1 Introducere
În prezent, principala materie primă folosită la preparareaeter de celulozăeste bumbac, iar producția sa este în scădere, iar prețul este, de asemenea, în creștere;
Mai mult decât atât, agenții de eterifieri folosiți frecvent, cum ar fi acidul cloroacetic (puternic toxic) și oxidul de etilen (cancerigen) sunt, de asemenea, mai dăunătoare pentru corpul uman și pentru mediu. Carte
În acest capitol, celuloza de pin cu o puritate relativă de peste 90% extrasă în al doilea capitol este utilizată ca materie primă, iar cloroacetatul de sodiu și 2-cloroetanol sunt utilizate ca înlocuitori.
Folosind acid cloroacetic extrem de toxic ca agent eteric, anioniccarboximetil celuloză (CMC), au fost preparate hidroxietil celuloză non-ionic.
Celuloza (HEC) și hidroxietil carboximetil celuloză (HECMC) trei eteri de celuloză. un singur factor
Tehnicile de preparare a trei eteri de celuloză au fost optimizate cu ajutorul experimentelor și experimentelor ortogonale, iar eterii de celuloză sintetizați au fost caracterizate de FT-IR, XRD, H-RMR, etc.
Fundamentele etericării celulozei
Principiul eterificării celulozei poate fi împărțit în două părți. Prima parte este procesul de alcalizare, adică în timpul reacției de alcalizare a celulozei,
Dispersat uniform în soluție de NaOH, celuloza de pin se umflă violent sub acțiunea agitării mecanice și cu extinderea apei
O cantitate mare de molecule mici de NaOH au pătruns în interiorul celulozei de pin și au reacționat cu grupările hidroxil din inelul unității structurale glucozei,
Generează celuloză alcalină, centrul activ al reacției de eterificare.
A doua parte este procesul de eterificare, adică reacția dintre centrul activ și cloroacetatul de sodiu sau 2-cloroetanol în condiții alcaline, rezultând în
În același timp, agentul eterificator cloroacetat de sodiu și 2-cloroetanol va produce, de asemenea, un anumit grad de apă în condiții alcaline.
Reacțiile laterale sunt rezolvate pentru a genera glicolat de sodiu și, respectiv, etilen glicol.
2 Pretratarea de decristalizare alcalinică concentrată a celulozei de pin
În primul rând, pregătiți o anumită concentrație de soluție de NaOH cu apă deionizată. Apoi, la o anumită temperatură, 2g de fibre de pin
Vitamina este dizolvată într -un anumit volum de soluție de NaOH, agitată pentru o perioadă de timp, apoi filtrată pentru utilizare.
Producător de modele de instrumente
Prec. Ph -contor
Colector de încălzire a temperaturii constante de încălzire magnetică
Cuptor de uscare în vid
Bilanț electronic
Pompa de vid polivalentă de tip circulant
Spectrometru cu infraroșu transformat în Fourier
Difractometru cu raze X.
Spectrometru de rezonanță magnetică nucleară
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 Termoelectric Elveția ARL Company
Compania elvețiană Bruker
35
Pregătirea CMCS
Folosind celuloză alcalină din lemn de pin pre -tratat de decristalizarea alcalină concentrată ca materie primă, folosind etanol ca solvent și folosind cloroacetat de sodiu ca eterificare
CMC cu DS mai mare a fost preparat prin adăugarea de de două ori alcalin și agent eterificant. Adăugați 2g de celuloză alcalin din lemn de pin în balonul cu patru gâturi, apoi adăugați un anumit volum de solvent de etanol și amestecați bine timp de 30 de minute
Despre, astfel încât celuloza alcalină să fie complet dispersată. Apoi adăugați o anumită cantitate de agent alcalin și cloroacetat de sodiu pentru a reacționa pentru o perioadă de timp la o anumită temperatură de eterificare
După timp, o a doua adăugare de agent alcalin și cloroacetat de sodiu urmat de eterificare pentru o perioadă de timp. După ce reacția s -a terminat, răciți -vă și răciți -vă, apoi
Neutralizați cu o cantitate adecvată de acid acetic glacial, apoi filtru de aspirație, spălare și uscat.
Pregătirea HEC -urilor
Folosind celuloză alcalin de lemn pre-tratat cu decristalizare alcalin concentrată ca materie primă, etanol ca solvent și 2-cloroetanol ca eterificare
HEC cu SM mai mare a fost preparat prin adăugarea de de două ori alcalină și agent eterificant. Adăugați 2g de celuloză alcalin din lemn de pin într-un balon cu patru gâturi și adăugați un anumit volum de 90% (fracție de volum) etanol, amestecați
Amestecați pentru o perioadă de timp pentru a se dispersa complet, apoi adăugați o anumită cantitate de alcalin și încălziți încet, adăugați un anumit volum de 2-
Cloroetanol, eterificat la temperatura constantă pentru o perioadă de timp, apoi a adăugat restul hidroxidului de sodiu și 2-cloroetanol pentru a continua eterificarea pentru o perioadă de timp. trata
După finalizarea reacției, neutralizați cu o anumită cantitate de acid acetic glacial și, în final, filtrați cu un filtru de sticlă (G3), spălați și uscați.
Pregătirea HEMCC
Folosind HEC preparat în 3.2.3.4 ca materie primă, etanol ca mediu de reacție și cloroacetat de sodiu ca agent eterifian
Hecmc. Procesul specific este: luați o anumită cantitate de HEC, puneți-l într-un balon de 100 ml cu patru gâturi, apoi adăugați o anumită cantitate de volum
90% etanol, se agită mecanic pentru o perioadă de timp pentru a -l face complet dispersat, adăugați o anumită cantitate de alcalin după încălzire și adăugați încet
Cloroacetat de sodiu, eterificarea la temperatură constantă se termină după o perioadă de timp. După finalizarea reacției, neutralizează -o cu acid acetic glacial pentru a -l neutraliza, apoi utilizați un filtru de sticlă (G3)
După filtrarea de aspirație, spălarea și uscarea.
Purificarea eterilor celulozei
În procesul de preparare a eterului celulozei, unele produse secundare sunt adesea produse, în principal clorura de sodiu anorganică de sare și altele
impurităţi. Pentru a îmbunătăți calitatea eterului celulozei, s -a efectuat o purificare simplă pe eterul de celuloză obținut. Pentru că sunt în apă
Există o solubilitate diferită, astfel încât experimentul folosește o anumită fracție de volum de etanol hidratat pentru a purifica cele trei eteri preparate de celuloză.
schimba.
Așezați proba de eter de celuloză preparată cu o anumită calitate într -un pahar, adăugați o anumită cantitate de 80% etanol care a fost preîncălzit la 60 ℃ ~ 65 ℃ și mențineți agitare mecanică la 60 ℃ ~ 65 ℃ pe o temperatură constantă de încălzire a agitării magnetice pentru 10 ℃. min. Luați supernatantul să se usuce
Într -un pahar curat, folosiți azotat de argint pentru a verifica dacă există ioni de clorură. Dacă există un precipitat alb, filtrați -l printr -un filtru de sticlă și luați solidul
Repetați etapele anterioare pentru partea corpului, până când filtratul după adăugarea unei picături de soluție AgNO3 nu are precipitat alb, adică purificarea și spălarea sunt finalizate.
36
în (în principal pentru a elimina NaCl de produs subprodus de reacție). După filtrarea de aspirație, uscarea, răcirea la temperatura camerei și cântărirea.
masă, g.
Metode de testare și caracterizare pentru eterii celulozei
Determinarea gradului de substituție (DS) și a gradului molar de substituție (SM)
Determinarea DS: În primul rând, cântăriți 0,2 g (precis la 0,1 mg) din eșantionul de eter de celuloză purificat și uscat, dizolvă -l în
80 ml de apă distilată, agitat într -o baie de apă de temperatură constantă la 30 ℃ ~ 40 ℃ pentru 10 minute. Apoi ajustați cu soluție de acid sulfuric sau soluție de NaOH
pH -ul soluției până când pH -ul soluției este 8. Apoi, într -un pahar echipat cu un electrod de pH, utilizați o soluție standard de acid sulfuric
Pentru a titra, în condiții de agitare, observați citirea contorului de pH în timp ce titrați, când valoarea pH -ului soluției este ajustată la 3,74,
Titrarea se termină. Rețineți volumul soluției standard de acid sulfuric utilizat în acest moment.
Generaţie:
Suma numerelor de protoni superiori și a grupului hidroxietil
Raportul dintre numărul de protoni superiori; I7 este masa grupului de metilen pe grupa hidroxietilică
Intensitatea vârfului de rezonanță a protonului; este intensitatea vârfului de rezonanță a protonului de 5 grupări de metină și o grupă de metilen pe unitatea de glucoză de celuloză
Sumă.
Metodele de testare descrise pentru testarea caracterizării infraroșii a celor trei eteri de celuloză CMC, HEC și HEECMC
Drept
3.2.4.3 Test XRD
Analiza difracției de raze X Test de caracterizare a trei eteri de celuloză CMC, HEC și HEECMC
Metoda de testare descrisă.
3.2.4.4.4 Testarea H-RMN
Spectrometrul H RMN al HEC a fost măsurat prin spectrometrul RMN AVANCE400 H produs de Bruker.
Folosind dimetil sulfoxid deterat ca solvent, soluția a fost testată prin spectroscopie RMN cu hidrogen lichid. Frecvența testului a fost de 75,5 MHz.
Calde, soluția este de 0,5 ml.
3.3 Rezultate și analiză
3.3.1 Optimizarea procesului de pregătire CMC
Folosind celuloza de pin extrasă în al doilea capitol ca materie primă și folosind cloroacetatul de sodiu ca agent eterifier, a fost adoptată metoda de experiment cu un singur factor,
Procesul de pregătire a CMC a fost optimizat, iar variabilele inițiale ale experimentului au fost stabilite așa cum se arată în tabelul 3.3. Următorul este procesul de pregătire HEC
În artă, analiza diverșilor factori.
Tabelul 3.3 Valorile inițiale ale factorului
Valoarea inițială a factorului
Temperatura de alcalare a pretratării/℃ 40
Timp de alcalcare pretratare/h 1
Raportul solid-lichid de pretratare/(g/ml) 1:25
Concentrația de lejie de pretratare/% 40
38
Temperatura de eterizare a primei etape/℃ 45
Timp de eterificare în prima etapă/h 1
Temperatura de eterificare a doua etapă/℃ 70
Timpul de eterizare a doua etapă/H 1
Dozarea de bază în etapa de eterificare/G 2
Cantitatea de agent eterifiant în etapa de eterificare/g 4.3
Raport solid-lichid eteric/(g/ml) 1:15
3.3.1.1 Influența diverșilor factori asupra gradului de substituție CMC în stadiul de alcalizare a pretratării
1. Efectul temperaturii de alcalizare a pretratării asupra gradului de substituție al CMC
Pentru a lua în considerare efectul temperaturii de alcalizare a pretratării asupra gradului de substituție în CMC obținut, în cazul fixării altor factori ca valori inițiale,
În condiții, este discutat efectul temperaturii de alcalizare a pretratării asupra gradului de substituție CMC, iar rezultatele sunt prezentate în Fig.
Temperatura alcalivă de pretratare/℃
Efectul pretratării temperaturii alcalate asupra gradului de substituție CMC
Se poate observa că gradul de substituție a CMC crește odată cu creșterea temperaturii de alcalizare a pretratării, iar temperatura de alcalizare este de 30 ° C.
Gradele de substituție de mai sus scad odată cu creșterea temperaturii. Acest lucru se datorează faptului că temperatura alcalivă este prea scăzută, iar moleculele sunt mai puțin active și incapabile
Distrugeți eficient zona cristalină a celulozei, ceea ce îngreunează agentul etericant să intre în interiorul celulozei în stadiul de eterizare, iar gradul de reacție este relativ ridicat.
scăzut, rezultând un grad mai mic de substituție a produsului. Cu toate acestea, temperatura de alcalizare nu ar trebui să fie prea mare. Pe măsură ce temperatura crește, sub acțiunea de temperatură ridicată și alcaline puternice,
Celuloza este predispusă la degradarea oxidativă, iar gradul de substituție a produsului CMC scade.
2. Influența timpului de alcalinizare a pretratării asupra gradului de substituție CMC
În condițiile în care temperatura de alcalizare a pretratării este de 30 ° C și alți factori sunt valorile inițiale, se discută efectul timpului de alcalcare de pretratare asupra CMC.
Efectul substituției. Gradul de substituție
Timp de alcalcare pretratare/h
Efectul timpului de alcalinizare pretratăCMCgradul de substituție
Procesul de volum în sine este relativ rapid, dar soluția alcalină are nevoie de un anumit timp de difuzie în fibră.
Se poate observa că atunci când timpul de alcalizare este de 0,5-1,5 ore, gradul de substituție al produsului crește odată cu creșterea timpului de alcalcare.
Gradul de substituție a produsului obținut a fost cel mai mare când timpul a fost de 1,5 ore, iar gradul de substituție a scăzut odată cu creșterea timpului după 1,5 ore. Aceasta poate
Se poate datora faptului că la începutul alcalizării, odată cu prelungirea timpului de alcalizare, infiltrarea alcalinului la celuloză este mai suficientă, astfel încât fibra
Structura principală este mai relaxată, crescând agentul eterifianat și mediul activ
Timpul post: 26-2024 aprilie