकरमा, सल्फ्यूरिक एसिडको मानक घोल प्रयोग गर्नुहोस्।

टाइट्रेट गर्न, हलचल अवस्थाहरूमा, टाइट्रेट गर्दा pH मिटर रिडिंग अवलोकन गर्नुहोस्, जब समाधानको pH मान 3.74 मा समायोजित हुन्छ,

शीर्षक समाप्त हुन्छ। यस समयमा प्रयोग गरिएको सल्फ्यूरिक एसिड मानक समाधानको मात्रालाई ध्यान दिनुहोस्।

पुस्ता:

माथिल्लो प्रोटोन संख्या र हाइड्रोक्साइथाइल समूहको योगफल

माथिल्लो प्रोटोन को संख्या को अनुपात; I7 हाइड्रोक्साइथाइल समूहमा मिथाइलिन समूहको द्रव्यमान हो

प्रोटोन अनुनाद शिखर को तीव्रता; सेलुलोज ग्लुकोज एकाइमा 5 मिथाइन समूह र एक मिथाइलिन समूहको प्रोटोन अनुनाद शिखरको तीव्रता हो।

योग।

तीन सेल्युलोज ईथर CMC, HEC र HEECMC को इन्फ्रारेड चरित्र परीक्षणको लागि वर्णन गरिएको परीक्षण विधिहरू

कानून

3.2.4.3 XRD परीक्षण

तीन सेल्युलोज ईथर्स सीएमसी, एचईसी र एचईईसीएमसीको एक्स-रे विवर्तन विश्लेषण क्यारेक्टराइजेशन टेस्ट

परीक्षण विधि वर्णन गरिएको छ।

3.2.4.4 H-NMR को परीक्षण

HEC को H NMR स्पेक्ट्रोमिटर BRUKER द्वारा उत्पादित Avance400 H NMR स्पेक्ट्रोमिटर द्वारा मापन गरिएको थियो।

विलायकको रूपमा deuterated dimethyl sulfoxide प्रयोग गरेर, तरल हाइड्रोजन NMR स्पेक्ट्रोस्कोपी द्वारा समाधान परीक्षण गरिएको थियो। परीक्षण आवृत्ति 75.5MHz थियो।

न्यानो, समाधान 0.5 एमएल छ।

3.3 परिणाम र विश्लेषण

3.3.1 CMC तयारी प्रक्रियाको अनुकूलन

दोस्रो अध्यायमा निकासी गरिएको पाइन सेल्युलोजलाई कच्चा पदार्थको रूपमा प्रयोग गरी र सोडियम क्लोरोएसीटेटलाई ईथरफाइङ्ग एजेन्टको रूपमा प्रयोग गर्दै, एकल कारक प्रयोगको विधि अपनाइयो,

CMC को तयारी प्रक्रिया अनुकूलित गरियो, र प्रयोगको प्रारम्भिक चरहरू तालिका 3.3 मा देखाइए अनुसार सेट गरियो। HEC तयारी प्रक्रिया निम्न छ

कला मा, विभिन्न कारक को विश्लेषण।

तालिका 3.3 प्रारम्भिक कारक मानहरू

कारक प्रारम्भिक मान

पूर्व उपचार क्षारीय तापमान / ℃ 40

पूर्व उपचार क्षारीय समय/घन्टा १

पूर्व उपचार ठोस-तरल अनुपात/(g/mL) 1:25

पूर्व उपचार लाइ एकाग्रता/% 40

38

पहिलो चरणको ईथरिफिकेशन तापमान/℃ 45

पहिलो चरणको ईथरिफिकेशन समय/h १

दोस्रो चरणको इथरिफिकेशन तापमान/℃ 70

दोस्रो चरणको ईथरिफिकेशन समय/h १

इथरिफिकेशन चरणमा आधार खुराक/g 2

ईथरिफिकेशन चरणमा ईथरफाइङ एजेन्टको मात्रा/g 4.3

ईथरिफाइड ठोस-तरल अनुपात/(g/mL) 1:15

3.3.1.1 पूर्व उपचार क्षारीय चरणमा CMC प्रतिस्थापन डिग्रीमा विभिन्न कारकहरूको प्रभाव

1. CMC को प्रतिस्थापन डिग्री मा pretreatment alkalization तापमान को प्रभाव

प्राप्त CMC मा प्रतिस्थापन को डिग्री मा pretreatment alkalization तापमान को प्रभाव मा विचार गर्न को लागी, प्रारम्भिक मानहरु को रूप मा अन्य कारकहरु लाई निर्धारण को मामला मा,

सर्तहरूमा, सीएमसी प्रतिस्थापन डिग्रीमा पूर्व-उपचार क्षारीय तापक्रमको प्रभावलाई छलफल गरिएको छ, र परिणामहरू चित्रमा देखाइएका छन्।

पूर्व उपचार क्षारीय तापमान/℃

सीएमसी प्रतिस्थापन डिग्री मा pretreatment क्षारीय तापमान को प्रभाव

यो देख्न सकिन्छ कि CMC को प्रतिस्थापन को डिग्री pretreatment alkalization तापमान को वृद्धि संग बढ्छ, र alkalization तापमान 30 ° C छ।

प्रतिस्थापनको माथिको डिग्री बढ्दो तापमान संग घट्छ। यो किनभने क्षारीय तापमान धेरै कम छ, र अणुहरू कम सक्रिय र असक्षम छन्

सेल्युलोजको क्रिस्टलीय क्षेत्रलाई प्रभावकारी रूपमा नष्ट गर्दछ, जसले इथरिफिकेशन एजेन्टलाई इथरिफिकेशन चरणमा सेल्युलोजको भित्री भागमा प्रवेश गर्न गाह्रो बनाउँछ, र प्रतिक्रियाको डिग्री अपेक्षाकृत उच्च हुन्छ।

कम, उत्पादन प्रतिस्थापन को कम डिग्री को परिणामस्वरूप। यद्यपि, क्षारीय तापमान धेरै उच्च हुनु हुँदैन। तापक्रम बढ्दै जाँदा, उच्च तापक्रम र बलियो क्षारको कार्य अन्तर्गत,

सेल्युलोज अक्सिडेटिभ ह्रास को लागी प्रवण छ, र उत्पादन CMC को प्रतिस्थापन को डिग्री घट्छ।

2. सीएमसी प्रतिस्थापन डिग्री मा pretreatment alkalinization समय को प्रभाव

पूर्व उपचार क्षारीय तापमान 30 डिग्री सेल्सियस र अन्य कारकहरू प्रारम्भिक मानहरू हुन् भन्ने अवस्था अन्तर्गत, सीएमसीमा पूर्व-उपचार क्षारीकरण समयको प्रभावलाई छलफल गरिएको छ।

प्रतिस्थापन को प्रभाव। प्रतिस्थापन को डिग्री

पूर्व उपचार क्षारीय समय/घन्टा

पूर्व-उपचार क्षारीय समयको प्रभावCMCप्रतिस्थापन डिग्री

बल्किङ प्रक्रिया आफैंमा तुलनात्मक रूपमा छिटो हुन्छ, तर क्षारको समाधानलाई फाइबरमा निश्चित प्रसार समय चाहिन्छ।

यो देख्न सकिन्छ कि जब alkalization समय 0.5-1.5h हुन्छ, उत्पादन को प्रतिस्थापन डिग्री alkalization समय को वृद्धि संग बढ्छ।

प्राप्त उत्पादन को प्रतिस्थापन को डिग्री उच्चतम थियो जब समय 1.5 घन्टा थियो, र प्रतिस्थापन को डिग्री 1.5 घण्टा पछि समय वृद्धि संग घट्यो। यो सक्छ

यो हुन सक्छ किनभने क्षारीकरणको सुरुमा, क्षारीकरण समयको लम्बाइको साथ, सेल्युलोजमा क्षारको घुसपैठ अधिक पर्याप्त हुन्छ, जसले गर्दा फाइबर

प्राइम संरचना अधिक आरामदायी छ, ईथरिफाइङ एजेन्ट र सक्रिय माध्यम बढ्दै