1 Inleiding
Tans is die hoofgrondstof wat gebruik word in die voorbereiding vansellulose-eteris katoen, en die produksie daarvan daal, en die prys styg ook;
Boonop is algemeen gebruikte eteriseringsmiddels soos chloorasynsuur (hoogs giftig) en etileenoksied (karsinogeen) ook meer skadelik vir die menslike liggaam en die omgewing. Boek
In hierdie hoofstuk word die denne-sellulose met 'n relatiewe suiwerheid van meer as 90% wat in die tweede hoofstuk onttrek is, as die grondstof gebruik, en natriumchloorasetaat en 2-chloeretanol word as plaasvervangers gebruik.
Deur hoogs giftige chloorasynsuur as eteriseringsmiddel te gebruik, anioniesekarboksimetielsellulose (CMC), nie-ioniese hidroksietiel sellulose is voorberei.
Sellulose (HEC) en gemengde hidroksietielkarboksimetielsellulose (HECMC) drie sellulose-eters. enkelfaktor
Die voorbereidingstegnieke van drie sellulose-eters is geoptimaliseer deur middel van eksperimente en ortogonale eksperimente, en die gesintetiseerde sellulose-eters is gekarakteriseer deur FT-IR, XRD, H-NMR, ens.
Grondbeginsels van sellulose-eterifikasie
Die beginsel van sellulose-eterifikasie kan in twee dele verdeel word. Die eerste deel is die alkaliseringsproses, dit wil sê tydens die alkaliseringsreaksie van sellulose,
Eweredig versprei in NaOH-oplossing, swel denne-sellulose hewig onder die werking van meganiese roering, en met die uitbreiding van water.
'n Groot hoeveelheid NaOH-klein molekules het die binnekant van denne-sellulose binnegedring en met die hidroksielgroepe op die ring van die glukose-strukturele eenheid gereageer,
Genereer alkaliese sellulose, die aktiewe sentrum van die eterifikasiereaksie.
Die tweede deel is die eterifikasieproses, dit wil sê die reaksie tussen die aktiewe sentrum en natriumchloorasetaat of 2-chloortanol onder alkaliese toestande, wat lei tot
Terselfdertyd sal die eteriseringsmiddel natriumchloroasetaat en 2-chloroetanol ook 'n sekere mate van water onder alkaliese toestande produseer.
Die newe-reaksies word opgelos om onderskeidelik natriumglikolaat en etileenglikol te genereer.
2 Gekonsentreerde alkali-dekristallisasievoorbehandeling van denne-sellulose
Berei eers 'n sekere konsentrasie NaOH-oplossing met gedeïoniseerde water voor. Dan, by 'n sekere temperatuur, 2 g dennevesel
Die vitamien word in 'n sekere volume NaOH-oplossing opgelos, vir 'n tydperk geroer en dan vir gebruik gefiltreer.
Instrumentmodel Vervaardiger
Presisie pH-meter
Kollektortipe konstante temperatuur verhitting magnetiese roerder
Vakuum droogoond
Elektroniese balans
Sirkulerende watertipe multifunksionele vakuumpomp
Fourier Transform Infrarooi Spektrometer
X-straaldiffraktometer
Kernmagnetiese Resonansie Spektrometer
Hangzhou Aolilong Instrument Co., Ltd.
Hangzhou Huichuang Instrument Toerusting Co., Ltd.
Sjanghai Jinghong Eksperimentele Toerusting Co., Ltd.
METTLER TOLEDO Instruments (Sjanghai) Co., Ltd.
Hangzhou David Wetenskap en Onderwysinstrument Co., Ltd.
Amerikaanse Thermo Fisher Maatskappy, Bpk.
Amerikaanse Termo-elektriese Switserland ARL Maatskappy
Switserse maatskappy BRUKER
35
Voorbereiding van CMC's
Die gebruik van dennehout-alkalisellulose wat voorbehandel is deur gekonsentreerde alkali-dekristallisasie as grondstof, die gebruik van etanol as oplosmiddel en die gebruik van natriumchloorasetaat as eterifikasie.
CMC met hoër DS is voorberei deur twee keer alkali en twee keer vereteriseringsmiddel by te voeg. Voeg 2 g dennehout-alkalisellulose by die vierhalsfles, voeg dan 'n sekere volume etanolooplosmiddel by en roer goed vir 30 minute.
omtrent, sodat die alkaliese sellulose volledig versprei is. Voeg dan 'n sekere hoeveelheid alkaliese middel en natriumchloorasetaat by om vir 'n tydperk by 'n sekere eterifikasietemperatuur te reageer.
Na verloop van tyd, 'n tweede byvoeging van alkaliese middel en natriumchloorasetaat, gevolg deur eterifikasie vir 'n tydperk. Nadat die reaksie verby is, laat afkoel en laat dan afkoel.
Neutraliseer met 'n gepaste hoeveelheid ysasynsuur, suig dan deur te filter, was en droog te maak.
Voorbereiding van HEC's
Gebruik van dennehout-alkalisellulose wat voorbehandel is met gekonsentreerde alkali-dekristallisasie as grondstof, etanol as oplosmiddel en 2-chlooretanol as eterifikasie.
Die HEC met hoër MS is voorberei deur twee keer alkali en twee keer vereteriseringsmiddel by te voeg. Voeg 2 g dennehout-alkalisellulose by 'n vierhalsfles, voeg 'n sekere volume van 90% (volumefraksie) etanol by, roer.
Roer vir 'n tydperk om volledig te versprei, voeg dan 'n sekere hoeveelheid alkali by, en verhit stadig, voeg 'n sekere volume van 2- by.
Chloroetanol, vereter by konstante temperatuur vir 'n tydperk, en dan die oorblywende natriumhidroksied en 2-chloroetanol bygevoeg om vereterisering vir 'n tydperk voort te sit. behandel
Nadat die reaksie voltooi is, neutraliseer met 'n sekere hoeveelheid ysasynsuur, en filtreer uiteindelik met 'n glasfilter (G3), was en droog.
Voorbereiding van HEMCC
Deur die HEC wat in 3.2.3.4 voorberei is as die grondstof, etanol as die reaksiemedium en natriumchloorasetaat as die eteriseringsmiddel te gebruik om voor te berei
HECMC. Die spesifieke proses is: neem 'n sekere hoeveelheid HEC, plaas dit in 'n 100 ml vierhalsfles, en voeg dan 'n sekere hoeveelheid volume by
90% etanol, roer meganies vir 'n tydperk om dit volledig te versprei, voeg 'n sekere hoeveelheid alkali by na verhitting, en voeg stadig by
Natriumchloorasetaat, die vereterifikasie by konstante temperatuur eindig na 'n tydperk. Nadat die reaksie voltooi is, neutraliseer dit met ysasynsuur om dit te neutraliseer, gebruik dan 'n glasfilter (G3)
Na suigfiltrasie, was en droogmaak.
Suiwering van sellulose-eters
In die voorbereidingsproses van sellulose-eter word dikwels neweprodukte geproduseer, hoofsaaklik die anorganiese sout natriumchloried en sommige ander
onsuiwerhede. Om die kwaliteit van sellulose-eter te verbeter, is eenvoudige suiwering op die verkrygde sellulose-eter uitgevoer, omdat hulle in water is.
Daar is verskillende oplosbaarheidsvlakke, daarom gebruik die eksperiment 'n sekere volumefraksie gehidreerde etanol om die voorbereide drie sellulose-eters te suiwer.
verandering.
Plaas die sellulose-etermonster wat met 'n sekere kwaliteit voorberei is in 'n beker, voeg 'n sekere hoeveelheid 80% etanol by wat voorverhit is tot 60 ℃ ~ 65 ℃, en handhaaf meganiese roering by 60 ℃ ~ 65 ℃ op 'n konstante temperatuur verhittingsmagnetiese roerder vir 10 ℃. min. Laat die supernatant droog word.
Gebruik silwernitraat in 'n skoon beker om vir chloriedione te toets. Indien daar 'n wit neerslag is, filtreer dit deur 'n glasfilter en neem die vaste stof.
Herhaal die vorige stappe vir die liggaamsdeel totdat die filtraat na die byvoeging van 1 druppel AgNO3-oplossing geen wit neerslag het nie, dit wil sê, die suiwering en was voltooi is.
36
in (hoofsaaklik om die reaksiebyproduk NaCl te verwyder). Na suigfiltrasie, droging, afkoeling tot kamertemperatuur en weeg.
massa, g.
Toets- en karakteriseringsmetodes vir sellulose-eters
Bepaling van Substitusiegraad (DS) en Molêre Substitusiegraad (MS)
Bepaling van DS: Weeg eers 0.2 g (akkuraat tot 0.1 mg) van die gesuiwerde en gedroogde sellulose-etermonster, los dit op in
80 ml gedistilleerde water, geroer in 'n waterbad met konstante temperatuur by 30 ℃ ~ 40 ℃ vir 10 minute. Pas dan aan met swaelsuuroplossing of NaOH-oplossing.
pH van die oplossing totdat die pH van die oplossing 8 is. Gebruik dan 'n standaardoplossing van swaelsuur in 'n beker wat met 'n pH-meterelektrode toegerus is.
Om te titreer, onder roertoestande, let op die pH-meterlesing tydens titrasie, wanneer die pH-waarde van die oplossing na 3.74 aangepas is,
Die titrasie eindig. Let op die volume swaelsuur-standaardoplossing wat op hierdie tydstip gebruik is.
Generasie:
Die som van die boonste protongetalle en die hidroksietielgroep
Die verhouding van die aantal boonste protone; I7 is die massa van die metileengroep op die hidroksietielgroep
Intensiteit van die protonresonansiepiek; is die intensiteit van die protonresonansiepiek van 5 metiengroepe en een metileengroep op die selluloseglukose-eenheid
Som.
Die toetsmetodes wat beskryf word vir die infrarooi karakteriseringstoetsing van die drie sellulose-eters CMC, HEC en HEECMC
Reg
3.2.4.3 XRD-toets
X-straaldiffraksie-analise-karakteriseringstoets van drie sellulose-eters CMC, HEC en HEECMC
die toetsmetode wat beskryf word.
3.2.4.4 Toetsing van H-NMR
Die 1H-NMR-spektrometer van HEC is gemeet deur die Avance400 1H-NMR-spektrometer vervaardig deur BRUKER.
Met behulp van gedeutereerde dimetielsulfoksied as oplosmiddel, is die oplossing getoets deur vloeibare waterstof-NMR-spektroskopie. Die toetsfrekwensie was 75.5 MHz.
Warm, die oplossing is 0.5 ml.
3.3 Resultate en Analise
3.3.1 Optimalisering van die CMC-voorbereidingsproses
Deur die denne-sellulose wat in die tweede hoofstuk onttrek is, as die grondstof te gebruik, en natriumchloorasetaat as die eteriseringsmiddel te gebruik, is die metode van enkelfaktor-eksperiment aangeneem,
Die voorbereidingsproses van CMC is geoptimaliseer, en die aanvanklike veranderlikes van die eksperiment is ingestel soos getoon in Tabel 3.3. Die volgende is die HEC-voorbereidingsproses.
In kuns, die analise van verskeie faktore.
Tabel 3.3 Aanvanklike Faktorwaardes
Faktor Aanvanklike waarde
Voorbehandeling alkaliserende temperatuur/℃ 40
Voorbehandeling alkaliseringstyd/h 1
Voorbehandeling vastestof-vloeistof verhouding/(g/ml) 1:25
Voorbehandeling loogkonsentrasie/% 40
38
Die eerste stadium eterifikasie temperatuur/℃ 45
Eerste-fase eterifikasietyd/h 1
Tweede stadium eterifikasie temperatuur/℃ 70
Tweede stadium eterifikasie tyd/h 1
Basisdosis in eterifikasiestadium/g 2
Hoeveelheid vereteringsmiddel in vereteringsstadium/g 4.3
Vereeterte vastestof-vloeistof verhouding/(g/ml) 1:15
3.3.1.1 Invloed van verskeie faktore op CMC-substitusiegraad in die voorbehandelingsalkalisasiestadium
1. Die effek van voorbehandeling alkaliseringstemperatuur op die substitusiegraad van CMC
Om die effek van voorbehandeling alkaliseringstemperatuur op die substitusiegraad in die verkrygde CMC te oorweeg, in die geval van die vasstelling van ander faktore as aanvanklike waardes,
Onder die toestande word die effek van voorbehandelingsalkalisasietemperatuur op CMC-substitusiegraad bespreek, en die resultate word in Fig.
Voorbehandeling alkaliserende temperatuur/℃
Effek van voorbehandeling alkaliserende temperatuur op CMC substitusiegraad
Daar kan gesien word dat die graad van substitusie van CMC toeneem met die toename van die alkaliseringstemperatuur van die voorbehandeling, en die alkaliseringstemperatuur is 30 °C.
Die bogenoemde grade van substitusie neem af met toenemende temperatuur. Dit is omdat die alkaliseringstemperatuur te laag is, en die molekules minder aktief is en nie in staat is om dit te doen nie.
Vernietig die kristallyne area van sellulose effektief, wat dit moeilik maak vir die eteriseringsmiddel om die binnekant van die sellulose in die eterifikasiestadium binne te gaan, en die reaksiegraad is relatief hoog.
laag, wat lei tot 'n laer mate van produkvervanging. Die alkaliseringstemperatuur moet egter nie te hoog wees nie. Soos die temperatuur styg, onder die werking van hoë temperatuur en sterk alkali,
Sellulose is geneig tot oksidatiewe afbraak, en die mate van substitusie van die produk CMC neem af.
2. Invloed van voorbehandeling alkalinisasietyd op CMC-substitusiegraad
Onder die voorwaarde dat die voorbehandeling-alkalisasietemperatuur 30 °C is en ander faktore die aanvanklike waardes is, word die effek van voorbehandeling-alkalisasietyd op CMC bespreek.
Die effek van substitusie. Graad van substitusie.
Voorbehandeling alkaliseringstyd/h
Effek van voorbehandeling alkalinisasietyd opCMCsubstitusiegraad
Die opbouproses self is relatief vinnig, maar die alkali-oplossing benodig 'n sekere diffusietyd in die vesel.
Dit kan gesien word dat wanneer die alkaliseringstyd 0.5-1.5 uur is, die substitusiegraad van die produk toeneem met die toename van die alkaliseringstyd.
Die substitusiegraad van die verkrygde produk was die hoogste toe die tyd 1.5 uur was, en die substitusiegraad het afgeneem met die toename van tyd na 1.5 uur. Dit kan
Dit kan wees omdat aan die begin van alkalisering, met die verlenging van die alkaliseringstyd, die infiltrasie van alkali na sellulose meer voldoende is, sodat die vesel
Die primêre struktuur is meer ontspanne, wat die eteriseringsmiddel en die aktiewe medium verhoog
Plasingstyd: 26 Apr-2024