1 Úvod
V súčasnosti hlavná surovina použitá pri prípravecelulózový éterje bavlna a jej výstup klesá a cena tiež rastie;
Okrem toho bežne používané étefikačné činidlá, ako je kyselina chlóroctová (vysoko toxická) a etylénoxid (karcinogénny), sú tiež škodlivé pre ľudské telo a životné prostredie. Rezervovať
V tejto kapitole sa ako surovina používa borovicová celulóza s relatívnou čistotou viac ako 90% extrahovanej v druhej kapitole a ako substitúty sa používajú chlóracetát sodný a 2-chlóretanol.
Použitie vysoko toxickej kyseliny chlóroctovej ako éterifikačné činidlo, aniónovékarboxymetylcelulóza (CMC), Nononická hydroxyetylcelulóza bola pripravená.
Cellulóza (HEC) a zmiešané hydroxyetylkarboxymetylcelulóza (HECMC) tri étery celulózy. jednofaktor
Techniky prípravy troch celulózových éterov boli optimalizované experimentmi a ortogonálnymi experimentmi a syntetizované étery celulózy boli charakterizované pomocou FT-IR, XRD, H-NMR atď.
Základy éterifikácie celulózy
Princíp éterifikácie celulózy možno rozdeliť na dve časti. Prvou časťou je proces alkalizácie, to znamená počas alkalizačnej reakcie celulózy,
Rovnomerne rozptýlené v roztoku NaOH, borovicová celulóza násilne napučia pri pôsobení mechanického miešania as rozširovaním vody
Veľké množstvo malých molekúl NaOH prenikaných do vnútra borovicovej celulózy a reagovalo s hydroxylovými skupinami na kruhu glukózovej štruktúrnej jednotky,
Generuje alkali celulózu, aktívne centrum éterifikačnej reakcie.
Druhou časťou je proces éterifikácie, to znamená reakcia medzi aktívnym centrom a chlóracetátom sodným alebo 2-chlóretanolom za alkalických podmienok, čo vedie k
V rovnakom čase bude éterifikujúce činidlo chlóracetát sodný a 2-chlóretanol produkovať určitý stupeň vody za alkalických podmienok.
Vedľajšie reakcie sú rozlíšené tak, aby vytvorili glykolát sodný a etylénglykol.
2 Koncentrované alkalické deryštalizácia predbežnej ošetrenia borovicovej celulózy
Najprv pripravte určitú koncentráciu roztoku NaOH s deionizovanou vodou. Potom pri určitej teplote 2g borovicového vlákna
Vitamín sa rozpustí v určitom objeme roztoku NaOH, miešaný po určitú dobu a potom sa filtruje na použitie.
Výrobca modelu prístroja
Presný merač pH
Zberateľ konštantnej teploty zahrievanie magnetického miešania
Vyschnutie rúry
Elektronická rovnováha
Cirkulujúce vodné viacúčelové vákuové čerpadlo
Fourier Transformácia infračervený spektrometer
Röntgenový difraktometer
Jadrový rezonančný spektrometer
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.
Americká termoelektrická Švajčiarsko Arl Company
Švajčiarska spoločnosť Bruker
35
Príprava CMC
Použitím borovicového dreveného alkalického celulózy vopred ošetrenej koncentrovanou alkalickou deryštalizáciou ako surovinou, s použitím etanolu ako rozpúšťadla a použitia chlóracetátu sodného ako étefikácie
CMC s vyšším DS sa pripravila dvakrát pridaním alkaliho a éterifikačným činidlom. Pridajte 2G celulózy alkálie borovicového dreva do banky so štyrmi hrdlami, potom pridajte určitý objem rozpúšťadla etanolu a dobre premiešajte po dobu 30 minút
O tak, aby bola alkalická celulóza úplne rozptýlená. Potom pridajte určité množstvo alkalického činidla a chlóracetátu sodného, aby ste na určitú éterifikačnú teplotu reagovali
Po čase druhý prírastok alkalického činidla a chlóracetátu sodného, po ktorom nasleduje éterifikácia po určitú dobu. Po skončení reakcie, ochladzujte a ochladí sa, potom
Neutralizujte primeraným množstvom ľadovcovej kyseliny octovej, potom savý filter, premy a suchý.
Príprava HEC
Pomocou borovicového dreva Alkali celulóza vopred ošetrená koncentrovanou alkali deryštalizáciou ako suroviny, etanolu ako rozpúšťadla a 2-chlóretanol ako étefikácia
HEC s vyššou MS sa pripravila dvakrát pridaním alkálie dvakrát a éterifikačným činidlom. Pridajte 2G celulózy borovicového dreva do banky so štyrmi hrdlami a pridajte určitý objem 90% (objemovej frakcie) etanolu, miešajte
Miešajte po určitú dobu, aby ste sa úplne rozptýlili, potom pridajte určité množstvo alkálie a pomaly sa zahrievajte, pridajte určitý objem 2-
Chloroetanol, éterovaný pri konštantnej teplote po určitú dobu, a potom pridal zvyšný hydroxid sodný a 2-chlóretanol, aby sa na určitú dobu pokračoval v éterifikácii. zaobchádzať
Po dokončení reakcie neutralizujte s určitým množstvom ľadovcovej kyseliny octovej a nakoniec filtrujte skleneným filtrom (G3), premyť a suchý.
Príprava HEMCC
Pomocou HEC pripraveného v 3.2.3.4 ako surovine, etanol ako reakčné médium a chlóracetát sodný ako éterovacie činidlo na prípravu na prípravu
Hecmc. Špecifický proces je: Vezmite určité množstvo HEC, vložte ho do 100 ml banky so štyrmi hrdlami a potom pridajte určité množstvo objemu
90% etanol, mechanicky miešajte po určitú dobu, aby bol úplne rozptýlený, pridal určité množstvo alkálie po zahrievaní a pomaly pridajte
Chloacetát sodný, éterifikácia pri konštantnej teplote končí po určitom časovom období. Po dokončení reakcie ju neutralizujte ľadovou kyselinou octovou, aby sa neutralizovala, potom použite sklenený filter (G3)
Po savľovaní filtrácie, umývania a sušenia.
Čistenie celulózových éterov
V procese prípravy celulózového éteru sa často vyrábajú niektoré vedľajšie produkty, najmä chlorid sodný sol
nečistoty. Aby sa zlepšila kvalita éteru celulózy, na získanom celulózovom éteru sa uskutočnilo jednoduché čistenie. Pretože sú vo vode
Existuje rôzne rozpustnosť, takže experiment používa určitú objemovú frakciu hydratovaného etanolu na čistenie pripravených troch celulózových éterov.
zmena.
Umiestnite vzorku éteru celulózy pripravenú s určitou kvalitou do kadičky, pridajte určité množstvo 80% etanolu, ktorý bol predhrievaný na 60 ℃ ~ 65 ℃, a udržiavajte mechanické miešanie pri 60 ℃ ~ 65 ℃ na konštantnom teplote zahrievania magnetického miešania za 10 ℃. min. Vezmite supernatant do sucha
V čistej kadičke použite dusičnan striebra na kontrolu chloridových iónov. Ak existuje biela zrazenina, filtrujte ho cez sklenený filter a vezmite pevnú látku
Opakujte predchádzajúce kroky pre časť tela, až kým filtrát po pridaní 1 kvapky roztoku AgNO3 nemá bielu zrazeninu, to znamená, že čistenie a umývanie sa dokončí.
36
do (hlavne na odstránenie reakcie NaCl vedľajšieho produktu). Po sacej filtrácii, sušení, chladení na teplotu miestnosti a váženie.
Mass, g.
Metódy testov a charakterizácie pre éter celulózy
Stanovenie stupňa substitúcie (DS) a molárny stupeň substitúcie (MS)
Stanovenie DS: Po prvé, odvážte 0,2 g (presné až 0,1 mg) čistenej a sušenej vzorky éteru celulózy, rozpustite ju v
80 ml destilovanej vody, miešaného vo vodnom kúpeli s konštantnou teplotou pri 30 ℃ ~ 40 ℃ počas 10 minút. Potom upravte roztok kyseliny sírovej alebo roztok NaOH
pH roztoku, až kým nie je pH roztoku 8.
Aby som titroval, za miešaných podmienok, pozorujte čítanie pH merača pri titrácii, keď je hodnota pH roztoku upravená na 3,74,
Titration končí. Všimnite si objem štandardného roztoku kyseliny sírovej, ktorá sa v súčasnosti používa.
Generácia:
Súčet horných protónových čísel a hydroxyetylovej skupiny
Pomer počtu horných protónov; I7 je hmotnosť metylénovej skupiny v hydroxyetylovej skupine
Intenzita vrcholu protónovej rezonancie; je intenzita píku protónovej rezonancie 5 skupín metínov a jednej metylénovej skupiny na celululózovej glukózovej jednotke
Súčet.
Testovacie metódy opísané na testovanie infračervenej charakterizácie troch celulózových éterov CMC, HEC a HEECMC
Zákon
3.2.4.3 XRD Test
Test charakterizácie rôntgenovej difrakcie Test troch celulózových éterov CMC, HEC a HEECMC
opísaná skúšobná metóda.
3.2.4.4 Testovanie H-NMR
H NMR spektrometer HEC bol meraný pomocou AVANCE400 H NMR spektrometra produkovaného Brukerom.
Použitím deuterovaného dimetylsulfoxidu ako rozpúšťadla sa roztok testoval pomocou kvapalnej NMR spektroskopie kvapalného vodíka. Testovacia frekvencia bola 75,5 MHz.
Teplý, roztok je 0,5 ml.
3.3 Výsledky a analýza
3.3.1 Optimalizácia procesu prípravy CMC
Pri použití borovicovej celulózy extrahovanej v druhej kapitole ako suroviny a použitia chlóracetátu sodného ako éterovacieho činidla sa prijal metóda experimentu s jedným faktorom,
Proces prípravy CMC bol optimalizovaný a počiatočné premenné experimentu boli nastavené tak, ako je uvedené v tabuľke 3.3. Nasleduje proces prípravy HEC
V ART analýza rôznych faktorov.
Tabuľka 3.3 Hodnoty počiatočných faktorov
Počiatočná hodnota
Predbežná alkalizačná teplota/℃ 40
Predbežné alkalizačné časy/h 1
Predbežná liečba tuhej látky/(g/ml) 1:25
Koncentrácia Lye pred ošetrením/% 40
38
Teplota éterifikácie prvého stupňa/℃ 45
Čas éterifikácie v prvom štádiu/H 1
Teplota éterifikácie v druhom štádiu/℃ 70
Čas éterifikácie v druhej fáze/H 1
Dávka základne v fáze éterifikácie/G 2
Množstvo éterifikačného činidla v fáze éterifikácie/G 4.3
Éterický pomer tuhej kvapaliny/(g/ml) 1:15
3.3.1.1 Vplyv rôznych faktorov na stupeň substitúcie CMC v štádiu alkalizácie predbežnej liečby
1
Aby sa zvážilo účinok teploty alkalizácie predbežnej liečby na stupeň substitúcie v získanom CMC, v prípade fixácie ďalších faktorov ako počiatočných hodnôt,
Za podmienok sa diskutuje o účinku teploty alkalizácie predbežnej liečby na stupeň substitúcie CMC a výsledky sú uvedené na obr.
Predbežná alkalizačná teplota/℃
Účinok predbežnej alkalizačnej teploty na stupeň substitúcie CMC
Je zrejmé, že stupeň substitúcie CMC sa zvyšuje so zvýšením teploty predbežnej alkalizácie a teplota alkalizácie je 30 ° C.
Vyššie uvedené stupne substitúcie sa znižujú so zvyšujúcou sa teplotou. Je to preto, že alkalizačná teplota je príliš nízka a molekuly sú menej aktívne a neschopné
Účinne zničte kryštalickú plochu celulózy, ktorá sťažuje éterifikačné činidlo vstúpiť do vnútra celulózy v fáze éterifikácie a stupeň reakcie je relatívne vysoký.
nízky, čo vedie k nižšiemu stupňu substitúcie produktu. Teplota alkalizácie by však nemala byť príliš vysoká. Keď sa teplota zvyšuje, pod účinkom vysokej teploty a silných alkali
Celulóza je náchylná na oxidačnú degradáciu a stupeň substitúcie produktu CMC klesá.
2
Pod podmienkou, že teplota predbežnej alkalizácie je 30 ° C a ďalšie faktory sú počiatočné hodnoty, diskutuje sa o účinku predbežného alkalizačného času na CMC.
Účinok substitúcie. Stupeň nahradenia
Predbežné alkalizačné časy/h
Účinok času predbežnej alkalizácie naCMCsubstitúcia
Samotný proces hromadenia je relatívne rýchly, ale alkalické roztok potrebuje určitý čas difúzie vo vlákne.
Je zrejmé, že keď je čas alkalizácie 0,5-1,5 H, stupeň substitúcie produktu sa zvyšuje so zvýšením času alkalizácie.
Stupeň substitúcie získaného produktu bol najvyšší, keď bol čas 1,5 hodiny a stupeň substitúcie klesol so zvýšením času po 1,5 hodine. Toto môže
Môže to byť preto, že na začiatku alkalizácie, s predĺžením času alkalizácie, je infiltrácia alkaliho na celulózu dostatočnejšia, takže vlákno
Primárna štruktúra je uvoľnenejšia a zvyšuje éterovacie činidlo a aktívne médium
Čas príspevku: Apr-26-2024