1 Inleiding
Momenteel is de belangrijkste grondstof die wordt gebruikt bij de bereiding vancellulose-etheris katoen, en de productie ervan neemt af, en de prijs stijgt ook;
Bovendien zijn veelgebruikte veretheringsmiddelen zoals chloorazijnzuur (zeer giftig) en ethyleenoxide (kankerverwekkend) ook schadelijker voor het menselijk lichaam en het milieu. Boek
In dit hoofdstuk wordt de dennencellulose met een relatieve zuiverheid van meer dan 90%, geëxtraheerd in het tweede hoofdstuk, gebruikt als grondstof, en worden natriumchlooracetaat en 2-chloorethanol gebruikt als vervangers.
Gebruik van zeer giftig chloorazijnzuur als veretheringsmiddel, anionischcarboxymethylcellulose (CMC)werd niet-ionische hydroxyethylcellulose bereid.
Cellulose (HEC) en gemengde hydroxyethylcarboxymethylcellulose (HECMC) drie cellulose-ethers. enkele factor
De bereidingstechnieken van drie cellulose-ethers werden geoptimaliseerd door middel van experimenten en orthogonale experimenten, en de gesynthetiseerde cellulose-ethers werden gekarakteriseerd door FT-IR, XRD, H-NMR, enz.
Grondbeginselen van cellulose-verethering
Het principe van cellulose-verethering kan in twee delen worden verdeeld. Het eerste deel is het alkalisatieproces, dat wil zeggen tijdens de alkalisatiereactie van cellulose.
Gelijkmatig verspreid in een NaOH-oplossing zwelt dennencellulose hevig onder invloed van mechanisch roeren en met de uitzetting van water
Een grote hoeveelheid kleine NaOH-moleculen drongen door tot in het binnenste van dennencellulose en reageerden met de hydroxylgroepen op de ring van de structurele glucose-eenheid,
Genereert alkalicellulose, het actieve centrum van de veretheringsreactie.
Het tweede deel is het veretheringsproces, dat wil zeggen de reactie tussen het actieve centrum en natriumchlooracetaat of 2-chloorethanol onder alkalische omstandigheden, resulterend in
Tegelijkertijd zullen het veretheringsmiddel natriumchlooracetaat en 2-chloorethanol ook onder alkalische omstandigheden een zekere mate van water produceren.
De nevenreacties resulteren in het genereren van respectievelijk natriumglycolaat en ethyleenglycol.
2 Geconcentreerde alkalische dekristallisatievoorbehandeling van dennencellulose
Bereid eerst een bepaalde concentratie NaOH-oplossing met gedeïoniseerd water. Vervolgens, bij een bepaalde temperatuur, 2 g dennenvezels
De vitamine wordt opgelost in een bepaald volume NaOH-oplossing, een tijdje geroerd en vervolgens gefilterd voor gebruik.
Fabrikant van instrumentmodellen
Precisie pH-meter
Collectortype magneetroerder met constante temperatuurverwarming
Vacuüm droogoven
Elektronische balans
Multifunctionele vacuümpomp van het circulerende watertype
Fourier-transformatie-infraroodspectrometer
Röntgendiffractometer
Nucleaire magnetische resonantiespectrometer
Hangzhou Aolilong Instrument Co., Ltd.
Hangzhou Huichuang Instrument Equipment Co., Ltd.
Shanghai Jinghong experimentele apparatuur Co., Ltd.
METTLER TOLEDO Instruments (Shanghai) Co., Ltd.
Hangzhou David Wetenschap en Onderwijs Instrument Co., Ltd.
Amerikaanse Thermo Fisher Co., Ltd.
Amerikaans Thermo-elektrisch Zwitserland ARL Company
Zwitsers bedrijf BRUKER
35
Voorbereiding van CMC's
Gebruik van alkalicellulose van dennenhout, voorbehandeld door geconcentreerde alkalische dekristallisatie als grondstof, gebruik van ethanol als oplosmiddel en gebruik van natriumchlooracetaat als verethering
CMC met hogere DS werd bereid door tweemaal alkali en tweemaal veretheringsmiddel toe te voegen. Voeg 2 g alkalicellulose van dennenhout toe aan de vierhalskolf, voeg vervolgens een bepaald volume ethanoloplosmiddel toe en roer goed gedurende 30 minuten
ongeveer, zodat de alkalicellulose volledig gedispergeerd is. Voeg vervolgens een bepaalde hoeveelheid alkalisch middel en natriumchlooracetaat toe om gedurende een bepaalde tijd bij een bepaalde veretheringstemperatuur te reageren
Na verloop van tijd werd een tweede toevoeging van alkalisch middel en natriumchlooracetaat gevolgd door enige tijd verethering. Nadat de reactie voorbij is, moet u afkoelen en afkoelen
Neutraliseren met een geschikte hoeveelheid ijsazijn, vervolgens het filter aanzuigen, wassen en drogen.
Voorbereiding van HEC's
Gebruikmakend van dennenhout-alkalicellulose, voorbehandeld met geconcentreerde alkalische dekristallisatie als grondstof, ethanol als oplosmiddel en 2-chloorethanol als verethering
Het HEC met hogere MS werd bereid door tweemaal alkali en tweemaal veretheringsmiddel toe te voegen. Voeg 2 g alkalicellulose van dennenhout toe aan een vierhalskolf en voeg een bepaald volume van 90% (volumefractie) ethanol toe, roer
Roer een tijdje om volledig te dispergeren, voeg dan een bepaalde hoeveelheid alkali toe en verwarm langzaam, voeg een bepaald volume toe van 2-
Chloorethanol, gedurende een bepaalde tijd bij constante temperatuur veretherd en vervolgens het resterende natriumhydroxide en 2-chloorethanol toegevoegd om de verethering gedurende een bepaalde tijd voort te zetten. traktatie
Nadat de reactie is voltooid, neutraliseert u met een bepaalde hoeveelheid ijsazijn en filtreert u tenslotte met een glasfilter (G3), wast u en droogt u af.
Voorbereiding van HEMCC
Gebruik van de HEC bereid in 3.2.3.4 als grondstof, ethanol als reactiemedium en natriumchlooracetaat als veretheringsmiddel om te bereiden
HECMC. Het specifieke proces is: neem een bepaalde hoeveelheid HEC, doe dit in een vierhalskolf van 100 ml en voeg dan een bepaalde hoeveelheid volume toe
90% ethanol, mechanisch roeren gedurende een bepaalde periode om het volledig gedispergeerd te maken, voeg een bepaalde hoeveelheid alkali toe na verwarming en voeg langzaam toe
Natriumchlooracetaat, de verethering bij constante temperatuur eindigt na verloop van tijd. Nadat de reactie is voltooid, neutraliseert u deze met ijsazijn om deze te neutraliseren en gebruikt u vervolgens een glasfilter (G3)
Na zuigfiltratie, wassen en drogen.
Zuivering van cellulose-ethers
Bij het bereidingsproces van cellulose-ether worden vaak enkele bijproducten geproduceerd, voornamelijk het anorganische zout natriumchloride en enkele andere
onzuiverheden. Om de kwaliteit van de cellulose-ether te verbeteren werd een eenvoudige zuivering uitgevoerd op de verkregen cellulose-ether. omdat ze in het water zitten
Er zijn verschillende oplosbaarheden, dus gebruikt het experiment een bepaalde volumefractie gehydrateerde ethanol om de bereide drie cellulose-ethers te zuiveren.
wijziging.
Plaats het cellulose-ethermonster bereid met een bepaalde kwaliteit in een bekerglas, voeg een bepaalde hoeveelheid 80% ethanol toe die is voorverwarmd tot 60 ℃ ~ 65 ℃, en handhaaf het mechanisch roeren op 60 ℃ ~ 65 ℃ op een magnetische roerder met constante temperatuur voor 10℃. min. Laat het supernatant drogen
Gebruik zilvernitraat in een schoon bekerglas om te controleren op chloride-ionen. Als er een wit neerslag ontstaat, filtreer dit dan door een glasfilter en neem de vaste stof op
Herhaal de voorgaande stappen voor het lichaamsdeel, totdat het filtraat na toevoeging van 1 druppel AgNO3-oplossing geen wit neerslag meer bevat, dat wil zeggen dat de zuivering en het wassen zijn voltooid.
36
in (voornamelijk om het bijproduct NaCl van de reactie te verwijderen). Na zuigfiltratie, drogen, afkoelen tot kamertemperatuur en wegen.
massa, g.
Test- en karakteriseringsmethoden voor cellulose-ethers
Bepaling van de substitutiegraad (DS) en de molaire substitutiegraad (MS)
Bepaling van de DS: Weeg eerst 0,2 g (tot op 0,1 mg nauwkeurig) van het gezuiverde en gedroogde cellulose-ethermonster af, los dit op in
80 ml gedestilleerd water, gedurende 10 minuten geroerd in een waterbad met constante temperatuur bij 30 ℃ ~ 40 ℃. Vervolgens aanpassen met zwavelzuuroplossing of NaOH-oplossing
pH van de oplossing totdat de pH van de oplossing 8 is. Gebruik vervolgens in een bekerglas uitgerust met een pH-meterelektrode een standaardoplossing van zwavelzuur
Om te titreren, onder roeromstandigheden, let u tijdens het titreren op de waarde van de pH-meter, wanneer de pH-waarde van de oplossing is aangepast naar 3,74.
De titratie eindigt. Noteer het volume van de standaardoplossing van zwavelzuur die op dat moment werd gebruikt.
Generatie:
De som van de bovenste protongetallen en de hydroxyethylgroep
De verhouding van het aantal bovenste protonen; I7 is de massa van de methyleengroep op de hydroxyethylgroep
Intensiteit van de protonresonantiepiek; is de intensiteit van de protonresonantiepiek van 5 methinegroepen en één methyleengroep op de celluloseglucose-eenheid
Som.
De testmethoden beschreven voor de infraroodkarakteriseringstests van de drie cellulose-ethers CMC, HEC en HEECMC
Wet
3.2.4.3 XRD-test
Röntgendiffractieanalyse karakteriseringstest van drie cellulose-ethers CMC, HEC en HEECMC
de beschreven testmethode.
3.2.4.4 Testen van H-NMR
De H NMR-spectrometer van HEC werd gemeten met een Avance400 H NMR-spectrometer geproduceerd door BRUKER.
Met behulp van gedeutereerd dimethylsulfoxide als oplosmiddel werd de oplossing getest met vloeibare waterstof-NMR-spectroscopie. De testfrequentie was 75,5 MHz.
Warm, de oplossing is 0,5 ml.
3.3 Resultaten en analyse
3.3.1 Optimalisatie van het CMC-voorbereidingsproces
Met behulp van de dennencellulose uit het tweede hoofdstuk als grondstof, en met behulp van natriumchlooracetaat als veretheringsmiddel, werd de methode van het experiment met één factor toegepast:
Het voorbereidingsproces van CMC werd geoptimaliseerd en de initiële variabelen van het experiment werden ingesteld zoals weergegeven in Tabel 3.3. Het volgende is het HEC-voorbereidingsproces
In de kunst de analyse van verschillende factoren.
Tabel 3.3 Initiële factorwaarden
Factor Beginwaarde
Voorbehandeling alkaliserende temperatuur/℃ 40
Voorbehandeling alkalisatietijd/uur 1
Vaste stof-vloeistofverhouding vóór behandeling/(g/ml) 1:25
Voorbehandelingsloogconcentratie/% 40
38
De veretheringstemperatuur van de eerste fase / ℃ 45
Veretheringstijd eerste trap/uur 1
Veretheringstemperatuur van de tweede trap/℃ 70
Veretheringstijd tweede trap/uur 1
Basisdosering in veretheringsfase/g 2
Hoeveelheid veretheringsmiddel in veretheringsfase/g 4.3
Veretherde vaste stof-vloeistofverhouding/(g/ml) 1:15
3.3.1.1 Invloed van verschillende factoren op de mate van CMC-substitutie in de alkalisatiefase vóór de behandeling
1. Het effect van de alkalisatietemperatuur vóór de behandeling op de substitutiegraad van CMC
Om het effect van de alkalisatietemperatuur vóór de behandeling op de mate van substitutie in de verkregen CMC in overweging te nemen, in het geval dat andere factoren als initiële waarden worden vastgelegd,
Onder de omstandigheden wordt het effect van de alkalisatietemperatuur vóór de behandeling op de CMC-substitutiegraad besproken, en de resultaten worden getoond in Fig.
Voorbehandeling alkaliserende temperatuur/℃
Effect van de alkaliserende temperatuur vóór de behandeling op de CMC-substitutiegraad
Er kan worden gezien dat de mate van substitutie van CMC toeneemt met de toename van de alkalisatietemperatuur vóór de behandeling, en de alkalisatietemperatuur bedraagt 30 °C.
De bovengenoemde substitutiegraden nemen af bij toenemende temperatuur. Dit komt omdat de alkaliseringstemperatuur te laag is en de moleculen minder actief zijn en dit niet kunnen
Vernietig effectief het kristallijne gebied van cellulose, waardoor het voor het veretheringsmiddel moeilijk wordt om het inwendige van de cellulose binnen te dringen in de veretheringsfase, en de reactiegraad is relatief hoog.
laag, wat resulteert in een lagere mate van productvervanging. De alkalisatietemperatuur mag echter niet te hoog zijn. Naarmate de temperatuur stijgt, onder invloed van hoge temperaturen en sterke alkaliën,
Cellulose is gevoelig voor oxidatieve afbraak en de mate van substitutie van het product CMC neemt af.
2. Invloed van de alkalinisatietijd vóór de behandeling op de mate van CMC-substitutie
Onder de voorwaarde dat de alkalisatietemperatuur vóór de behandeling 30 °C bedraagt en andere factoren de initiële waarden zijn, wordt het effect van de alkalisatietijd vóór de behandeling op CMC besproken.
Het effect van vervanging. Mate van vervanging
Voorbehandeling alkalisatietijd/uur
Effect van de alkalinisatietijd van de voorbehandeling opCMCvervangingsgraad
Het bulkproces zelf is relatief snel, maar de alkalische oplossing heeft een bepaalde diffusietijd in de vezel nodig.
Het is te zien dat wanneer de alkalisatietijd 0,5-1,5 uur bedraagt, de substitutiegraad van het product toeneemt met de toename van de alkalisatietijd.
De substitutiegraad van het verkregen product was het hoogst wanneer de tijd 1,5 uur bedroeg, en de substitutiegraad nam af naarmate de tijd na 1,5 uur toenam. Dit kan
Het kan zijn dat aan het begin van de alkalisatie, met de verlenging van de alkalisatietijd, de infiltratie van alkali in cellulose voldoende is, zodat de vezels
De hoofdstructuur is meer ontspannen, waardoor het veretheringsmiddel en het actieve medium toenemen
Posttijd: 26 april 2024