1 introduktion
För närvarandecellulosaeterär bomull, och dess produktion minskar, och priset stiger också;
Dessutom är vanligt använda eterifieringsmedel såsom kloroättiksyra (mycket toxisk) och etylenoxid (cancerframkallande) också mer skadliga för människokroppen och miljön. Boka
I detta kapitel används tallcellulosa med en relativ renhet av mer än 90% extraherat i det andra kapitlet som råmaterial, och natriumkloracetat och 2-kloroetanol används som ersättare.
Använda mycket toxisk klorättiksyra som eterifierande medel, anjoniskkarboximetylcellulosa (CMC), icke-jonisk hydroxietylcellulosa framställdes.
Cellulosa (HEC) och blandad hydroxietylkarboximetylcellulosa (HECMC) tre cellulosaetrar. enda faktor
Beredningsteknikerna för tre cellulosaetrar optimerades med hjälp av experiment och ortogonala experiment, och de syntetiserade cellulosaetrar kännetecknades av FT-IR, XRD, H-NMR, etc.
Grundläggande cellulosa eterifiering
Principen för cellulosa eterifiering kan delas upp i två delar. Den första delen är alkaliseringsprocessen, det vill säga under alkaliseringsreaktionen av cellulosa,
Jämnt spridd i NaOH -lösning sväller tallcellulosa våldsamt under verkan av mekanisk omrörning och med utvidgningen av vatten
En stor mängd NaOH små molekyler trängde in i det inre av tallcellulosa och reagerade med hydroxylgrupperna på ringen av glukosstrukturenheten,
Genererar alkali -cellulosa, det aktiva centrumet för eterifieringsreaktionen.
Den andra delen är eterifieringsprocessen, det vill säga reaktionen mellan det aktiva mitten och natriumkloracetatet eller 2-kloretanol under alkaliska förhållanden, vilket resulterar i
Samtidigt kommer eterifierande medlet natriumkloracetat och 2-kloroetanol också att producera en viss grad av vatten under alkaliska förhållanden.
Sidoreaktionerna löses för att generera natriumglykolat respektive etylenglykol.
2 Koncentrerad alkali -dekristallisation förbehandling av tallcellulosa
Förbered först en viss koncentration av NaOH -lösning med avjoniserat vatten. Sedan, vid en viss temperatur, 2 g tallfiber
Vitaminet löses i en viss volym NaOH -lösning, omrördes under en tid och filtreras sedan för användning.
Instrumentmodelltillverkare
Precision PH -mätare
Collector Type Constant Temperaturvärme Magnetisk omrörare
Vakuumtorkning
Elektronisk balans
Cirkulerande vattentyp Multifunktionsvakuumpump
Fourier Transform infraröd spektrometer
Röntgendiffraktometer
Kärnmagnetisk resonansspektrometer
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.
Amerikanska termoelektriska Schweiz Arl Company
Swiss Company Bruker
35
Förberedelse av CMC: er
Användning av tall trä alkali -cellulosa förbehandlad av koncentrerad alkali dekristallisation som råmaterial, med hjälp av etanol som lösningsmedel och användning
CMC med högre DS framställdes genom tillsats av alkali två gånger och eterifieringsmedel två gånger. Tillsätt 2 g tall trä alkalisk cellulosa i den fyrhalsade kolven, tillsätt sedan en viss volym etanollösningsmedel och rör om i 30 minuter
om, så att alkali -cellulosan är helt spridd. Tillsätt sedan en viss mängd alkali -medel och natriumkloracetat för att reagera under en tid vid en viss eterifieringstemperatur
Efter tiden, ett andra tillsats av alkaliskt medel och natriumkloracetat följt av eterifiering under en tid. Efter att reaktionen är över, svalna ner och svalna ner, sedan
Neutralisera med en lämplig mängd glacial ättiksyra, sedan sugfilter, tvätt och torr.
Förberedelse av HEC
Användning av tall trä alkali-cellulosa förbehandlad med koncentrerad alkali dekristallisation som råmaterial, etanol som lösningsmedel och 2-kloroetanol som eterifiering
HEC med högre MS framställdes genom tillsats av alkali två gånger och eterifieringsmedel två gånger. Tillsätt 2 g tall trä alkalisk cellulosa i en fyrhalsad kolv och tillsätt en viss volym av 90% (volymfraktion) etanol, rör om
Rör om under en tid för att helt spridas, tillsätt sedan en viss mängd alkali och värms upp långsamt, tillsätt en viss volym på 2-
Kloretanol, eterifierad vid konstant temperatur under en tid, och tillsatte sedan den återstående natriumhydroxiden och 2-kloroetanol för att fortsätta eterifieringen under en tid. behandla
När reaktionen är klar, neutraliseras med en viss mängd glacial ättiksyra och filtrerar slutligen med ett glasfilter (G3), tvätt och torr.
Förberedelse av HEMCC
Användning av HEC framställt i 3.2.3.4 som råmaterial, etanol som reaktionsmedium och natriumkloracetat som eterifieringsmedel för att förbereda
HECMC. Den specifika processen är: ta en viss mängd HEC, lägg den i en 100 ml fyrhalsad kolv och lägg sedan till en viss volym
90% etanol, rör mekaniskt under en tid för att göra det helt spridd, tillsätt en viss mängd alkali efter uppvärmning och tillsätt långsamt tillägg
Natriumkloracetat, eterifieringen vid konstant temperatur slutar efter en tidsperiod. När reaktionen är klar, neutraliserar den med glacial ättiksyra för att neutralisera den, använd sedan ett glasfilter (G3)
Efter sugfiltrering, tvätt och torkning.
Rening av cellulosaetrar
I beredningsprocessen för cellulosaeter produceras ofta vissa biprodukter, främst den oorganiska saltsatriumkloriden och några andra
föroreningar. För att förbättra kvaliteten på cellulosaeter genomfördes enkel rening på den erhållna cellulosaeteren. Eftersom de är i vatten
Det finns olika löslighet, så experimentet använder en viss volymfraktion av hydratiserad etanol för att rena de beredda tre cellulosaetrar.
ändra.
Placera cellulosaeterprovet framställt med en viss kvalitet i en bägare, tillsätt en viss mängd av 80% etanol som har förvärmats till 60 ℃ ~ 65 ℃ och upprätthåller mekanisk omrörning vid 60 ℃ ~ 65 ℃ på en konstant temperaturvärmningsmagnetisk omrörare för 10 ℃. min. Ta supernatanten för att torka
Använd silvernitrat i en ren bägare för att kontrollera för kloridjoner. Om det finns en vit fällning, filtrera den genom ett glasfilter och ta det fasta ämnet
Upprepa de föregående stegen för kroppsdelen, tills filtratet efter att ha lagt till en droppe AgNO3 -lösning har ingen vit fällning, det vill säga rening och tvätt är klar.
36
till (främst för att ta bort reaktionsbiprodukten NaCl). Efter sugfiltrering, torkning, kylning till rumstemperatur och vägning.
massa, g.
Test- och karakteriseringsmetoder för cellulosaetrar
Bestämning av grad av substitution (DS) och molär substitutionsgrad (MS)
Bestämning av DS: Väg först 0,2 g (korrekt till 0,1 mg) av det renade och torkade cellulosa eterprovet, lösa det i
80 ml destillerat vatten, omrördes i ett konstant temperaturvattenbad vid 30 ℃ ~ 40 ℃ under 10 minuter. Justera sedan med svavelsyralösning eller NaOH -lösning
pH för lösningen tills lösningens pH är 8. Sedan i en bägare utrustad med en pH -mätelektrod, använd en standardlösning av svavelsyra
För att titrera, under omrörningsförhållanden, observera pH -mätaravläsningen under titrering, när lösningens pH -värde justeras till 3,74,
Titreringen slutar. Notera volymen av svavelsyras standardlösning som används vid denna tidpunkt.
Generation:
Summan av de övre protonnumren och hydroxietylgruppen
Förhållandet mellan antalet övre protoner; I7 är massan av metylengruppen på hydroxietylgruppen
Intensitet för protonresonansstoppen; är intensiteten hos protonresonansstoppen för 5 metogrupper och en metylengrupp på cellulosa -glukosenheten
Belopp.
Testmetoderna som beskrivs för infraröd karakteriseringstestning av de tre cellulosaetrar CMC, HEC och HEECMC
Lag
3.2.4.3 XRD -test
Röntgendiffraktionsanalys Karakteriseringstest av tre cellulosaetrar CMC, HEC och HEECMC
Testmetoden beskrivs.
3.2.4.4 Testning av H-NMR
H NMR -spektrometern för HEC mättes med AVANCE400 H NMR -spektrometer producerad av Bruker.
Med användning av deutererad dimetylsulfoxid som lösningsmedel testades lösningen genom flytande väte NMR -spektroskopi. Testfrekvensen var 75,5 MHz.
Varm, lösningen är 0,5 ml.
3.3 Resultat och analys
3.3.1 Optimering av CMC -beredningsprocessen
Med användning av tallcellulosa extraherad i det andra kapitlet som råmaterial och med användning av natriumkloracetat som eterifierande medel antogs metoden för enstaka faktorexperiment,
Beredningsprocessen för CMC optimerades och de initiala variablerna i experimentet inställdes såsom visas i tabell 3.3. Följande är HEC -beredningsprocessen
Inom konst, analysen av olika faktorer.
Tabell 3.3 Inledande faktorvärden
Faktorinitialt värde
Förbehandling Alkaliserande temperatur/℃ 40
Förbehandling Alkaliserande tid/h 1
Förbehandling med fast vätska-förhållande/(g/ml) 1:25
Förbehandling lutkoncentration/% 40
38
Det första steget Etherification Temperatur/℃ 45
Första stegets eterifieringstid/h 1
Andra stegets eterifieringstemperatur/℃ 70
Andra stegets eterifieringstid/h 1
Basdos i eterifieringssteg/g 2
Mängden eterifieringsmedel i eterifieringssteg/g 4.3
Etherified Solid-Liquid Ratio/(G/ML) 1:15
3.3.1.1 Påverkan av olika faktorer på CMC -substitutionsgrad i förbehandling av alkalisering
1. Effekten av alkaliseringstemperatur för förbehandling på substitutionsgraden för CMC
För att överväga effekten av förbehandlingstemperatur för förbehandling på graden av substitution i den erhållna CMC, i fallet med att fixa andra faktorer som initiala värden,
Under förhållandena diskuteras effekten av alkaliseringstemperatur för förbehandling på CMC -substitutionsgraden, och resultaten visas i fig.
Förbehandling Alkaliserande temperatur/℃
Effekt av förbehandling av alkaliserande temperatur på CMC -substitutionsgrad
Det kan ses att graden av substitution av CMC ökar med ökningen av alkaliseringstemperaturen för förbehandling och alkaliseringstemperaturen är 30 ° C.
Ovanstående grader av substitution minskar med ökande temperatur. Detta beror på att den alkaliserande temperaturen är för låg och molekylerna är mindre aktiva och inte kan
Förstör effektivt det kristallina området av cellulosa, vilket gör det svårt för eterifieringsmedel att komma in i cellulosa inre i eterifieringssteget, och reaktionsgraden är relativt hög.
lågt, vilket resulterar i en lägre grad av produktsubstitution. Alkaliseringstemperaturen bör dock inte vara för hög. När temperaturen ökar, under verkan av hög temperatur och stark alkali,
Cellulosa är benägen att oxidativ nedbrytning, och graden av substitution av produkten CMC minskar.
2. Påverkan av förbehandling Alkaliniseringstid på CMC -substitutionsgrad
Under förutsättning att förbehandlingstemperaturen är 30 ° C och andra faktorer är de initiala värdena, diskuteras effekten av alkaliseringstiden för förbehandling på CMC.
Effekten av substitution. Substitutionsgrad
Förbehandling alkaliserande tid/h
Effekt av förhandlings alkaliniseringstid påCmcersättningsgrad
Själva bulkningsprocessen är relativt snabb, men alkalilösningen behöver en viss diffusionstid i fibern.
Det kan ses att när alkaliseringstiden är 0,5-1,5 timmar ökar produktens substitutionsgrad med ökningen av alkaliseringstiden.
Graden av substitution av den erhållna produkten var den högsta när tiden var 1,5 timmar och graden av substitution minskade med tidens ökning efter 1,5 timmar. Detta kan
Det kan bero på att i början av alkalisering, med förlängning av alkaliseringstid, är infiltrationen av alkali till cellulosa mer tillräcklig, så att fibern
Den främsta strukturen är mer avslappnad, vilket ökar eterifierande medel och det aktiva mediet
Inläggstid: april-26-2024