1 Introduktion
För närvarande är den viktigaste råvaran som används vid beredningen avcellulosaeterär bomull, och dess produktion minskar, och priset stiger också;
Dessutom är vanligt använda företringsmedel som klorättiksyra (mycket giftig) och etylenoxid (cancerframkallande) också mer skadliga för människokroppen och miljön. Boka
I detta kapitel används tallcellulosan med en relativ renhet på mer än 90 % extraherad i andra kapitlet som råvara och natriumkloracetat och 2-kloretanol används som substitut.
Använder mycket giftig klorättiksyra som företringsmedel, anjoniskkarboximetylcellulosa (CMC)30 nonjonisk 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 cellulosaetrarna karakteriserades av FT-IR, XRD, H-NMR, etc.
Grunderna för cellulosaföretring
Principen för cellulosaföretring kan delas upp i två delar. Den första delen är alkaliseringsprocessen, det vill säga under alkaliseringsreaktionen av cellulosa,
Jämnt dispergerad i NaOH-lösning sväller tallcellulosa våldsamt under inverkan av mekanisk omrörning och med expansion av vatten
En stor mängd små NaOH-molekyler trängde in i det inre av tallcellulosa och reagerade med hydroxylgrupperna på ringen av glukosstrukturen,
Genererar alkalicellulosa, det aktiva centrumet i företringsreaktionen.
Den andra delen är företringsprocessen, det vill säga reaktionen mellan det aktiva centret och natriumkloracetat eller 2-kloretanol under alkaliska förhållanden, vilket resulterar i
Samtidigt kommer företringsmedlet natriumkloracetat och 2-kloretanol att producera en viss mängd vatten under alkaliska förhållanden.
Sidereaktionerna löses för att generera natriumglykolat respektive etylenglykol.
2 Koncentrerad alkalisk dekristallisationsförbehandling av tallcellulosa
Förbered först en viss koncentration av NaOH-lösning med avjoniserat vatten. Sedan, vid en viss temperatur, 2g tallfiber
Vitaminet löses i en viss volym NaOH-lösning, rörs om under en tid och filtreras sedan för användning.
Tillverkare av instrumentmodell
Precision pH-mätare
Samlartyp konstant temperaturvärmande magnetomrörare
Vakuumtorkugn
Elektronisk balans
Multifunktions vakuumpump av cirkulerande vattentyp
Fourier Transform Infraröd spektrometer
Röntgendiffraktometer
Kärnmagnetresonansspektrometer
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
schweiziska företaget BRUKER
35
Förberedelse av CMC
Använda tallveds alkalicellulosa förbehandlad genom koncentrerad alkalisk dekristallisation som råmaterial, använda etanol som lösningsmedel och använda natriumkloracetat som företring
CMC med högre DS framställdes genom tillsats av alkali två gånger och företringsmedel två gånger. Tillsätt 2 g furualkalicellulosa i den fyrhalsade kolven, tillsätt sedan en viss volym etanollösningsmedel och rör om väl i 30 minuter
ca, så att alkalicellulosan är helt dispergerad. Tillsätt sedan en viss mängd alkalimedel och natriumkloracetat för att reagera under en viss tid vid en viss företringstemperatur
Efter tiden, en andra tillsats av alkaliskt medel och natriumkloracetat följt av företring under en tidsperiod. Efter att reaktionen är över, kyl ner och kyl sedan ner
Neutralisera med en lämplig mängd isättika, sugfiltrera sedan, tvätta och torka.
Förberedelse av HEC
Med furualkalicellulosa förbehandlad med koncentrerad alkalisk dekristallisation som råmaterial, etanol som lösningsmedel och 2-kloretanol som företring
HEC med högre MS framställdes genom att tillsätta alkali två gånger och företringsmedlet två gånger. Tillsätt 2 g tallveds alkalicellulosa i en fyrhalsad kolv och tillsätt en viss volym 90% (volymfraktion) etanol, rör om
Rör om under en tid för att dispergera helt, tillsätt sedan en viss mängd alkali och värm långsamt upp, tillsätt en viss volym av 2-
Kloretanol, företrade vid konstant temperatur under en tidsperiod, och tillsatte sedan den återstående natriumhydroxiden och 2-kloretanolen för att fortsätta företringen under en tidsperiod. behandla
Efter att reaktionen är avslutad, neutralisera med en viss mängd isättika och filtrera slutligen med ett glasfilter (G3), tvätta och torka.
Förberedelse av HEMCC
Med användning av HEC framställt i 3.2.3.4 som råmaterial, etanol som reaktionsmedium och natriumkloracetat som företringsmedlet för att framställa
HECMC. Den specifika processen är: ta en viss mängd HEC, lägg den i en 100 ml fyrhalsad kolv och tillsätt sedan en viss mängd volym
90 % etanol, rör om mekaniskt under en tid för att få den helt dispergerad, tillsätt en viss mängd alkali efter uppvärmning och tillsätt långsamt
Natriumkloracetat, företringen vid konstant temperatur avslutas efter en tidsperiod. När reaktionen är klar, neutralisera den med isättika för att neutralisera den, använd sedan ett glasfilter (G3)
Efter sugfiltrering, tvättning och torkning.
Rening av cellulosaetrar
Vid beredningsprocessen av cellulosaeter produceras ofta vissa biprodukter, främst det oorganiska saltet natriumklorid och några andra
föroreningar. För att förbättra kvaliteten på cellulosaetern utfördes enkel rening på den erhållna cellulosaetern. eftersom de är i vatten
Det finns olika löslighet, så experimentet använder en viss volymfraktion av hydratiserad etanol för att rena de framställda tre cellulosaetrarna.
ändra.
Placera cellulosaeterprovet framställt med en viss kvalitet i en bägare, tillsätt en viss mängd 80 % etanol som har förvärmts till 60 ℃ ~ 65 ℃ och bibehåll mekanisk omrörning vid 60 ℃ ~ 65 ℃ på en magnetisk omrörare med konstant temperatur. för 10 ℃. min. Ta supernatanten för att torka
I en ren bägare, använd silvernitrat för att kontrollera om det finns kloridjoner. Om det finns en vit fällning, filtrera den genom ett glasfilter och ta den fasta substansen
Upprepa de föregående stegen för kroppsdelen tills filtratet efter tillsats av 1 droppe AgNO3-lösning inte har någon vit fällning, det vill säga reningen och tvättningen är klar.
36
till (huvudsakligen för att avlägsna reaktionsbiprodukten NaCl). Efter sugfiltrering, torkning, kylning till rumstemperatur och vägning.
massa, g.
Test- och karakteriseringsmetoder för cellulosaetrar
Bestämning av substitutionsgrad (DS) och molär substitutionsgrad (MS)
Bestämning av DS: Väg först 0,2 g (exakt till 0,1 mg) av det renade och torkade cellulosaeterprovet, lös upp det i
80mL destillerat vatten, omrört i ett vattenbad med konstant temperatur vid 30℃~40℃ i 10 min. Justera sedan med svavelsyralösning eller NaOH-lösning
Lösningens pH tills lösningens pH är 8. Använd sedan en standardlösning av svavelsyra i en bägare utrustad med en pH-meterelektrod
För att titrera, under omrörningsförhållanden, observera pH-mätarens avläsning under titrering, när pH-värdet för lösningen justeras till 3,74,
Titreringen avslutas. Notera volymen svavelsyrastandardlösning som används vid denna tidpunkt.
Generation:
Summan av de övre protontalen och hydroxietylgruppen
Förhållandet mellan antalet övre protoner; I7 är massan av metylengruppen på hydroxietylgruppen
Intensiteten hos protonresonanstoppen; är intensiteten av protonresonanstoppen för 5 metingrupper och en metylengrupp på cellulosaglukosenheten
Belopp.
Testmetoderna som beskrivs för infraröd karakteriseringstestning av de tre cellulosaetrarna CMC, HEC och HEECMC
Lag
3.2.4.3 XRD-test
Röntgendiffraktionsanalys Karakteriseringstest av tre cellulosaetrar CMC, HEC och HEECMC
den beskrivna testmetoden.
3.2.4.4 Testning av H-NMR
H NMR-spektrometern för HEC mättes med Avance400 H NMR-spektrometer tillverkad av BRUKER.
Med användning av deutererad dimetylsulfoxid som lösningsmedel testades lösningen med 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
Genom att använda tallcellulosan som extraherades i det andra kapitlet som råmaterial, och med natriumkloracetat som företringsmedlet, användes metoden för enfaktorexperiment,
Beredningsprocessen för CMC optimerades och experimentets initiala variabler ställdes in som visas i tabell 3.3. Följande är HEC-förberedelseprocessen
I konst, analys av olika faktorer.
Tabell 3.3 Initiala faktorvärden
Faktor Initialt värde
Alkaliseringstemperatur för förbehandling/℃ 40
Alkaliseringstid för förbehandling/h 1
Förbehandling fast-vätska-förhållande/(g/ml) 1:25
Förbehandlingslutkoncentration/% 40
38
Det första stegets företringstemperatur/℃ 45
Första stegets företringstid/h 1
Andra stegets företringstemperatur/℃ 70
Andra stegets företringstid/h 1
Basdos i företringssteg/g 2
Mängd företringsmedel i företringssteg/g 4.3
Företrade fast-vätska-förhållande/(g/ml) 1:15
3.3.1.1 Inverkan av olika faktorer på CMC-substitutionsgraden i förbehandlingens alkaliseringsstadium
1. Effekten av förbehandlingens alkaliseringstemperatur på substitutionsgraden för CMC
För att överväga effekten av förbehandlingens alkaliseringstemperatur på substitutionsgraden i den erhållna CMC, i fallet med fastställande av andra faktorer som initiala värden,
Under förhållandena diskuteras effekten av förbehandlingens alkaliseringstemperatur på CMC-substitutionsgraden, och resultaten visas i fig.
Förbehandling alkaliseringstemperatur/℃
Effekt av alkaliseringstemperatur för förbehandling på CMC-substitutionsgrad
Det kan ses att graden av substitution av CMC ökar med ökningen av alkaliseringstemperaturen för förbehandlingen, och alkaliseringstemperaturen är 30 °C.
Ovanstående substitutionsgrader minskar med ökande temperatur. Detta beror på att alkaliseringstemperaturen är för låg och molekylerna är mindre aktiva och oförmögna
Förstör effektivt det kristallina området av cellulosa, vilket gör det svårt för företringsmedlet att komma in i cellulosan i företringssteget, och reaktionsgraden är relativt hög.
låg, vilket resulterar i en lägre grad av produktsubstitution. Alkaliseringstemperaturen bör dock inte vara för hög. När temperaturen ökar, under inverkan av hög temperatur och stark alkali,
Cellulosa är benäget att oxidativ nedbrytning, och graden av substitution av produkten CMC minskar.
2. Inverkan av alkaliseringstiden för förbehandling på CMC-substitutionsgrad
Under förutsättning att förbehandlingens alkaliseringstemperatur är 30 °C och andra faktorer är initialvärdena, diskuteras effekten av förbehandlingens alkaliseringstid på CMC.
Effekten av substitution. Grad av substitution
Alkaliseringstid för förbehandling/h
Effekt av alkaliniseringstid för förbehandling påCMCsubstitutionsgrad
Själva fyllningsprocessen är relativt snabb, men alkalilösningen behöver en viss diffusionstid i fibern.
Det kan ses att när alkaliseringstiden är 0,5-1,5 timmar, ökar substitutionsgraden för produkten med ökningen av alkaliseringstiden.
Substitutionsgraden av den erhållna produkten var högst när tiden var 1,5 h, och substitutionsgraden minskade med tidens ökning efter 1,5 h. Detta kan
Det kan bero på att i början av alkaliseringen, med förlängningen av alkaliseringstiden, är infiltrationen av alkali till cellulosa mer tillräcklig, så att fibern
Den primära strukturen är mer avslappnad, vilket ökar företringsmedlet och det aktiva mediet
Posttid: 2024-apr-26