1 Въведение
В момента основната суровина, използвана за приготвянето нацелулозен етере памук, а производството му намалява, а цената също се покачва;
Освен това, често използваните етерифициращи агенти като хлороцетна киселина (силно токсична) и етиленов оксид (канцерогенен) също са по-вредни за човешкото тяло и околната среда. Книга
В тази глава като суровина се използва борова целулоза с относителна чистота над 90%, извлечена във втора глава, а като заместители се използват натриев хлороацетат и 2-хлоретанол.
Използване на силно токсична хлорооцетна киселина като етеризиращ агент, анионнакарбоксиметилцелулоза (CMC), нейонна хидроксиетилцелулоза бяха приготвени.
Целулоза (HEC) и смесена хидроксиетил карбоксиметил целулоза (HECMC) три целулозни етера. Единичен фактор
Техниките за получаване на три целулозни етера бяха оптимизирани чрез експерименти и ортогонални експерименти, а синтезираните целулозни етери бяха характеризирани чрез FT-IR, XRD, H-NMR и др.
Основи на етерификацията на целулозата
Принципът на етерификацията на целулозата може да се раздели на две части. Първата част е процесът на алкализиране, т.е. по време на реакцията на алкализиране на целулозата,
Равномерно диспергирана в разтвор на NaOH, боровата целулоза набъбва силно под действието на механично разбъркване и с разширяването на водата
Голямо количество малки молекули NaOH проникнаха във вътрешността на боровата целулоза и реагираха с хидроксилните групи на пръстена на глюкозната структурна единица.
Генерира алкална целулоза, активният център на реакцията на етерификация.
Втората част е процесът на етерификация, т.е. реакцията между активния център и натриев хлороацетат или 2-хлоретанол при алкални условия, което води до
В същото време, етерифициращият агент натриев хлороацетат и 2-хлоретанол също ще произведат определено количество вода при алкални условия.
Страничните реакции се разделят, за да се получат съответно натриев гликолат и етиленгликол.
2. Предварителна обработка на борова целулоза с декристализация с концентрирана алкална основа
Първо, пригответе разтвор на NaOH с определена концентрация с дейонизирана вода. След това, при определена температура, 2 г борови влакна
Витаминът се разтваря в определен обем разтвор на NaOH, разбърква се за определен период от време и след това се филтрира за употреба.
Производител на модела на инструмента
Прецизен pH метър
Колекторна магнитна бъркалка с постоянно нагряване
Вакуумна сушилня
Електронен баланс
Многофункционална вакуумна помпа с циркулираща вода
Инфрачервен спектрометър с Фурие трансформация
Рентгенов дифрактометър
Ядрено-магнитен резонансен спектрометър
Ханджоу Аолилонг Инструмент Ко ООД
Ханджоу Хуичуанг Инструментално Оборудване Ко ООД
Шанхай Jinghong Експериментално Оборудване Ко ООД
МЕТЛЕР ТОЛЕДО Инструменти (Шанхай) Ко ООД
Ханджоу Дейвид Наука и образование Инструмент Ко ООД
Американ Термо Фишър Ко., ООД
Американска термоелектрическа швейцарска компания ARL
Швейцарската компания BRUKER
35
Приготвяне на CMC
Използване на алкална целулоза от борова дървесина, предварително обработена чрез концентрирана алкална декристализация, като суровина, използване на етанол като разтворител и използване на натриев хлороацетат като етерификация
Карбометилцелулоза (CMC) с по-високо DS се приготвя чрез двукратно добавяне на алкали и двукратно етеризиращ агент. В четиригърлена колба се добавят 2 g алкална целулоза от борова дървесина, след което се добавя определен обем етанолов разтворител и се разбърква добре в продължение на 30 минути.
около, така че алкалната целулоза да се диспергира напълно. След това се добавя определено количество алкален агент и натриев хлороацетат, за да реагира за определен период от време при определена температура на етерификация
След известно време се добавят втори алкален агент и натриев хлороацетат, последвано от етерификация за определен период от време. След приключване на реакцията се охлажда отново и отново.
Неутрализира се с подходящо количество ледена оцетна киселина, след което се филтрира чрез вакуумно филтриране, измива се и се подсушава.
Подготовка на HECs
Използване на алкална целулоза от борова дървесина, предварително обработена с концентрирана алкална декристализация, като суровина, етанол като разтворител и 2-хлоретанол като етерификация
HEC с по-висока MS беше приготвен чрез двукратно добавяне на алкал и двукратно етеризиращ агент. Добавете 2 g алкална целулоза от борова дървесина в колба с четири гърла и добавете определен обем 90% (обемна фракция) етанол, разбъркайте.
Разбъркайте за определен период от време, за да се разтвори напълно, след това добавете определено количество алкали и бавно загрейте, добавете определен обем от 2-
Хлоретанолът се етеризира при постоянна температура за определен период от време, след което се добавят останалият натриев хидроксид и 2-хлоретанол, за да се продължи етерификацията за определен период от време.
След завършване на реакцията, неутрализирайте с определено количество ледена оцетна киселина и накрая филтрирайте със стъклен филтър (G3), измийте и подсушете.
Подготовка на HEMCC
Използвайки HEC, приготвен в 3.2.3.4, като суровина, етанол като реакционна среда и натриев хлороацетат като етеризиращ агент за приготвяне
HECMC. Специфичният процес е: вземете определено количество HEC, поставете го в 100 mL колба с четири гърла и след това добавете определен обем.
90% етанол, разбъркайте механично за определен период от време, за да се диспергира напълно, добавете определено количество алкали след нагряване и бавно добавете
Натриев хлороацетат, етерификацията при постоянна температура завършва след определен период от време. След завършване на реакцията, неутрализира се с ледена оцетна киселина, след което се използва стъклен филтър (G3).
След филтриране чрез вакуум, измиване и сушене.
Пречистване на целулозни етери
В процеса на получаване на целулозен етер често се получават някои странични продукти, главно неорганичната сол натриев хлорид и някои други
примеси. За да се подобри качеството на целулозния етер, полученият целулозен етер беше пречистен чрез просто пречистване, тъй като те са във вода
Има различна разтворимост, така че експериментът използва определена обемна фракция хидратиран етанол за пречистване на приготвените три целулозни етера.
промяна.
Поставете пробата от целулозен етер, приготвена с определено качество, в чаша, добавете определено количество 80% етанол, предварително загрят до 60 ℃ ~ 65 ℃, и поддържайте механично разбъркване при 60 ℃ ~ 65 ℃ с магнитна бъркалка с постоянна температура в продължение на 10 ℃. Оставете супернатантата да изсъхне.
В чиста чаша използвайте сребърен нитрат, за да проверите за наличие на хлоридни йони. Ако се образува бяла утайка, филтрирайте я през стъклен филтър и вземете твърдото вещество.
Повторете предишните стъпки за частта от тялото, докато филтратът след добавяне на 1 капка разтвор на AgNO3 няма бяла утайка, т.е. пречистването и промиването са завършени.
36
в (главно за отстраняване на страничния продукт от реакцията NaCl). След вакуумно филтриране, сушене, охлаждане до стайна температура и претегляне.
маса, g.
Методи за изпитване и характеризиране на целулозни етери
Определяне на степента на заместване (DS) и моларната степен на заместване (MS)
Определяне на DS: Първо, претеглете 0,2 g (с точност до 0,1 mg) от пречистената и изсушена проба от целулозен етер, разтворете я в
80 мл дестилирана вода, разбъркана във водна баня с постоянна температура при 30℃~40℃ в продължение на 10 минути. След това се коригира с разтвор на сярна киселина или разтвор на NaOH.
pH на разтвора, докато pH на разтвора стане 8. След това в чаша, снабдена с pH-метър, използвайте стандартен разтвор на сярна киселина.
За титруване, при условия на разбъркване, наблюдавайте показанията на pH-метъра по време на титруване, когато pH стойността на разтвора се регулира до 3,74.
Титруването приключва. Отбележете обема на стандартния разтвор на сярна киселина, използван до този момент.
Поколение:
Сумата от горните протонови числа и хидроксиетиловата група
Съотношението на броя на горните протони; I7 е масата на метиленова група върху хидроксиетилова група
Интензитет на пика на протонния резонанс; е интензитетът на пика на протонния резонанс на 5 метинови групи и една метиленова група върху целулозно-глюкозната единица
Сума.
Методите за изпитване, описани за инфрачервено характеризиращо изпитване на трите целулозни етера CMC, HEC и HEECMC
Право
3.2.4.3 Рентгенов дифракционен тест
Тест за характеризиране с рентгенова дифракционна анализа на три целулозни етера CMC, HEC и HEECMC
описания метод на изпитване.
3.2.4.4 Тестване на H-NMR
H NMR спектрометърът на HEC беше измерен с Avance400 H NMR спектрометър, произведен от BRUKER.
Използвайки деутериран диметилсулфоксид като разтворител, разтворът беше тестван чрез ЯМР спектроскопия с течен водород. Честотата на теста беше 75,5 MHz.
Топъл, разтворът е 0,5 мл.
3.3 Резултати и анализ
3.3.1 Оптимизация на процеса на приготвяне на CMC
Използвайки борова целулоза, екстрахирана във втората глава, като суровина и използвайки натриев хлороацетат като етеризиращ агент, беше възприет методът на еднофакторен експеримент,
Процесът на приготвяне на CMC беше оптимизиран и началните променливи на експеримента бяха зададени, както е показано в Таблица 3.3. Следва процесът на приготвяне на HEC.
В изкуството, анализът на различни фактори.
Таблица 3.3 Начални стойности на факторите
Фактор Начална стойност
Температура на алкализиране при предварителна обработка/℃ 40
Време за алкализиране преди предварителна обработка/ч 1
Съотношение твърдо вещество-течност предварителна обработка/(g/mL) 1:25
Концентрация на луга преди обработка/% 40
38
Температура на етерификация на първия етап/℃ 45
Време за етерификация на първия етап/ч 1
Температура на етерификация на втори етап/℃ 70
Време за етерификация на втория етап/ч 1
Базова доза в етап на етерификация/g 2
Количество етерифициращ агент в етапа на етерификация/g 4.3
Съотношение етерифицирано твърдо вещество-течност/(g/mL) 1:15
3.3.1.1 Влияние на различни фактори върху степента на заместване с CMC в етапа на предварителна алкализация
1. Влиянието на температурата на предварителна алкализация върху степента на заместване на CMC
За да се разгледа влиянието на температурата на предварителна алкализация върху степента на заместване в получения CMC, в случай на фиксиране на други фактори като начални стойности,
При тези условия е обсъдено влиянието на температурата на предварителна алкализация върху степента на заместване с CMC, а резултатите са показани на Фиг.
Температура на алкализиране предварителна обработка/℃
Влияние на температурата на предварително алкализиране върху степента на заместване с CMC
Може да се види, че степента на заместване на CMC се увеличава с повишаване на температурата на алкализиране преди обработка, а температурата на алкализиране е 30 °C.
Горните степени на заместване намаляват с повишаване на температурата. Това е така, защото температурата на алкализиране е твърде ниска и молекулите са по-малко активни и неспособни да...
Ефективно разрушава кристалната област на целулозата, което затруднява навлизането на етерифициращия агент във вътрешността на целулозата в етапа на етерификация, а степента на реакция е сравнително висока.
ниска, което води до по-ниска степен на заместване на продукта. Температурата на алкализиране обаче не трябва да бъде твърде висока. С повишаването на температурата, под действието на висока температура и силни алкали,
Целулозата е склонна към окислително разграждане и степента на заместване на продукта с карбометилцелулоза (CMC) намалява.
2. Влияние на времето за предварителна алкализация върху степента на заместване с CMC
При условие, че температурата на алкализиране преди обработка е 30 °C и други фактори са началните стойности, се обсъжда влиянието на времето за алкализиране преди обработка върху CMC.
Ефектът от заместването. Степен на заместване
Време за алкализиране предварителна обработка/ч
Влияние на времето за предварително алкализиране върхуКМЦстепен на заместване
Самият процес на обемно натрупване е сравнително бърз, но алкалният разтвор се нуждае от определено време за дифузия във влакното.
Може да се види, че когато времето за алкализиране е 0,5-1,5 часа, степента на заместване на продукта се увеличава с увеличаване на времето за алкализиране.
Степента на заместване на получения продукт е най-висока, когато времето е 1,5 часа, а степента на заместване намалява с увеличаване на времето след 1,5 часа. Това може
Може би това се дължи на факта, че в началото на алкализацията, с удължаването на времето за алкализиране, инфилтрацията на алкали към целулозата е по-достатъчна, така че влакното
Основната структура е по-релаксирана, увеличавайки етеризиращия агент и активната среда
Време на публикуване: 26 април 2024 г.