1 Giới thiệu
Hiện nay, nguyên liệu chính được sử dụng để sản xuấtete xenlulolà bông, sản lượng ngày càng giảm và giá cũng tăng;
Hơn nữa, các chất ete hóa thường được sử dụng như axit chloroacetic (có độc tính cao) và ethylene oxit (gây ung thư) cũng có hại hơn cho cơ thể con người và môi trường. Sách
Trong chương này, xenlulo thông có độ tinh khiết tương đối trên 90% được chiết xuất trong chương thứ hai được sử dụng làm nguyên liệu thô, natri chloroacetate và 2-chloroetanol được sử dụng làm chất thay thế.
Sử dụng axit chloroacetic có độc tính cao làm chất ete hóa, anioncacboxymetyl xenlulo (CMC), hydroxyethyl cellulose không ion đã được điều chế.
Cellulose (HEC) và hỗn hợp hydroxyethyl carboxymethyl cellulose (HECMC) ba ete xenlulo. yếu tố duy nhất
Kỹ thuật điều chế ba ete xenlulo đã được tối ưu hóa bằng các thí nghiệm và thí nghiệm trực giao, và các ete xenluloza tổng hợp được đặc trưng bởi FT-IR, XRD, H-NMR, v.v..
Nguyên tắc cơ bản của quá trình ether hóa cellulose
Nguyên lý của quá trình ete hóa cellulose có thể được chia thành hai phần. Phần đầu tiên là quá trình kiềm hóa, nghĩa là trong phản ứng kiềm hóa cellulose,
Phân tán đều trong dung dịch NaOH, cellulose thông phồng lên 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 xenlulo thông và phản ứng với các nhóm hydroxyl trên vòng của đơn vị cấu trúc glucose,
Tạo ra cellulose kiềm, trung tâm hoạt động của phản ứng ether hóa.
Phần thứ hai là quá trình ether hóa, nghĩa là phản ứng giữa trung tâm hoạt động và natri chloroacetate hoặc 2-chloroetanol trong điều kiện kiềm, dẫn đến
Đồng thời, chất ether hóa natri chloroacetate và 2-chloroetanol cũng sẽ tạo ra một lượng nước nhất định trong điều kiện kiềm.
Các phản ứng phụ được giải quyết để tạo ra natri glycolate và ethylene glycol tương ứng.
2 Tiền xử lý khử kết tinh bằng kiềm đậm đặc cellulose thông
Đầu tiên, chuẩn bị một nồng độ nhất định dung dịch NaOH với nước khử ion. Sau đó, ở 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 rồi lọc để sử dụng.
Nhà sản xuất mẫu nhạc cụ
Máy đo pH chính xác
Máy khuấy từ gia nhiệt nhiệt độ không đổi loại Collector
Lò sấy chân không
Cân điện tử
Bơm chân không đa năng loại nước tuần hoàn
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 nhạc cụ Aolilong Hàng Châu
Công ty TNHH Thiết bị dụng cụ Hàng Châu Huichuang
Công ty TNHH Thiết bị thí nghiệm Jinghong Thượng Hải
Công ty TNHH METTLER TOLEDO Instruments (Thượng Hải)
Công ty TNHH Dụng cụ Khoa học và Giáo dục Hàng Châu David
Công ty TNHH Thermo Fisher của Mỹ
Công ty ARL Nhiệt điện Thụy Sĩ của Mỹ
Công ty BRUKER của Thụy Sĩ
35
Chuẩn bị CMC
Sử dụng cellulose kiềm gỗ thông được xử lý trước bằng phương pháp khử kết tinh kiềm đậm đặc làm nguyên liệu thô, sử dụng ethanol làm dung môi và sử dụng natri chloroacetate làm ete hóa
CMC có DS cao hơn được điều chế bằng cách thêm chất kiềm hai lần và chất ete hóa hai lần. Thêm 2g cellulose kiềm gỗ thông vào bình bốn cổ, sau đó thêm một thể tích dung môi ethanol nhất định và khuấy đều trong 30 phút
khoảng, để cellulose kiềm được phân tán hoàn toàn. Sau đó thêm một lượng chất kiềm và natri chloroacetate nhất định để phản ứng trong một khoảng thời gian ở nhiệt độ ether hóa nhất định
Sau thời gian, lần bổ sung thứ hai của chất kiềm và natri chloroacetate, sau đó là quá trình ete hóa trong một khoảng thời gian. Sau khi phản ứng kết thúc, để nguội và nguội, sau đó
Trung hòa bằng lượng axit axetic băng thích hợp, sau đó hút lọc, rửa sạch và sấy khô.
Chuẩn bị HEC
Sử dụng cellulose kiềm gỗ thông được xử lý trước bằng phương pháp khử kết tinh kiềm đậm đặc làm nguyên liệu thô, etanol làm dung môi và 2-chloroetanol làm ete hóa
HEC có MS cao hơn được điều chế bằng cách thêm kiềm hai lần và tác nhân ete hóa hai lần. Thêm 2g cellulose kiềm gỗ thông vào bình bốn cổ và thêm một lượng ethanol 90% (phần thể tích) nhất định, khuấy đều.
Khuấy trong một khoảng thời gian để phân tán hoàn toàn, sau đó thêm một lượng kiềm nhất định và đun nóng từ từ, thêm một thể tích nhất định 2-
Cloroetanol, ete hóa ở nhiệt độ không đổi trong một khoảng thời gian, sau đó thêm natri hydroxit còn lại và 2-chloroetanol để tiếp tục ete hóa trong một khoảng thời gian. đối xử
Sau khi phản ứng kết thúc, trung hòa bằng một lượng axit axetic băng nhất định, cuối cùng lọc bằng bộ lọc thủy tinh (G3), rửa sạch và sấy khô.
Chuẩn bị HEMCC
Sử dụng HEC được điều chế trong 3.2.3.4 làm nguyên liệu thô, etanol làm môi trường phản ứng và natri cloaxetat làm chất ete hóa để điều chế
HECMC. Quy trình cụ thể là: lấy một lượng HEC nhất định, cho vào bình bốn cổ 100 mL, sau đó thêm một lượng thể tích nhất định.
90% ethanol, khuấy cơ học trong một khoảng thời gian để phân tán hoàn toàn, thêm một lượng kiềm nhất định sau khi đun nóng và thêm từ từ
Natri chloroacetate, quá trình ete hóa ở nhiệt độ không đổi kết thúc sau một khoảng thời gian. Sau khi phản ứng kết thúc, trung hòa bằng axit axetic băng để trung hòa, sau đó dùng màng lọc thủy tinh (G3)
Sau khi hút lọc, rửa sạch và sấy khô.
Tinh chế ete cellulose
Trong quá trình điều chế ete cellulose thường tạo ra một số sản phẩm phụ, chủ yếu là muối vô cơ natri clorua và một số chất khác.
tạp chất. Để cải thiện chất lượng của ete xenlulo, quá trình tinh chế đơn giản được thực hiện trên ete xenlulo thu được. bởi vì chúng ở trong nước
Có độ hòa tan khác nhau, vì vậy thí nghiệm sử dụng một phần thể tích nhất định của etanol ngậm nước để tinh chế ba ete xenlulo đã chuẩn bị.
thay đổi.
Đặt mẫu ete cellulose đã chuẩn bị với chất lượng nhất định vào cốc thủy tinh, thêm một lượng ethanol 80% nhất định đã được làm nóng trước đến 60oC ~ 65oC và duy trì khuấy cơ học ở 60oC ~ 65oC trên máy khuấy từ gia nhiệt ở nhiệt độ không đổi trong 10oC. phút. Lấy phần nổi phía trên để khô
Trong cốc sạch, dùng bạc nitrat để kiểm tra ion clorua. Nếu có kết tủa màu trắng thì lọc qua bộ lọc thủy tinh và lấy chất rắn
Lặp lại các bước trước đó đối với phần thân, cho đến khi dịch lọc sau khi thêm 1 giọt dung dịch AgNO3 không còn kết tủa trắng thì tức là quá trình tinh chế và rửa đã hoàn tất.
36
vào (chủ yếu để loại bỏ sản phẩm phụ của phản ứng là NaCl). Sau khi hút, lọc, sấy khô, làm nguội đến nhiệt độ phòng và cân.
khối lượng, g.
Phương pháp thử nghiệm và mô tả đặc tính của ete xenlulo
Xác định mức độ thay thế (DS) và mức độ thay thế mol (MS)
Xác định DS: Đầu tiên, cân 0,2 g (chính xác đến 0,1 mg) mẫu ete xenluloza khô và tinh khiết, hòa tan trong
80mL nước cất, khuấy trong bể nước có nhiệt độ không đổi ở 30oC ~ 40oC 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 bằng 8. Sau đó cho vào cốc thủy tinh có gắn điện cực đo pH, dùng dung dịch axit sunfuric chuẩn
Để chuẩn độ, trong điều kiện khuấy, quan sát số đọc của máy đo pH trong khi chuẩn độ, khi giá trị pH của dung dịch được điều chỉnh thành 3,74,
Quá trình chuẩn độ kết thúc. Ghi thể tích dung dịch chuẩn axit sulfuric đã dùng lúc này.
Thế hệ:
Tổng số proton trên và nhóm hydroxyethyl
Tỷ lệ số lượng proton trên; I7 là khối lượng của nhóm methylene trên nhóm hydroxyethyl
Cường độ đỉnh cộng hưởng proton; là cường độ đỉnh cộng hưởng proton của 5 nhóm methine và một nhóm methylene trên đơn vị glucose xenluloza
Tổng hợp.
Các phương pháp thử nghiệm được mô tả để thử nghiệm đặc tính hồng ngoại của ba ete xenlulo CMC, HEC và HEECMC
Pháp luật
3.2.4.3 Thử nghiệm XRD
Thử nghiệm đặc tính phân tích nhiễu xạ tia X của ba ete xenlulo CMC, HEC và HEECMC
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 đã khử màu làm dung môi, dung dịch được kiểm tra bằng phương pháp quang phổ NMR hydro 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 chất ether hóa, phương pháp thí nghiệm một yếu tố đã được áp dụng,
Quá trình chuẩn bị CMC đã được tối ưu hóa, các biến ban đầu của thí nghiệm được thiết lập như trong Bảng 3.3. Sau đây là quá trình chuẩn bị HEC
Trong nghệ thuật, việc phân tích các yếu tố khác nhau.
Bảng 3.3 Giá trị hệ số ban đầu
Yếu tố Giá trị ban đầu
Nhiệt độ kiềm hóa tiền xử lý/oC 40
Thời gian kiềm hóa tiền xử lý/h 1
Tỷ lệ rắn-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/oC 45
Thời gian ether hóa giai đoạn đầu/h 1
Nhiệt độ ether hóa giai đoạn thứ hai /oC 70
Thời gian ether hóa giai đoạn thứ hai/h 1
Liều cơ bản ở giai đoạn ether hóa/g 2
Lượng chất ete hóa ở giai đoạn ete hóa/g 4,3
Tỷ lệ chất rắn-lỏng ete hóa/(g/mL) 1:15
3.3.1.1 Ảnh hưởng của các yếu tố đến mức độ thay thế CMC ở giai đoạn kiềm hóa tiền xử lý
1. Ảnh hưởng của nhiệt độ kiềm hóa tiền xử lý đến mức độ thay thế của CMC
Để xem xét ảnh hưởng của nhiệt độ kiềm hóa tiền xử lý đến mức độ thay thế trong CMC thu được, trong trường hợp ấn định các yếu tố khác làm giá trị ban đầu,
Trong các điều kiện này, ảnh hưởng của nhiệt độ kiềm hóa tiền xử lý đến mức độ thay thế CMC sẽ được thảo luận và kết quả được thể hiện trong Hình 2.
Nhiệt độ kiềm hóa tiền xử lý /oC
Ảnh hưởng của nhiệt độ kiềm hóa tiền xử lý đến mức độ thay thế CMC
Có thể thấy rằng mức độ thay thế của CMC tăng lên khi nhiệt độ kiềm hóa tiền xử lý tăng lên và nhiệt độ kiềm hóa là 30 ° C.
Mức độ thay thế trên giảm khi nhiệt độ tăng. Điều này là do nhiệt độ kiềm hóa quá thấp và các phân tử kém hoạt động hơn và không thể
Phá hủy hiệu quả vùng tinh thể của cellulose, khiến chất ether hóa khó xâm nhập vào bên trong cellulose trong giai đoạn ether hóa và mức độ phản ứng tương đối cao.
thấp, dẫn đến mức độ thay thế sản phẩm thấp hơn. Tuy nhiên, nhiệt độ kiềm hóa không được quá cao. Khi nhiệt độ tăng, dưới tác dụng của nhiệt độ cao và chất kiềm mạnh,
Cellulose dễ bị phân hủy oxy hóa và mức độ thay thế CMC của sản phẩm giảm.
2. Ảnh hưởng của thời gian kiềm hóa tiền xử lý đến mức độ thay thế CMC
Trong điều kiện nhiệt độ kiềm hóa tiền xử lý là 30 ° C và các yếu tố khác là giá trị ban đầu, ảnh hưởng của thời gian kiềm hóa tiền xử lý lên CMC sẽ được thảo luận.
Tác dụng của sự thay thế. Mức độ thay thế
Thời gian kiềm hóa tiền xử lý/h
Ảnh hưởng của thời gian kiềm hóa tiền xử lý đếnCMCmức độ thay thế
Bản thân quá trình tạo khối tương đối nhanh, nhưng dung dịch kiềm cần 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 lên khi thời gian kiềm hóa tăng lên.
Mức độ thay thế của sản phẩm thu được cao nhất khi thời gian là 1,5h và mức độ thay thế giảm dần khi thời gian tăng dần sau 1,5h. Điều này có thể
Có thể là do khi bắt đầu quá trình kiềm hóa, với thời gian kiềm hóa kéo dài, sự thấm của kiềm vào cellulose là đủ hơn, do đó sợi
Cấu trúc cơ bản thoải mái hơn, tăng tác nhân ether hóa và môi trường hoạt động
Thời gian đăng: 26-04-2024