1 Pasiuna
Sa pagkakaron, ang pangunang hilaw nga materyales nga gigamit sa pag-andam saselulusa etermao ang gapas, ug ang produksiyon niini mikunhod, ug ang presyo nagkataas usab;
Dugang pa, ang kasagarang gigamit nga mga etherifying agent sama sa chloroacetic acid (makahilo kaayo) ug ethylene oxide (carcinogenic) mas makadaot usab sa lawas sa tawo ug sa palibot. Libro
Niini nga kapitulo, ang pine cellulose nga adunay relatibong kaputli nga labaw sa 90% nga nakuha sa ikaduhang kapitulo gigamit isip hilaw nga materyal, ug ang sodium chloroacetate ug 2-chloroethanol gigamit isip mga kapuli.
Gamit ang makahilong chloroacetic acid isip etherifying agent, anioniccarboxymethyl cellulose (CMC), giandam ang non-ionic hydroxyethyl cellulose.
Cellulose (HEC) ug sinagol nga hydroxyethyl carboxymethyl cellulose (HECMC) tulo ka cellulose ethers. single factor
Ang mga teknik sa pag-andam sa tulo ka cellulose ethers gi-optimize pinaagi sa mga eksperimento ug orthogonal nga mga eksperimento, ug ang gi-synthesize nga cellulose ethers gihulagway pinaagi sa FT-IR, XRD, H-NMR, ug uban pa.
Mga sukaranan sa cellulose etherification
Ang prinsipyo sa cellulose etherification mahimong bahinon sa duha ka bahin. Ang unang bahin mao ang proseso sa alkaliization, nga mao, atol sa alkaliization reaction sa cellulose,
Parehas nga gikatag sa NaOH solution, ang pine cellulose kusog nga moburot ubos sa aksyon sa mekanikal nga pagkutaw, ug uban sa pagpalapad sa tubig
Usa ka dakong kantidad sa gagmay nga mga molekula sa NaOH ang nakasulod sa sulod sa pine cellulose, ug nakig-reaksyon sa mga hydroxyl group sa singsing sa glucose structural unit,
Momugna og alkali cellulose, ang aktibong sentro sa reaksyon sa etherification.
Ang ikaduhang bahin mao ang proseso sa etherification, nga mao, ang reaksyon tali sa aktibo nga sentro ug sodium chloroacetate o 2-chloroethanol ubos sa alkaline nga mga kondisyon, nga moresulta sa
Sa samang higayon, ang etherifying agent nga sodium chloroacetate ug 2-chloroethanol makamugna usab og usa ka piho nga lebel sa tubig ubos sa alkaline nga mga kondisyon.
Ang mga reaksiyon sa kilid masulbad aron makamugna og sodium glycolate ug ethylene glycol, matag usa.
2 Pretreatment sa konsentradong alkali decrystallization sa pine cellulose
Una, andama ang usa ka piho nga konsentrasyon sa NaOH solution gamit ang deionized water. Dayon, sa usa ka piho nga temperatura, idugang ang 2g nga pine fiber.
Ang bitamina tunawon sa usa ka piho nga gidaghanon sa NaOH nga solusyon, ukaya sulod sa usa ka yugto sa panahon, ug dayon salaon alang sa paggamit.
Tiggama sa Modelo sa Instrumento
Meter sa pH nga may katukma
Magnetic stirrer nga pang-init nga tipo sa kolektor nga kanunay ang temperatura
Oven nga pang-uga gamit ang vacuum
Elektronikong balanse
Multi-purpose vacuum pump nga nagsirkulasyon sa tubig
Fourier Transform Infrared Spectrometer
Diffractometer sa X-ray
Nukleyar nga Magnetikong Resonans nga Ispektrometro
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.
Amerikanong Thermoelectric Switzerland ARL Company
Kompanya sa Switzerland nga BRUKER
35
Pagpangandam sa mga CMC
Gamit ang pine wood alkali cellulose nga gi-pretreat pinaagi sa concentrated alkali decrystallization isip hilaw nga materyal, gamit ang ethanol isip solvent ug gamit ang sodium chloroacetate isip etherification.
Ang CMC nga adunay mas taas nga DS giandam pinaagi sa pagdugang og alkali kaduha ug etherifying agent kaduha. Idugang ang 2g nga pine wood alkali cellulose ngadto sa four-necked flask, dayon idugang ang usa ka piho nga gidaghanon sa ethanol solvent, ug sagula og maayo sulod sa 30 minutos.
mahitungod sa, aron ang alkali cellulose hingpit nga masabwag. Dayon idugang ang usa ka piho nga kantidad sa alkali agent ug sodium chloroacetate aron mo-react sulod sa usa ka yugto sa panahon sa usa ka piho nga temperatura sa etherification
Human sa pipila ka oras, idugang ang ikaduhang alkaline agent ug sodium chloroacetate, gisundan sa etherification sulod sa pipila ka panahon. Human sa reaksyon, pabugnawa ug pabugnawa pag-usab, dayon
Neutralisahin gamit ang saktong gidaghanon sa glacial acetic acid, dayon salaa, hugasi ug paugha.
Pagpangandam sa mga HEC
Gamit ang pine wood alkali cellulose nga gi-pretreat gamit ang concentrated alkali decrystallization isip hilaw nga materyal, ethanol isip solvent ug 2-chloroethanol isip etherification.
Ang HEC nga adunay mas taas nga MS giandam pinaagi sa pagdugang og alkali kaduha ug etherifying agent kaduha. Idugang ang 2g nga pine wood alkali cellulose ngadto sa four-necked flask, ug idugang ang usa ka piho nga gidaghanon nga 90% (volume fraction) nga ethanol, pagkutaw.
Pagpalihok sulod sa usa ka yugto sa panahon aron hingpit nga matunaw, dayon idugang ang usa ka piho nga kantidad sa alkali, ug hinayhinay nga ipainit, idugang ang usa ka piho nga gidaghanon nga 2-
Ang Chloroethanol, gi-etherified sa kanunay nga temperatura sulod sa usa ka yugto sa panahon, ug dayon gidugang ang nahabilin nga sodium hydroxide ug 2-chloroethanol aron ipadayon ang etherification sulod sa usa ka yugto sa panahon.
Human makompleto ang reaksyon, neutralisaha gamit ang pipila ka glacial acetic acid, ug sa katapusan, salaa gamit ang glass filter (G3), hugasi, ug paugha.
Pagpangandam sa HEMCC
Gamit ang HEC nga giandam sa 3.2.3.4 isip hilaw nga materyal, ethanol isip medium sa reaksyon, ug sodium chloroacetate isip etherifying agent aron maandam
HECMC. Ang espesipikong proseso mao ang: pagkuha og piho nga gidaghanon sa HEC, ibutang kini sa 100 mL nga four-necked flask, ug dayon dugangi og piho nga gidaghanon
90% ethanol, mekanikal nga pagkutaw sulod sa usa ka yugto sa panahon aron kini hingpit nga masabwag, idugang ang usa ka piho nga kantidad sa alkali pagkahuman sa pagpainit, ug hinayhinay nga idugang
Ang sodium chloroacetate, ang etherification sa kanunay nga temperatura matapos human sa usa ka yugto sa panahon. Human makompleto ang reaksyon, i-neutralize kini gamit ang glacial acetic acid aron i-neutralize kini, dayon gamita ang glass filter (G3)
Human sa suction filtration, paghugas ug pagpauga.
Pagputli sa mga cellulose ether
Sa proseso sa pag-andam sa cellulose ether, ang pipila ka mga by-product kanunay nga gihimo, labi na ang inorganic salt sodium chloride ug uban pa.
mga hugaw. Aron mapaayo ang kalidad sa cellulose ether, gihimo ang yano nga pagputli sa nakuha nga cellulose ether. tungod kay naa kini sa tubig
Adunay lain-laing solubility, busa ang eksperimento migamit ug usa ka piho nga volume fraction sa hydrated ethanol aron limpyohan ang giandam nga tulo ka cellulose ethers.
pagbag-o.
Ibutang ang sample sa cellulose ether nga giandam nga adunay piho nga kalidad sa usa ka beaker, idugang ang piho nga gidaghanon sa 80% nga ethanol nga gipainit pag-ayo sa 60 ℃ ~ 65 ℃, ug ipadayon ang mekanikal nga pagkutaw sa 60 ℃ ~ 65 ℃ sa usa ka makanunayon nga temperatura nga gipainit nga magnetic stirrer sulod sa 10 ℃. min. Paugaa ang supernatant.
Sa usa ka limpyo nga beaker, gamita ang silver nitrate aron susihon ang mga chloride ions. Kung adunay puti nga precipitate, salaa kini gamit ang usa ka glass filter ug kuhaa ang solid
Balika ang miaging mga lakang para sa parte sa lawas, hangtod nga ang filtrate human sa pagdugang og 1 ka tulo sa AgNO3 solution walay puti nga precipitate, buot ipasabot, nahuman na ang purification ug washing.
36
ngadto sa (panguna aron makuha ang by-product sa reaksyon nga NaCl). Human sa pagsuyop sa pagsala, pagpauga, pagpabugnaw sa temperatura sa kwarto ug pagtimbang.
masa, g.
Mga Pamaagi sa Pagsulay ug Pag-karakterisasyon para sa mga Cellulose Ether
Pagtino sa Degree sa Pagpuli (DS) ug Molar Degree sa Pagpuli (MS)
Pagtino sa DS: Una, timbanga ang 0.2 g (tukma sa 0.1 mg) sa giputli ug gipauga nga cellulose ether sample, tunawa kini sa
80mL nga distilled water, gikutaw sa usa ka constant temperature water bath sa 30℃~40℃ sulod sa 10 minutos. Dayon i-adjust gamit ang sulfuric acid solution o NaOH solution
I-adjust ang pH sa solusyon hangtod nga ang pH niini moabot og 8. Dayon, gamita ang standard nga solusyon sa sulfuric acid sa usa ka beaker nga adunay pH meter electrode.
Para sa pag-titrate, ubos sa mga kondisyon sa pagkutaw, obserbahi ang pagbasa sa pH meter samtang nag-titrate, kung ang pH value sa solusyon gi-adjust ngadto sa 3.74,
Nahuman na ang titration. Timan-i ang gidaghanon sa sulfuric acid standard solution nga gigamit niining higayona.
Henerasyon:
Ang sumada sa ibabaw nga mga numero sa proton ug sa hydroxyethyl group
Ang ratio sa gidaghanon sa mga proton sa ibabaw; Ang I7 mao ang masa sa methylene group sa hydroxyethyl group
Intensity sa proton resonance peak; mao ang intensity sa proton resonance peak sa 5 ka methine groups ug usa ka methylene group sa cellulose glucose unit.
Kabug-osan.
Ang mga pamaagi sa pagsulay nga gihulagway alang sa infrared characterization testing sa tulo ka cellulose ethers nga CMC, HEC ug HEECMC
Balaod
3.2.4.3 Pagsulay sa XRD
Pagsulay sa Pagka-karakterisasyon sa X-ray Diffraction Analysis sa Tulo ka Cellulose Ethers nga CMC, HEC ug HEECMC
ang gihulagway nga pamaagi sa pagsulay.
3.2.4.4 Pagsulay sa H-NMR
Ang H NMR spectrometer sa HEC gisukod gamit ang Avance400 H NMR spectrometer nga gihimo sa BRUKER.
Gamit ang deuterated dimethyl sulfoxide isip solvent, ang solusyon gisulayan pinaagi sa liquid hydrogen NMR spectroscopy. Ang test frequency kay 75.5MHz.
Init, ang solusyon kay 0.5mL.
3.3 Mga Resulta ug Pagtuki
3.3.1 Pag-optimize sa proseso sa pag-andam sa CMC
Gamit ang pine cellulose nga nakuha sa ikaduhang kapitulo isip hilaw nga materyal, ug gamit ang sodium chloroacetate isip etherifying agent, gisagop ang pamaagi sa single factor experiment.
Ang proseso sa pag-andam sa CMC gi-optimize, ug ang inisyal nga mga variable sa eksperimento gibutang sama sa gipakita sa Talaan 3.3. Ang mosunod mao ang proseso sa pag-andam sa HEC
Sa arte, ang pag-analisar sa nagkalain-laing mga hinungdan.
Talaan 3.3 Mga Bili sa Inisyal nga Hinungdan
Inisyal nga Bili sa Factor
Temperatura sa pag-alkalize sa wala pa ang pagtambal/℃ 40
Oras sa pag-alkalize sa wala pa ang pagtambal/oras 1
Pretreatment nga ratio sa solid-liquid/(g/mL) 1:25
Konsentrasyon sa lye sa wala pa ang pagtambal/% 40
38
Ang unang yugto sa temperatura sa etherification/℃ 45
Unang yugto sa oras sa etherification/h 1
Temperatura sa etherification sa ikaduhang yugto/℃ 70
Ikaduhang yugto sa oras sa etherification/h 1
Base nga dosis sa yugto sa etherification/g 2
Gidaghanon sa etherifying agent sa etherification stage/g 4.3
Etherified solid-liquid ratio/(g/mL) 1:15
3.3.1.1 Impluwensya sa nagkalain-laing mga hinungdan sa lebel sa substitution sa CMC sa yugto sa pretreatment alkalization
1. Ang epekto sa pretreatment alkalization temperature sa substitution degree sa CMC
Aron makonsiderar ang epekto sa pretreatment alkalization temperature sa degree sa substitution sa nakuha nga CMC, sa kaso sa pag-ayo sa ubang mga hinungdan isip inisyal nga mga kantidad,
Ubos sa mga kondisyon, ang epekto sa pretreatment alkalization temperature sa CMC substitution degree gihisgutan, ug ang mga resulta gipakita sa Fig.
Temperatura sa pag-alkalize sa wala pa ang pagtambal/℃
Epekto sa temperatura sa pag-alkalize sa wala pa ang pagtambal sa lebel sa pag-ilis sa CMC
Makita nga ang ang-ang sa pag-ilis sa CMC motaas uban sa pagtaas sa temperatura sa alkalization sa wala pa ang pagtambal, ug ang temperatura sa alkalization kay 30 °C.
Ang nahisgutang mga ang-ang sa substitution mokunhod uban sa pagtaas sa temperatura. Kini tungod kay ang temperatura sa alkalizing ubos ra kaayo, ug ang mga molekula dili kaayo aktibo ug dili makahimo sa pag-usab sa ilang mga gimbuhaton.
Epektibong makaguba sa kristal nga bahin sa cellulose, nga nagpalisud sa pagsulod sa etherifying agent sa sulod sa cellulose sa yugto sa etherification, ug ang lebel sa reaksyon medyo taas.
ubos, nga moresulta sa mas ubos nga ang-ang sa pag-ilis sa produkto. Bisan pa, ang temperatura sa alkaliization dili angay nga taas kaayo. Samtang motaas ang temperatura, ubos sa aksyon sa taas nga temperatura ug kusog nga alkali,
Ang cellulose dali nga madaot sa oxidative, ug ang lebel sa pag-ilis sa produkto nga CMC mikunhod.
2. Impluwensya sa oras sa alkalinisasyon sa wala pa ang pagtambal sa lebel sa pag-ilis sa CMC
Ubos sa kondisyon nga ang temperatura sa pretreatment alkalization kay 30 °C ug ang ubang mga hinungdan mao ang inisyal nga mga kantidad, ang epekto sa oras sa pretreatment alkalization sa CMC ang hisgutan.
Ang epekto sa pag-ilis. Ang lebel sa pag-ilis
Oras sa pag-alkalize sa wala pa ang pagtambal/oras
Epekto sa oras sa alkalinization sa wala pa ang pagtambalCMCang-ang sa pag-ilis
Ang proseso sa bulking mismo medyo paspas, apan ang alkali solution nanginahanglan ug usa ka piho nga oras sa pagsabwag sa fiber.
Makita nga kung ang oras sa alkaliization kay 0.5-1.5h, ang lebel sa pag-ilis sa produkto motaas uban sa pagtaas sa oras sa alkaliization.
Ang degree sa substitution sa produkto nga nakuha mao ang pinakataas sa dihang ang oras 1.5 ka oras, ug ang degree sa substitution mikunhod uban sa pagtaas sa oras human sa 1.5 ka oras. Mahimo kini
Mahimong tungod kay sa pagsugod sa alkalization, uban sa pagpalugway sa oras sa alkalization, ang pagsulod sa alkali ngadto sa cellulose mas igo na, mao nga ang fiber
Ang pangunang istruktura mas relaks, nga nagdugang sa etherifying agent ug sa aktibong medium
Oras sa pag-post: Abr-26-2024