1 Uvod
Trenutno je glavna surovina, ki se uporablja pri pripravicelulozni eterje bombaž, njegova proizvodnja upada, cena pa tudi raste;
Poleg tega so pogosto uporabljena sredstva za eteriranje, kot sta kloroocetna kislina (zelo strupena) in etilen oksid (rakotvoren), bolj škodljiva za človeško telo in okolje. Knjiga
V tem poglavju se borova celuloza z relativno čistostjo več kot 90 %, ekstrahirana v drugem poglavju, uporablja kot surovina, natrijev kloroacetat in 2-kloroetanol pa se uporabljata kot nadomestka.
Uporaba zelo strupene kloroocetne kisline kot sredstva za eteriranje, anionskokarboksimetil celuloza (CMC), smo pripravili neionsko hidroksietil celulozo.
Celuloza (HEC) in mešana hidroksietil karboksimetil celuloza (HECMC) trije celulozni etri. en faktor
Tehnike priprave treh celuloznih etrov so bile optimizirane s pomočjo eksperimentov in ortogonalnih poskusov, sintetizirane celulozne etre pa karakterizirali s FT-IR, XRD, H-NMR itd.
Osnove eterifikacije celuloze
Načelo eterifikacije celuloze lahko razdelimo na dva dela. Prvi del je proces alkalizacije, to je med reakcijo alkalizacije celuloze,
Enakomerno razpršena v raztopini NaOH borova celuloza močno nabrekne pod delovanjem mehanskega mešanja in z ekspanzijo vode
Velika količina majhnih molekul NaOH je prodrla v notranjost borove celuloze in reagirala s hidroksilnimi skupinami na obroču strukturne enote glukoze,
Ustvarja alkalno celulozo, aktivno središče reakcije eterifikacije.
Drugi del je proces eterifikacije, to je reakcija med aktivnim središčem in natrijevim kloroacetatom ali 2-kloroetanolom v alkalnih pogojih, kar povzroči
Hkrati bosta eterificirajoče sredstvo natrijev kloroacetat in 2-kloroetanol prav tako proizvedla določeno stopnjo vode v alkalnih pogojih.
Stranske reakcije se razrešijo, da nastane natrijev glikolat oziroma etilen glikol.
2 Predobdelava borove celuloze s koncentrirano alkalno dekristalizacijo
Najprej pripravimo določeno koncentracijo raztopine NaOH z deionizirano vodo. Nato pri določeni temperaturi 2g borovih vlaken
Vitamin raztopimo v določeni prostornini raztopine NaOH, nekaj časa mešamo in nato filtriramo za uporabo.
Proizvajalec modelov instrumentov
Natančni pH meter
Magnetno mešalo za ogrevanje s konstantno temperaturo kolektorja
Vakuumska sušilna peč
Elektronska tehtnica
Večnamenska vakuumska črpalka z obtočno vodo
Infrardeči spektrometer s Fourierjevo transformacijo
Rentgenski difraktometer
Spektrometer jedrske magnetne resonance
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 Thermoelectric Switzerland ARL Company
Švicarsko podjetje BRUKER
35
Priprava CMC
Uporaba alkalne celuloze borovega lesa, predhodno obdelane s koncentrirano alkalno dekristalizacijo kot surovine, uporaba etanola kot topila in uporaba natrijevega kloroacetata kot eterifikacije
CMC z višjim DS smo pripravili z dvakratnim dodajanjem alkalije in dvakratnega eteričnega sredstva. Dodajte 2 g alkalne celuloze iz borovega lesa v bučko s štirimi grli, nato dodajte določeno količino topila etanola in dobro mešajte 30 minut
približno, tako da je alkalna celuloza popolnoma razpršena. Nato dodajte določeno količino alkalnega sredstva in natrijevega kloroacetata, da reagirate nekaj časa pri določeni temperaturi eterifikacije
Po določenem času sledi drugi dodatek alkalnega sredstva in natrijevega kloroacetata, ki mu sledi eterifikacija za nekaj časa. Po končani reakciji se nato ohladimo in ohladimo
Nevtraliziramo z ustrezno količino ledocetne kisline, nato odsesamo, speremo in osušimo.
Priprava HEC
Uporaba alkalne celuloze iz borovega lesa, predhodno obdelane s koncentrirano alkalno dekristalizacijo kot surovine, etanola kot topila in 2-kloroetanola kot eterifikacije
HEC z višjo MS smo pripravili z dvakratnim dodajanjem alkalije in dvakratnega eteričnega sredstva. Dodajte 2 g alkalne celuloze iz borovega lesa v bučko s štirimi grli in dodajte določeno prostornino 90 % (volumenski delež) etanola, premešajte
Mešajte nekaj časa, da se popolnoma razprši, nato dodajte določeno količino alkalije in počasi segrevajte, dodajte določeno količino 2-
Kloroetanol, nekaj časa eterificiran pri konstantni temperaturi in nato dodan preostali natrijev hidroksid in 2-kloroetanol, da se nekaj časa nadaljuje eterifikacija. zdravljenje
Po končani reakciji nevtraliziramo z določeno količino ledocetne kisline in na koncu filtriramo s steklenim filtrom (G3), speremo in osušimo.
Priprava HEMCC
Z uporabo HEC, pripravljenega v 3.2.3.4, kot surovine, etanola kot reakcijskega medija in natrijevega kloroacetata kot sredstva za eteriranje za pripravo
HECMC. Poseben postopek je: vzemite določeno količino HEC, jo dajte v 100 ml bučko s štirimi grli in nato dodajte določeno količino
90 % etanola, mehansko mešajte nekaj časa, da se popolnoma razprši, po segrevanju dodajte določeno količino alkalije in počasi dodajte
Natrijev kloroacetat, eterifikacija pri konstantni temperaturi se po določenem času konča. Po končani reakciji jo nevtralizirajte z ledocetno kislino, da jo nevtralizirate, nato uporabite stekleni filter (G3)
Po sesalni filtraciji, pranju in sušenju.
Čiščenje celuloznih etrov
V procesu priprave celuloznega etra pogosto nastanejo nekateri stranski produkti, predvsem anorganska sol natrijev klorid in nekateri drugi
nečistoče. Da bi izboljšali kakovost celuloznega etra, smo na dobljenem celuloznem etru izvedli preprosto čiščenje. ker so v vodi
Obstajajo različne topnosti, zato poskus uporablja določen volumski delež hidriranega etanola za čiščenje pripravljenih treh celuloznih etrov.
sprememba.
Postavite vzorec celuloznega etra, pripravljen z določeno kakovostjo, v čašo, dodajte določeno količino 80-odstotnega etanola, ki je bil predhodno segret na 60 ℃ ~ 65 ℃, in vzdržujte mehansko mešanje pri 60 ℃ ~ 65 ℃ na magnetnem mešalu s konstantno temperaturo. za 10 ℃. min. Vzemite supernatant, da se posuši
V čisti čaši s srebrovim nitratom preverite prisotnost kloridnih ionov. Če je bela oborina, jo filtrirajte skozi steklen filter in vzemite trdno snov
Ponovite prejšnje korake za del telesa, dokler filtrat po dodajanju 1 kapljice raztopine AgNO3 nima bele oborine, kar pomeni, da sta čiščenje in pranje končana.
36
v (predvsem za odstranitev reakcijskega stranskega produkta NaCl). Po sesalni filtraciji, sušenju, ohlajanju na sobno temperaturo in tehtanju.
masa, g.
Testne in karakterizacijske metode za celulozne etre
Določitev stopnje substitucije (DS) in molarne stopnje substitucije (MS)
Določitev DS: Najprej stehtajte 0,2 g (na 0,1 mg natančno) očiščenega in posušenega vzorca celuloznega etra, ga raztopite v
80 ml destilirane vode, mešamo v vodni kopeli s konstantno temperaturo pri 30 ℃ ~ 40 ℃ 10 minut. Nato prilagodite z raztopino žveplove kisline ali raztopino NaOH
pH raztopine, dokler pH raztopine ni 8. Nato v čaši, opremljeni z elektrodo za pH-meter, uporabite standardno raztopino žveplove kisline.
Za titracijo pri mešanju opazujte odčitek pH-metra med titracijo, ko je pH-vrednost raztopine naravnana na 3,74,
Titracija se konča. Zabeležite volumen standardne raztopine žveplove kisline, uporabljene v tem trenutku.
Generacija:
Vsota zgornjih protonskih števil in hidroksietilne skupine
Razmerje števila zgornjih protonov; I7 je masa metilenske skupine na hidroksietilni skupini
Intenzivnost vrha protonske resonance; je intenziteta vrha protonske resonance 5 metinskih skupin in ene metilenske skupine na enoti celulozne glukoze
vsota
Preskusne metode, opisane za testiranje infrardeče karakterizacije treh celuloznih etrov CMC, HEC in HEECMC
Zakon
3.2.4.3 XRD test
Analiza karakterizacije rentgenske difrakcije treh celuloznih etrov CMC, HEC in HEECMC
opisano preskusno metodo.
3.2.4.4 Testiranje H-NMR
H NMR spektrometer za HEC je bil izmerjen z Avance400 H NMR spektrometrom proizvajalca BRUKER.
Z uporabo devteriranega dimetil sulfoksida kot topila smo raztopino testirali z NMR spektroskopijo tekočega vodika. Testna frekvenca je bila 75,5MHz.
Topla raztopina je 0,5 ml.
3.3 Rezultati in analiza
3.3.1 Optimizacija postopka priprave CMC
Z uporabo borove celuloze, ekstrahirane v drugem poglavju, kot surovine in z uporabo natrijevega kloroacetata kot sredstva za eteriranje, je bila sprejeta metoda eksperimenta z enim faktorjem,
Postopek priprave CMC je bil optimiziran, začetne spremenljivke poskusa pa nastavljene, kot je prikazano v tabeli 3.3. Sledi postopek priprave HEC
V umetnosti analiza različnih dejavnikov.
Tabela 3.3 Začetne vrednosti faktorjev
Faktor Začetna vrednost
Alkalizacijska temperatura pred obdelavo/℃ 40
Čas alkalizacije pred obdelavo/h 1
Razmerje med trdno in tekočino pred obdelavo/(g/mL) 1:25
Koncentracija luga pred obdelavo/% 40
38
Temperatura eterifikacije prve stopnje/℃ 45
Čas eterifikacije prve stopnje/h 1
Temperatura druge stopnje eterifikacije/℃ 70
Čas eterifikacije druge stopnje/h 1
Osnovni odmerek v stopnji eterifikacije/g 2
Količina sredstva za eteriranje v stopnji eteriranja/g 4.3
Eterificirano razmerje med trdno in tekočino/(g/mL) 1:15
3.3.1.1 Vpliv različnih dejavnikov na stopnjo substitucije CMC v fazi alkalizacije pred obdelavo
1. Vpliv temperature alkalizacije pred obdelavo na stopnjo substitucije CMC
Da bi upoštevali učinek alkalizacijske temperature pred obdelavo na stopnjo substitucije v dobljenem CMC, v primeru fiksiranja drugih faktorjev kot začetnih vrednosti,
Pod pogoji se razpravlja o učinku alkalizacijske temperature pred obdelavo na stopnjo substitucije CMC, rezultati pa so prikazani na sl.
Temperatura alkalizacije pred obdelavo/℃
Vpliv temperature alkalizacije pred obdelavo na stopnjo substitucije CMC
Vidimo lahko, da stopnja substitucije CMC narašča s povišanjem alkalizacijske temperature predobdelave, alkalizacijska temperatura pa je 30 °C.
Zgornje stopnje substitucije se zmanjšujejo z naraščajočo temperaturo. To je zato, ker je alkalizacijska temperatura prenizka, molekule pa so manj aktivne in ne morejo
Učinkovito uničite kristalno območje celuloze, zaradi česar je sredstvo za eteriranje težko vstopiti v notranjost celuloze v fazi eterifikacije, stopnja reakcije pa je relativno visoka.
nizka, kar ima za posledico nižjo stopnjo zamenjave izdelka. Vendar temperatura alkalizacije ne sme biti previsoka. Ko se temperatura poveča, pod delovanjem visoke temperature in močne alkalije,
Celuloza je nagnjena k oksidativni razgradnji, stopnja substitucije produkta CMC pa se zmanjša.
2. Vpliv časa alkalizacije pred obdelavo na stopnjo substitucije CMC
Pod pogojem, da je alkalizacijska temperatura pred obdelavo 30 °C in so drugi dejavniki začetne vrednosti, se razpravlja o učinku časa alkalizacije pred obdelavo na CMC.
Učinek zamenjave. Stopnja zamenjave
Čas alkalizacije pred obdelavo/h
Vpliv časa alkalizacije pred obdelavo naCMCnadomestna stopnja
Sam proces zbiranja je razmeroma hiter, vendar raztopina alkalije potrebuje določen čas difuzije v vlaknu.
Vidimo lahko, da ko je čas alkalizacije 0,5-1,5 h, stopnja zamenjave produkta narašča s povečanjem časa alkalizacije.
Stopnja substitucije dobljenega produkta je bila najvišja pri času 1,5h, stopnja substitucije pa se je s podaljševanjem časa po 1,5h zmanjšala. To lahko
Morda zato, ker je na začetku alkalizacije, s podaljševanjem časa alkalizacije, infiltracija alkalije v celulozo zadostnejša, tako da vlakna
Osnovna struktura je bolj sproščena, poveča se eterificirajoče sredstvo in aktivni medij
Čas objave: 26. aprila 2024