1 Giới thiệu
Hiện tại, nguyên liệu thô chính được sử dụng trong việc chuẩn bịCellulose etherlà bông, và sản lượng của nó đang giảm, và giá cũng đang tăng;
Hơn nữa, các tác nhân etherifying thường được sử dụng như axit chloroacetic (độc tính cao) và oxit ethylene (gây ung thư) cũng có hại hơn cho cơ thể con người và môi trường. Sách
Trong chương này, cellulose thông có độ tinh khiết tương đối hơn 90% được chiết xuất trong chương thứ hai được sử dụng làm nguyên liệu thô và natri chloroacetate và 2 chloroethanol được sử dụng làm chất thay thế.
Sử dụng axit chloroacetic độc tính cao làm chất etherifying, anionCarboxymethyl cellulose (CMC), hydroxyethyl cellulose không ion đã được điều chế.
Cellulose (HEC) và hỗn hợp hydroxyethyl carboxymethyl cellulose (HECMC) ba ete cellulose. yếu tố duy nhất
Các kỹ thuật chuẩn bị của ba ete cellulose đã được tối ưu hóa bằng các thí nghiệm và thí nghiệm trực giao, và các ete cellulose tổng hợp được đặc trưng bởi FT-IR, XRD, H-NMR, v.v.
Nguyên tắc cơ bản của ether hóa cellulose
Nguyên tắc ether hóa cellulose có thể được chia thành hai phần. Phần đầu tiên là quá trình kiềm hóa, nghĩa là trong quá trình phản ứng kiềm hóa của cellulose,
Phân tán đồng đều trong dung dịch NaOH, cellulose thông phình ra dữ dội dưới tác động khuấy cơ học, và với sự giãn nở của nước
Một lượng lớn các phân tử nhỏ NaOH xâm nhập vào bên trong cellulose thông và phản ứng với các nhóm hydroxyl trên vòng của đơn vị kết cấu glucose,
Tạo cellulose kiềm, trung tâm hoạt động của phản ứng etherization.
Phần thứ hai là quá trình etherization, nghĩa là phản ứng giữa trung tâm hoạt động và natri chloroacetate hoặc 2-chloroethanol trong điều kiện kiềm, dẫn đến
Đồng thời, tác nhân etherifying natri chloroacetate và 2-chloroethanol cũng sẽ tạo ra một mức độ nước nhất định trong điều kiện kiềm.
Các phản ứng bên được giải quyết để tạo ra natri glycolate và ethylene glycol, tương ứng.
2 Tiền xử lý kiềm hóa kiềm tập trung của cellulose thông
Đầu tiên, chuẩn bị một nồng độ nhất định của dung dịch NaOH với nước khử ion. Sau đó, ở một nhiệt độ nhất định, 2g sợi thông
Vitamin được hòa tan trong một thể tích dung dịch NaOH nhất định, khuấy trong một khoảng thời gian và sau đó được lọc để sử dụng.
Nhà sản xuất mô hình thiết bị
Máy đo pH chính xác
Bộ thu điện từ loại máy khuấy từ tính nhiệt độ không đổi
Lò khô chân không
Cân bằng điện tử
Dòng máy hút chân không đa mục tiêu của loại nước
Máy quang phổ hồng ngoại biến đổi Fourier
Máy đo nhiễu xạ tia X.
Máy quang phổ cộng hưởng từ hạt nhân
Công ty TNHH Công cụ Hàng Châu Aolilong, Ltd.
Công ty TNHH Thiết bị Thiết bị Hàng Châu Huichuang, Ltd.
Công ty TNHH Thiết bị thí nghiệm Thượng Hải Jinghong.
Công ty TNHH Mettler Toledo (Thượng Hải), Ltd.
Công ty TNHH Công cụ Khoa học và Khoa học David David.
American Thermo Fisher Co., Ltd.
Công ty Arl Thụy Sĩ Thụy Sĩ Mỹ
Công ty Thụy Sĩ Bruker
35
Chuẩn bị CMC
Sử dụng cellulose kiềm gỗ thông được xử lý trước bằng cách giải mã kiềm cô đặc làm nguyên liệu thô, sử dụng ethanol làm dung môi và sử dụng natri chloroacetate làm ether hóa
CMC với DS cao hơn đã được chuẩn bị bằng cách thêm kiềm hai lần và tác nhân etherifying hai lần. Thêm 2g cellulose kiềm gỗ thông vào bình bốn cổ, sau đó thêm một khối lượng dung môi ethanol nhất định và khuấy đều trong 30 phút
Về, để cellulose kiềm được phân tán hoàn toàn. Sau đó thêm một lượng nhất định của tác nhân kiềm và natri chloroacetate để phản ứng trong một khoảng thời gian ở nhiệt độ ether hóa nhất định
Sau thời gian, việc bổ sung thứ hai của tác nhân kiềm và natri chloroacetate sau đó là etherization trong một khoảng thời gian. Sau khi phản ứng kết thúc, hạ nhiệt và hạ nhiệt, sau đó
Trung hòa với một lượng axit axetic băng thích hợp, sau đó là bộ lọc hút, rửa và khô.
Chuẩn bị HEC
Sử dụng cellulose kiềm gỗ thông được xử lý trước bằng tinh thể kiềm tập trung như nguyên liệu thô, ethanol là dung môi và 2-chloroethanol làm ether hóa
HEC với MS cao hơn đã được chuẩn bị bằng cách thêm kiềm hai lần và tác nhân etherifying hai lần. Thêm 2g cellulose kiềm gỗ thông vào bình bốn cổ và thêm một khối lượng nhất định là 90% (phần khối lượng) ethanol, khuấy
Khuấy trong một khoảng thời gian để phân tán hoàn toàn, sau đó thêm một lượng kiềm nhất định và từ từ nóng lên, thêm một khối lượng nhất định là 2-
Chloroethanol, ether hóa ở nhiệt độ không đổi trong một khoảng thời gian, sau đó thêm natri hydroxit còn lại và 2 chloroethanol để tiếp tục ether hóa trong một khoảng thời gian. đối xử
Sau khi phản ứng hoàn thành, trung hòa với một lượng axit axetic băng nhất định và cuối cùng là lọc bằng bộ lọc thủy tinh (G3), rửa và khô.
Chuẩn bị Hemcc
Sử dụng HEC được chuẩn bị trong 3.2.3.4 làm nguyên liệu thô, ethanol làm môi trường phản ứng và natri chloroacetate làm chất etherifying để chuẩn bị
HECMC. Quy trình cụ thể là: Lấy một lượng HEC nhất định, đặt nó vào bình bốn cổ 100 ml, sau đó thêm một lượng âm lượng nhất định
90% ethanol, khuấy cơ học trong một khoảng thời gian để làm cho nó được phân tán hoàn toàn, thêm một lượng kiềm nhất định sau khi sưởi ấm và từ từ thêm
Natri chloroacetate, ether hóa ở nhiệt độ không đổi kết thúc sau một khoảng thời gian. Sau khi hoàn thành phản ứng, trung hòa nó bằng axit axetic băng để trung hòa nó, sau đó sử dụng bộ lọc thủy tinh (G3)
Sau khi lọc lọc, rửa và sấy khô.
Tinh chế các ete cellulose
Trong quá trình chuẩn bị ether cellulose, một số sản phẩm phụ thường được sản xuất, chủ yếu là natri clorua muối vô cơ và một số khác
tạp chất. Để cải thiện chất lượng của cellulose ether, việc tinh chế đơn giản đã được thực hiện trên ether cellulose thu được. Bởi vì họ đang ở trong nước
Có khả năng hòa tan khác nhau, vì vậy thí nghiệm sử dụng một phần khối lượng ethanol ngậm nước nhất định để tinh chế ba ete cellulose đã chuẩn bị.
thay đổi.
Đặt mẫu ether cellulose được chuẩn bị với một chất lượng nhất định trong cốc, thêm một lượng ethanol 80% nhất định đã được làm nóng trước 60 ℃ ~ 65 và duy trì khuấy cơ học ở 60 ℃ ~ 65 trên máy khuấy từ tính nhiệt độ không đổi trong 10. Tối thiểu. Lấy phần nổi phía trên để khô
Trong một cốc sạch, sử dụng nitrat bạc để kiểm tra các ion clorua. Nếu có kết tủa màu trắng, hãy lọc nó qua bộ lọc thủy tinh và lấy chất rắn
Lặp lại các bước trước đó cho phần cơ thể, cho đến khi dịch lọc sau khi thêm 1 giọt dung dịch AgNO3 không có kết tủa trắng, nghĩa là tinh chế và rửa được hoàn thành.
36
vào (chủ yếu để loại bỏ các phản ứng phụ NaCl). Sau khi lọc lọc, sấy khô, làm mát đến nhiệt độ phòng và cân.
Khối lượng, g.
Phương pháp kiểm tra và đặc tính cho ete cellulose
Xác định mức độ thay thế (DS) và mức độ thay thế mol (MS)
Xác định DS: Đầu tiên, nặng 0,2 g (chính xác đến 0,1 mg) của mẫu ether cellulose tinh khiết và khô, hòa tan nó vào
80ml nước cất, khuấy trong bể nước nhiệt độ không đổi ở mức 30 ~ 40 trong 10 phút. Sau đó điều chỉnh bằng dung dịch axit sunfuric hoặc dung dịch NaOH
pH của dung dịch cho đến khi pH của dung dịch là 8. Sau đó, trong một cốc được trang bị điện cực pH mét, sử dụng dung dịch axit sunfuric chuẩn
Để chuẩn độ, trong điều kiện khuấy, quan sát việc đọc đồng hồ pH trong khi chuẩn độ, khi giá trị pH của dung dịch được điều chỉnh thành 3,74,
Các chuẩn độ kết thúc. Lưu ý thể tích dung dịch tiêu chuẩn axit sunfuric được sử dụng tại thời điểm này.
Thế hệ:
Tổng số các số proton trên và nhóm hydroxyethyl
Tỷ lệ của số lượng proton trên; I7 là khối lượng của nhóm methylene trên nhóm hydroxyethyl
Cường độ của đỉnh cộng hưởng proton; là cường độ của đỉnh cộng hưởng proton của 5 nhóm methine và một nhóm methylen trên đơn vị glucose cellulose
Tổng.
Các phương pháp thử nghiệm được mô tả cho thử nghiệm đặc tính hồng ngoại của ba ete cellulose CMC, HEC và HECMC
Pháp luật
3.2.4.3 Thử nghiệm XRD
Kiểm tra đặc tính phân tích nhiễu xạ tia X của ba ete cellulose CMC, HEC và HECMC
Phương pháp thử nghiệm được mô tả.
3.2.4.4 Thử nghiệm H-NMR
Máy quang phổ H NMR của HEC được đo bằng máy quang phổ AVANCE400 H NMR do Bruker sản xuất.
Sử dụng dimethyl sulfoxide khử chất làm dung môi, dung dịch đã được kiểm tra bằng quang phổ hydro NMR lỏng. Tần số thử nghiệm là 75,5 MHz.
Ấm, dung dịch là 0,5ml.
3.3 Kết quả và phân tích
3.3.1 Tối ưu hóa quy trình chuẩn bị CMC
Sử dụng cellulose thông được chiết xuất trong chương thứ hai làm nguyên liệu thô và sử dụng natri chloroacetate làm tác nhân etherifying, phương pháp thí nghiệm yếu tố đơn đã được áp dụng,
Quá trình chuẩn bị của CMC đã được tối ưu hóa và các biến ban đầu của thí nghiệm được đặt như trong Bảng 3.3. Sau đây là quá trình chuẩn bị HEC
Trong nghệ thuật, phân tích các yếu tố khác nhau.
Bảng 3.3 Giá trị yếu tố ban đầu
Yếu tố giá trị ban đầu
Nhiệt độ kiềm chế tiền xử lý/℃ 40
Tiền xử lý thời gian kiềm hóa/H 1
Tỷ lệ chất lỏng-lỏng tiền xử lý/(g/mL) 1:25
Nồng độ dung dịch kiềm tiền xử lý/% 40
38
Nhiệt độ ether hóa giai đoạn đầu tiên/℃ 45
Thời gian ether hóa giai đoạn đầu/H 1
Nhiệt độ ether hóa giai đoạn thứ hai/℃ 70
Thời gian ether hóa giai đoạn thứ hai/H 1
Liều lượng cơ sở trong giai đoạn ether hóa/g 2
Lượng tác nhân etherifying trong giai đoạn ether hóa/g 4.3
Tỷ lệ chất lỏng-lỏng ether hóa/(g/mL) 1:15
3.3.1.1 Ảnh hưởng của các yếu tố khác nhau đến mức độ thay thế CMC trong giai đoạn kiềm hóa tiền xử lý
1. Ảnh hưởng của nhiệt độ kiềm hóa tiền xử lý đối với mức độ thay thế của CMC
Để xem xét ảnh hưởng của nhiệt độ kiềm hóa tiền xử lý đối với mức độ thay thế trong CMC thu được, trong trường hợp sửa chữa các yếu tố khác là giá trị ban đầu,
Trong các điều kiện, ảnh hưởng của nhiệt độ kiềm hóa tiền xử lý đối với mức độ thay thế CMC được thảo luận và kết quả được thể hiện trong hình.
Tiền xử lý nhiệt độ kiềm hóa/
Ảnh hưởng của nhiệt độ kiềm chế tiền xử lý đối với mức độ thay thế CMC
Có thể thấy rằng mức độ thay thế của CMC tăng lên khi tăng nhiệt độ kiềm hóa tiền xử lý và nhiệt độ kiềm hóa là 30 ° C.
Các mức độ thay thế trên giảm khi nhiệt độ tăng. Điều này là do nhiệt độ kiềm hóa quá thấp và các phân tử ít hoạt động hơn và không thể
Phá hủy một cách hiệu quả khu vực tinh thể của cellulose, khiến cho tác nhân etherifying khó vào bên trong cellulose trong giai đoạn etherization và mức độ phản ứng là tương đối cao.
Thấp, dẫn đến mức độ thay thế sản phẩm thấp hơn. Tuy nhiên, nhiệt độ kiềm hóa không nên quá cao. Khi nhiệt độ tăng, dưới tác động của nhiệt độ cao và kiềm mạnh mẽ,
Cellulose dễ bị thoái hóa oxy hóa và mức độ thay thế CMC sản phẩm giảm.
2. Ảnh hưởng của thời gian xử lý tiền xử lý đối với mức độ thay thế CMC
Trong điều kiện nhiệt độ kiềm hóa tiền xử lý là 30 ° C và các yếu tố khác là các giá trị ban đầu, ảnh hưởng của thời gian kiềm hóa tiền xử lý trên CMC được thảo luận.
Ảnh hưởng của sự thay thế. Mức độ thay thế
Tiền xử lý thời gian kiềm hóa/h
Ảnh hưởng của thời gian kiềm hóa tiền xử lýCMCBằng cấp thay thế
Quá trình bulking tự nó tương đối nhanh, nhưng dung dịch kiềm cần một thời gian khuếch tán nhất định trong sợi.
Có thể thấy rằng khi thời gian kiềm hóa là 0,5-1,5h, mức độ thay thế của sản phẩm tăng theo sự gia tăng của thời gian kiềm hóa.
Mức độ thay thế của sản phẩm thu được là cao nhất khi thời gian là 1,5h và mức độ thay thế giảm khi tăng thời gian sau 1,5h. Điều này có thể
Nó có thể là do khi bắt đầu kiềm hóa, với sự kéo dài thời gian kiềm hóa, sự xâm nhập của kiềm đối với cellulose là đủ
Cấu trúc nguyên tố thoải mái hơn, làm tăng tác nhân etherifying và môi trường hoạt động
Thời gian đăng: Tháng 4-26-2024