1 Panimula
Sa kasalukuyan, ang pangunahing hilaw na materyal na ginamit sa paghahanda ngCellulose eteray cotton, at ang output nito ay bumababa, at ang presyo ay tumataas din;
Bukod dito, ang mga karaniwang ginagamit na eterifying agents tulad ng chloroacetic acid (lubos na nakakalason) at ethylene oxide (carcinogenic) ay mas nakakapinsala din sa katawan ng tao at sa kapaligiran. Libro
Sa kabanatang ito, ang pine cellulose na may isang kamag-anak na kadalisayan ng higit sa 90% na nakuha sa ikalawang kabanata ay ginagamit bilang hilaw na materyal, at ang sodium chloroacetate at 2-chloroethanol ay ginagamit bilang mga kapalit.
Gamit ang lubos na nakakalason na chloroacetic acid bilang eterifying agent, anionicCarboxymethyl Cellulose (CMC), ang non-ionic hydroxyethyl cellulose ay inihanda.
Cellulose (HEC) at halo -halong hydroxyethyl carboxymethyl cellulose (HECMC) tatlong cellulose eter. solong kadahilanan
Ang mga diskarte sa paghahanda ng tatlong cellulose eter ay na-optimize sa pamamagitan ng mga eksperimento at mga eksperimento sa orthogonal, at ang synthesized cellulose eter ay nailalarawan ng FT-IR, XRD, H-NMR, atbp.
Mga pundasyon ng eterification ng cellulose
Ang prinsipyo ng cellulose eterification ay maaaring nahahati sa dalawang bahagi. Ang unang bahagi ay ang proseso ng alkalization, iyon ay, sa panahon ng reaksyon ng alkalization ng cellulose,
Kahit na nagkalat sa solusyon ng NaOH, marahas na bumagsak ang pine cellulose sa ilalim ng pagkilos ng mekanikal na pagpapakilos, at sa pagpapalawak ng tubig
Ang isang malaking halaga ng mga maliit na molekula ng NaOH ay tumagos sa interior ng pine cellulose, at gumanti sa mga pangkat ng hydroxyl sa singsing ng yunit ng istruktura ng glucose,
Bumubuo ng alkali cellulose, ang aktibong sentro ng reaksyon ng eterification.
Ang pangalawang bahagi ay ang proseso ng eterification, iyon ay, ang reaksyon sa pagitan ng aktibong sentro at sodium chloroacetate o 2-chloroethanol sa ilalim ng mga kondisyon ng alkalina, na nagreresulta sa
Kasabay nito, ang eterifying agent sodium chloroacetate at 2-chloroethanol ay gagawa rin ng isang tiyak na antas ng tubig sa ilalim ng mga kondisyon ng alkalina.
Ang mga reaksyon sa gilid ay nalutas upang makabuo ng sodium glycolate at ethylene glycol, ayon sa pagkakabanggit.
2 puro alkali decrystallization pagpapanggap ng pine cellulose
Una, maghanda ng isang tiyak na konsentrasyon ng solusyon ng NaOH na may deionized na tubig. Pagkatapos, sa isang tiyak na temperatura, 2G ng pine fiber
Ang bitamina ay natunaw sa isang tiyak na dami ng solusyon ng NaOH, hinalo sa loob ng isang panahon, at pagkatapos ay na -filter para magamit.
Tagagawa ng modelo ng instrumento
Precision pH meter
Uri ng kolektor ng patuloy na temperatura ng pag -init ng magnetic stirrer
Vacuum Drying Oven
Elektronikong balanse
Ang nagpapalipat-lipat na uri ng tubig na multi-purpose vacuum pump
Fourier ibahin ang anyo ng infrared spectrometer
X-ray diffractometer
Nuclear magnetic resonance spectrometer
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
Swiss Company Bruker
35
Paghahanda ng mga CMC
Gamit ang pine kahoy alkali cellulose na ipinagpanggap ng puro alkali decrystallization bilang hilaw na materyal, gamit ang ethanol bilang solvent at paggamit ng sodium chloroacetate bilang eterification
Ang CMC na may mas mataas na DS ay inihanda sa pamamagitan ng pagdaragdag ng alkali ng dalawang beses at eterifying agent nang dalawang beses. Magdagdag ng 2g ng pine kahoy na alkali cellulose sa apat na leeg na flask, pagkatapos ay magdagdag ng isang tiyak na dami ng ethanol solvent, at pukawin nang maayos para sa 30min
tungkol sa, upang ang alkali cellulose ay ganap na nagkalat. Pagkatapos ay magdagdag ng isang tiyak na halaga ng ahente ng alkali at sodium chloroacetate upang umepekto sa isang tagal ng oras sa isang tiyak na temperatura ng eterification
Matapos ang oras, isang pangalawang pagdaragdag ng alkalina na ahente at sodium chloroacetate na sinusundan ng eterification para sa isang tagal ng panahon. Matapos ang reaksyon ay tapos na, palamig at palamig, pagkatapos
Neutralisahin sa isang naaangkop na halaga ng glacial acetic acid, pagkatapos ay suction filter, hugasan at tuyo.
Paghahanda ng HECS
Gamit ang pine kahoy alkali cellulose na nagpapanggap na may puro alkali decrystallization bilang hilaw na materyal, ethanol bilang solvent at 2-chloroethanol bilang eterification
Ang HEC na may mas mataas na MS ay inihanda sa pamamagitan ng pagdaragdag ng alkali ng dalawang beses at eterifying agent nang dalawang beses. Magdagdag ng 2g ng pine kahoy na alkali cellulose sa isang apat na leeg na flask, at magdagdag ng isang tiyak na dami ng 90% (dami ng bahagi) ethanol, pukawin
Gumalaw para sa isang tagal ng oras upang ganap na magkalat, pagkatapos ay magdagdag ng isang tiyak na halaga ng alkali, at dahan-dahang pag-init, magdagdag ng isang tiyak na dami ng 2-
Chloroethanol, eterified sa patuloy na temperatura para sa isang tagal ng panahon, at pagkatapos ay idinagdag ang natitirang sodium hydroxide at 2-chloroethanol upang magpatuloy sa eterification sa loob ng isang panahon. gamutin
Matapos makumpleto ang reaksyon, neutralisahin ang isang tiyak na halaga ng glacial acetic acid, at sa wakas ay i -filter gamit ang isang glass filter (G3), hugasan, at tuyo.
Paghahanda ng HEMCC
Gamit ang HEC na inihanda sa 3.2.3.4 bilang ang hilaw na materyal, ethanol bilang reaksyon medium, at sodium chloroacetate bilang eterifying agent upang maghanda
HECMC. Ang tiyak na proseso ay: Kumuha ng isang tiyak na halaga ng HEC, ilagay ito sa isang 100 ml na may apat na leeg na flask, at pagkatapos ay magdagdag ng isang tiyak na dami ng dami
90% ethanol, mekanikal na pukawin para sa isang tagal ng oras upang gawin itong ganap na nakakalat, magdagdag ng isang tiyak na halaga ng alkali pagkatapos ng pag -init, at dahan -dahang idagdag
Sodium chloroacetate, ang eterification sa patuloy na temperatura ay nagtatapos pagkatapos ng isang tagal ng oras. Matapos makumpleto ang reaksyon, neutralisahin ito sa glacial acetic acid upang neutralisahin ito, pagkatapos ay gumamit ng isang glass filter (G3)
Matapos ang pagsipsip ng pagsasala, paghuhugas at pagpapatayo.
Paglilinis ng mga cellulose eter
Sa proseso ng paghahanda ng cellulose eter, ang ilang mga by-product ay madalas na ginawa, pangunahin ang hindi organikong asin sodium klorido at ilang iba pa
mga impurities. Upang mapagbuti ang kalidad ng cellulose eter, ang simpleng paglilinis ay isinasagawa sa nakuha na cellulose eter. Dahil nasa tubig sila
Mayroong iba't ibang mga solubility, kaya ang eksperimento ay gumagamit ng isang tiyak na dami ng dami ng hydrated ethanol upang linisin ang inihanda na tatlong cellulose eter.
Palitan.
Ilagay ang sample ng cellulose eter na inihanda na may isang tiyak na kalidad sa isang beaker, magdagdag ng isang tiyak na halaga ng 80% ethanol na na -preheated sa 60 ℃ ~ 65 ℃, at mapanatili ang mekanikal na pagpapakilos sa 60 ℃ ~ 65 ℃ sa isang palaging temperatura ng pag -init ng magnetic stirrer para sa 10 ℃. min. Dalhin ang supernatant upang matuyo
Sa isang malinis na beaker, gumamit ng pilak na nitrate upang suriin ang mga ion ng klorido. Kung mayroong isang puting pag -urong, i -filter ito sa pamamagitan ng isang filter na salamin at kunin ang solid
Ulitin ang mga nakaraang hakbang para sa bahagi ng katawan, hanggang sa ang filtrate pagkatapos ng pagdaragdag ng 1 patak ng solusyon ng AgNO3 ay walang puting pag -urong, iyon ay, ang paglilinis at paghuhugas ay nakumpleto.
36
sa (pangunahin upang alisin ang reaksyon ng by-product nacl). Pagkatapos ng pagsipsip ng pagsasala, pagpapatayo, paglamig sa temperatura ng silid at pagtimbang.
Mass, g.
Mga pamamaraan ng pagsubok at characterization para sa mga cellulose eter
Pagpapasiya ng antas ng pagpapalit (DS) at molar degree ng pagpapalit (MS)
Pagpapasiya ng DS: Una, timbangin ang 0.2 g (tumpak sa 0.1 mg) ng purified at tuyong selulusa eter sample, matunaw ito sa
80ml ng distilled water, hinalo sa isang palaging temperatura ng paliguan ng tubig sa 30 ℃ ~ 40 ℃ para sa 10min. Pagkatapos ay ayusin sa solusyon ng sulfuric acid o solusyon ng NaOH
pH ng solusyon hanggang sa ang pH ng solusyon ay 8. Pagkatapos sa isang beaker na nilagyan ng isang pH meter electrode, gumamit ng isang karaniwang solusyon ng sulpuriko acid
Upang mag -titrate, sa ilalim ng pagpapakilos ng mga kondisyon, obserbahan ang pagbabasa ng metro ng pH habang nag -titrating, kapag ang halaga ng pH ng solusyon ay nababagay sa 3.74,
Nagtatapos ang titration. Pansinin ang dami ng pamantayang solusyon ng Sulfuric Acid na ginamit sa oras na ito.
Henerasyon:
Ang kabuuan ng mga itaas na numero ng proton at ang pangkat na hydroxyethyl
Ang ratio ng bilang ng mga itaas na proton; Ang i7 ay ang masa ng pangkat ng methylene sa pangkat na hydroxyethyl
Intensity ng proton resonance peak; ay ang intensity ng proton resonance peak ng 5 mga grupo ng methine at isang grupo ng methylene sa unit ng cellulose glucose
Kabuuan
Ang mga pamamaraan ng pagsubok na inilarawan para sa pagsubok ng infrared characterization ng tatlong cellulose eter na CMC, HEC at HEECMC
Batas
3.2.4.3 Pagsubok sa XRD
X-ray diffraction Analysis Characterization Test ng tatlong cellulose eter CMC, HEC at HEECMC
Ang paraan ng pagsubok na inilarawan.
3.2.4.4 Pagsubok ng H-NMR
Ang H NMR spectrometer ng HEC ay sinusukat ng Avance400 H NMR spectrometer na ginawa ni Bruker.
Gamit ang deuterated dimethyl sulfoxide bilang solvent, ang solusyon ay nasubok ng likidong hydrogen NMR spectroscopy. Ang dalas ng pagsubok ay 75.5MHz.
Mainit, ang solusyon ay 0.5ml.
3.3 Mga Resulta at Pagtatasa
3.3.1 Pag -optimize ng proseso ng paghahanda ng CMC
Gamit ang pine cellulose na nakuha sa ikalawang kabanata bilang ang hilaw na materyal, at gamit ang sodium chloroacetate bilang ahente ng eterifying, ang pamamaraan ng solong kadahilanan ng eksperimento ay pinagtibay,
Ang proseso ng paghahanda ng CMC ay na -optimize, at ang mga paunang variable ng eksperimento ay itinakda tulad ng ipinapakita sa Talahanayan 3.3. Ang sumusunod ay ang proseso ng paghahanda ng HEC
Sa sining, ang pagsusuri ng iba't ibang mga kadahilanan.
Talahanayan 3.3 Paunang mga halaga ng kadahilanan
Factor paunang halaga
Pretreatment alkalizing temperatura/℃ 40
Pretreatment alkalizing oras/h 1
Pretreatment solid-liquid ratio/(g/ml) 1:25
Pretreatment lye konsentrasyon/% 40
38
Ang unang yugto ng temperatura ng eterification/℃ 45
Oras ng unang yugto ng eterification/h 1
Pangalawang yugto ng temperatura ng eterification/℃ 70
Pangalawang yugto ng oras ng eterification/h 1
Base dosis sa yugto ng eterification/g 2
Halaga ng eterifying agent sa yugto ng eterification/g 4.3
Eterified solid-liquid ratio/(g/ml) 1:15
3.3.1.1 Impluwensya ng iba't ibang mga kadahilanan sa degree ng pagpapalit ng CMC sa yugto ng pagpapanggap ng alkalization
1. Ang epekto ng temperatura ng pretreatment alkalization sa antas ng pagpapalit ng CMC
Upang isaalang -alang ang epekto ng temperatura ng pretreatment alkalization sa antas ng pagpapalit sa nakuha na CMC, sa kaso ng pag -aayos ng iba pang mga kadahilanan bilang mga paunang halaga,
Sa ilalim ng mga kondisyon, ang epekto ng temperatura ng pagpapanggap ng alkalization sa degree ng pagpapalit ng CMC ay tinalakay, at ang mga resulta ay ipinapakita sa FIG.
Pretreatment alkalizing temperatura/℃
Epekto ng pagpapanggap na temperatura ng alkalizing sa degree ng pagpapalit ng CMC
Makikita na ang antas ng pagpapalit ng CMC ay nagdaragdag sa pagtaas ng temperatura ng pretreatment alkalization, at ang temperatura ng alkalization ay 30 ° C.
Ang nasa itaas na antas ng pagpapalit ay bumababa sa pagtaas ng temperatura. Ito ay dahil ang temperatura ng alkalizing ay masyadong mababa, at ang mga molekula ay hindi gaanong aktibo at hindi makakaya
Epektibong sirain ang mala -kristal na lugar ng cellulose, na nagpapahirap para sa eterifying agent na pumasok sa interior ng cellulose sa yugto ng eterification, at ang antas ng reaksyon ay medyo mataas.
mababa, na nagreresulta sa isang mas mababang antas ng pagpapalit ng produkto. Gayunpaman, ang temperatura ng alkalization ay hindi dapat masyadong mataas. Habang tumataas ang temperatura, sa ilalim ng pagkilos ng mataas na temperatura at malakas na alkali,
Ang cellulose ay madaling kapitan ng pagkasira ng oxidative, at bumababa ang antas ng pagpapalit ng produkto ng CMC.
2. Impluwensya ng oras ng pretreatment alkalinization sa degree ng pagpapalit ng CMC
Sa ilalim ng kondisyon na ang temperatura ng pretreatment alkalization ay 30 ° C at iba pang mga kadahilanan ay ang mga paunang halaga, ang epekto ng oras ng pagpapanggap ng alkalization sa CMC ay tinalakay.
Ang epekto ng pagpapalit. Antas ng pagpapalit
Pretreatment alkalizing oras/h
Epekto ng oras ng pretreatment alkalinization saCMCdegree sa pagpapalit
Ang proseso ng bulking mismo ay medyo mabilis, ngunit ang solusyon ng alkali ay nangangailangan ng isang tiyak na oras ng pagsasabog sa hibla.
Makikita na kapag ang oras ng alkalization ay 0.5-1.5h, ang antas ng pagpapalit ng produkto ay tumataas sa pagtaas ng oras ng alkalization.
Ang antas ng pagpapalit ng produkto na nakuha ay ang pinakamataas kapag ang oras ay 1.5h, at ang antas ng pagpapalit ay nabawasan sa pagtaas ng oras pagkatapos ng 1.5h. Maaari itong
Maaaring ito ay dahil sa simula ng alkalization, na may pagpapahaba ng oras ng alkalization, ang paglusot ng alkali sa cellulose ay mas sapat, upang ang hibla
Ang pangunahing istraktura ay mas nakakarelaks, pinatataas ang eterifying agent at ang aktibong daluyan
Oras ng Mag-post: Abr-26-2024