1 introductie
Momenteel is de belangrijkste grondstof die wordt gebruikt bij het bereiden vancellulose etheris katoen en de output daalt en de prijs stijgt ook;
Bovendien zijn vaak gebruikte etherverterende middelen zoals chloorazijnzuur (zeer toxisch) en ethyleenoxide (carcinogeen) 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 de grondstof en natriumchlooracetaat en 2-chloorethanol worden gebruikt als substituten.
Het gebruik van zeer giftig chloorazijnzuur als etherifyingmiddel, anionischCarboxymethylcellulose (CMC), niet-ionische hydroxyethylcellulose werden 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 gekenmerkt door FT-IR, XRD, H-NMR, enz.
Fundamentals van cellulose -etherificatie
Het principe van cellulose -etherificatie kan worden onderverdeeld in twee delen. Het eerste deel is het alkalisatieproces, dat wil zeggen tijdens de alkalisatiereactie van cellulose,
Gelijkmatig verspreid in NaOH -oplossing, zwelt dennencellulose heftig onder de werking van mechanisch roeren, en met de uitbreiding van water
Een grote hoeveelheid NaOH kleine moleculen drong door in het interieur van dennencellulose en reageerde met de hydroxylgroepen op de ring van de structurele eenheid van de glucose,
Genereert alkali -cellulose, het actieve centrum van de ethergerificatiereactie.
Het tweede deel is het etherificatieproces, dat wil zeggen de reactie tussen het actieve centrum en natriumchlooracetaat of 2-chloorethanol onder alkalische omstandigheden, wat resulteert in
Tegelijkertijd zullen het ethervertiemiddel natriumchlooracetaat en 2-chloorethanol ook een zekere mate van water produceren onder alkalische omstandigheden.
De zijreacties worden opgelost om respectievelijk natriumglycolaat en ethyleenglycol te genereren.
2 geconcentreerde alkali -ontkristallisatie voorbehandeling van dennencellulose
Bereid eerst een bepaalde concentratie NaOH -oplossing voor met gedeïoniseerd water. Dan, bij een bepaalde temperatuur, 2 g dennenvezels
De vitamine wordt opgelost in een bepaald volume NaOH -oplossing, gedurende een bepaalde periode geroerd en vervolgens gefilterd voor gebruik.
Fabrikant van instrumentenmodel
Precisie pH -meter
Collector type constante temperatuurverwarming magnetische roerder
Vacuümdroogoven
Elektronische balans
Circulerend watertype multifunctionele vacuümpomp
Fourier Transform infraroodspectrometer
Röntgendiffractometer
Nucleaire magnetische resonantiespectrometer
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 Thermo -elektrisch Zwitserland ARL Company
Zwitsers bedrijf Bruker
35
Voorbereiding van CMC's
Het gebruik van dennenhout alkali -cellulose voorbehandeld door geconcentreerde alkali -decistallisatie als grondstof, met ethanol als oplosmiddel en gebruik van natriumchlooracetaat als etherisch
CMC met hogere DS werd voorbereid door tweemaal alkali toe te voegen en tweemaal te etherifiëren. Voeg 2 g dennenhout alkali-cellulose toe aan de kolf met vier nek, voeg vervolgens een bepaald volume ethanoloplosmiddel toe en roer goed gedurende 30 minuten
Over, zodat de alkali -cellulose volledig verspreid is. Voeg vervolgens een bepaalde hoeveelheid alkali -middel en natriumchlooracetaat toe om gedurende een bepaalde periode te reageren bij een bepaalde ethertemperatuur
Na verloop van tijd is een tweede toevoeging van alkalisch middel en natriumchlooracetaat gevolgd door etherificatie gedurende een bepaalde periode. Nadat de reactie voorbij is, afkoel en afkoel
Neutraliseren met een geschikte hoeveelheid ijsazijn, vervolgens zuigfilter, wassen en droog.
Voorbereiding van HEC's
Het gebruik van dennenhout alkali-cellulose voorbehandeld met geconcentreerde alkali-decrystallisatie als grondstof, ethanol als oplosmiddel en 2-chloorethanol als etherificatie
De HEC met hogere MS werd voorbereid door alkali tweemaal toe te voegen en tweemaal te etherifiëren. Voeg 2 g dennenhout alkali-cellulose toe aan een kolf met vier nek en voeg een bepaald volume van 90% (volumefractie) ethanol toe, roer
Roer gedurende een bepaalde periode om volledig te verspreiden, voeg vervolgens een bepaalde hoeveelheid alkali toe en verwarm langzaam, voeg een bepaald volume van 2- toe
Chloroethanol, geëctiveerd bij constante temperatuur gedurende een periode van tijd, en vervolgens de resterende natriumhydroxide en 2-chloorethanol toegevoegd om de etherificatie gedurende een bepaalde periode voort te zetten. traktatie
Nadat de reactie is voltooid, neutraliseer je met een bepaalde hoeveelheid ijzige azijnzuur en filter je uiteindelijk met een glasfilter (G3), wassen en droog.
Voorbereiding van HEMCC
Met behulp van de HEC bereid in 3.2.3.4 als de grondstof, ethanol als het reactiemedium en natriumchlooracetaat als het ethperificatiemiddel om zich voor te bereiden
Hecmc. Het specifieke proces is: neem een bepaalde hoeveelheid HEC, plaats het in een 100 ml vierhalskolf en voeg vervolgens een bepaalde hoeveelheid volume toe
90% ethanol roert mechanisch gedurende een bepaalde periode om het volledig te verspreiden, voeg na het verwarmen een bepaalde hoeveelheid alkali toe en voeg langzaam toe
Natriumchlooracetaat, de etherificatie bij constante temperatuur eindigt na een periode van tijd. Nadat de reactie is voltooid, neutraliseer deze met ijsazijn om deze te neutraliseren en gebruik dan een glasfilter (G3)
Na zuigfiltratie, wassen en drogen.
Zuivering van cellulose -ethers
In het bereidingsproces van cellulose-ether worden sommige bijproducten vaak geproduceerd, voornamelijk het anorganische zout natriumchloride en sommige andere
onzuiverheden. Om de kwaliteit van cellulose -ether te verbeteren, werd eenvoudige zuivering uitgevoerd op de verkregen cellulose -ether. Omdat ze in water zijn
Er zijn verschillende oplosbaarheid, dus het experiment gebruikt een bepaalde volumefractie van gehydrateerde ethanol om de bereide drie cellulose -ethers te zuiveren.
wijziging.
Plaats het cellulose -ethermonster dat is bereid met een bepaalde kwaliteit in een beker, voeg een bepaalde hoeveelheid van 80% ethanol toe die is voorverwarmd tot 60 ℃ ~ 65 ℃ en houd mechanisch roeren bij 60 ℃ ~ 65 ℃ op een constante temperatuurverwarming magnetische roerder gedurende 10 ℃. Min. Neem de supernatant om te drogen
Gebruik in een schone beker zilvernitraat om te controleren op chloride -ionen. Als er een wit neerslag is, filter het dan door een glasfilter en neem de vaste stof aan
Herhaal de vorige stappen voor het lichaamsdeel, totdat het filtraat na het toevoegen van 1 druppel AGNO3 -oplossing geen wit neerslag heeft, dat wil zeggen dat de zuivering en wassen zijn voltooid.
36
in (voornamelijk om de reactie van de reactie te verwijderen). Na zuigfiltratie, drogen, afkoelen tot kamertemperatuur en wegen.
Mass, g.
Test- en karakterisatiemethoden voor cellulose -ethers
Bepaling van de mate van substitutie (DS) en molaire substitutiegraad (MS)
Bepaling van DS: weeg eerst 0,2 g (nauwkeurig tot 0,1 mg) van het gezuiverde en gedroogde cellulose -ethermonster, los het op in
80 ml gedestilleerd water, geroerd in een constant temperatuurwaterbad bij 30 ℃ ~ 40 ℃ gedurende 10 minuten. Pas vervolgens aan met zwavelzuuroplossing of NaOH -oplossing
pH van de oplossing totdat de pH van de oplossing 8 is. Gebruik dan in een beker uitgerust met een pH -meterelektrode een standaardoplossing van zwavelzuur
Om te titreren, onder roerende omstandigheden, observeer de pH -meter lezen tijdens het titreren, wanneer de pH -waarde van de oplossing wordt aangepast aan 3,74,
De titratie eindigt. Let op het volume van de standaardoplossing van zwavelzuur die op dit moment wordt gebruikt.
Generatie:
De som van de bovenste protonnummers 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 infrarood karakteriseringstests van de drie cellulose -ethers CMC, HEC en HEECMC
Wet
3.2.4.3 XRD -test
Röntgendiffractie-analyse karakterisatietest 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 door Avance400 H NMR -spectrometer geproduceerd door Bruker.
Met behulp van gedeutereerd dimethylsulfoxide als oplosmiddel werd de oplossing getest door 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 CMC -voorbereidingsproces
Met behulp van de dennencellulose geëxtraheerd in het tweede hoofdstuk als de grondstof, en het gebruik van natriumchlooracetaat als het ethperiformingsmiddel, werd de methode van enkelvoudige factor -experiment aangenomen,
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 ART, de analyse van verschillende factoren.
Tabel 3.3 Initiële factorwaarden
Factor initiële waarde
Voorbehandeling Alkalisatie Temperatuur/℃ 40
Voorbehandeling Alkalisatie Tijd/H 1
Voorbehandeling vaste vloeistofverhouding/(g/ml) 1:25
Voorbehandeling loogconcentratie/% 40
38
De eerste fase -ethertemperatuur/℃ 45
Eerste fase Etherification Time/H 1
Tweede fase Etherification Temperatuur/℃ 70
Tweede fase Etherification Time/H 1
Basisdosering in ethertherifie -stadium/g 2
Hoeveelheid etherifying -agent in ethertheriveringstadium/g 4.3
Geëtridieerde vaste-vloeistofverhouding/(g/ml) 1:15
3.3.1.1 Invloed van verschillende factoren op de CMC -substitutiegraad in het alkalisatiefadium voor voorbehandeling
1. Het effect van alkalisatietemperatuur voor voorbehandeling op de substitutiegraad van CMC
Om het effect van de alkalisatietemperatuur van de voorbehandeling op de mate van substitutie in de verkregen CMC te overwegen, in het geval van het fixeren van andere factoren als initiële waarden,
Onder de omstandigheden wordt het effect van de alkalisatietemperatuur van de voorbehandeling op de CMC -substitutiegraad besproken en de resultaten worden getoond in Fig.
Voorbehandeling alkalisatietemperatuur/℃
Effect van voorbehandelingsalkalisatietemperatuur op CMC -substitutiegraad
Het is te zien dat de mate van substitutie van CMC toeneemt met de toename van de alkalisatietemperatuur van de voorbehandeling en de alkalisatietemperatuur 30 ° C is.
De bovenstaande graden van substitutie nemen af met toenemende temperatuur. Dit komt omdat de alkalisatietemperatuur te laag is en de moleculen minder actief zijn en niet in staat zijn
Vernietig het kristallijne gebied van cellulose effectief, waardoor het moeilijk is voor het ethperify -middel om het binnenste van de cellulose in het ethertheriveringsstadium binnen te gaan, en de mate van reactie is relatief hoog.
laag, resulterend in een lagere mate van productvervanging. De alkalisatietemperatuur moet echter niet te hoog zijn. Naarmate de temperatuur toeneemt, onder werking van hoge temperatuur en sterke alkali,
Cellulose is vatbaar voor oxidatieve afbraak en de mate van substitutie van het product CMC neemt af.
2. Invloed van alkalinisatietijd voor voorbehandeling op de graad CMC Substitution
Onder de voorwaarde dat de alkalisatietemperatuur van de voorbehandeling 30 ° C is en andere factoren de beginwaarden zijn, wordt het effect van alkalisatietijd voor voorbehandeling op CMC besproken.
Het effect van vervanging. Mate van substitutie
Voorbehandeling Alkalisatie Tijd/H
Effect van alkalinisatietijd van voorbehandelingCMCvervangingsdiploma
Het bulkingproces zelf is relatief snel, maar de alkali -oplossing heeft een bepaalde diffusietijd in de vezel nodig.
Het is te zien dat wanneer de alkalisatietijd 0,5-1,5 uur is, de substitutiegraad van het product toeneemt met de toename van de alkalisatietijd.
De mate van vervanging van het verkregen product was de hoogste toen de tijd 1,5 uur was en de mate van substitutie afnam met de toename van de tijd na 1,5 uur. Dit kan
Het kan zijn omdat aan het begin van alkalisatie, met de verlenging van de alkalisatietijd, de infiltratie van alkali tot cellulose voldoende is, zodat de vezel
De prime structuur is meer ontspannen, waardoor het ethperificatiemiddel en het actieve medium worden vergroot
Posttijd: april-26-2024