1 Introduktion
I øjeblikket er det vigtigste råmateriale, der anvendes til fremstilling afcelluloseetherer bomuld, og produktionen falder, og prisen stiger også;
Derudover er almindeligt anvendte forethringsmidler såsom kloreddikesyre (meget giftig) og ethylenoxid (kræftfremkaldende) også mere skadelige for menneskekroppen og miljøet. Bog
I dette kapitel anvendes fyrretræscellulose med en relativ renhed på mere end 90%, der blev ekstraheret i andet kapitel, som råmateriale, og natriumchloracetat og 2-chlorethanol anvendes som erstatninger.
Brug af meget giftig kloreddikesyre som etherificeringsmiddel, anioniskcarboxymethylcellulose (CMC), ikke-ionisk hydroxyethylcellulose blev fremstillet.
Cellulose (HEC) og blandet hydroxyethylcarboxymethylcellulose (HECMC) tre celluloseethere. enkelt faktor
Fremstillingsteknikkerne for tre celluloseethere blev optimeret ved hjælp af eksperimenter og ortogonale eksperimenter, og de syntetiserede celluloseethere blev karakteriseret ved FT-IR, XRD, H-NMR osv.
Grundlæggende om celluloseforethering
Princippet for celluloseforethring kan opdeles i to dele. Den første del er alkaliseringsprocessen, det vil sige under alkaliseringsreaktionen af cellulose,
Jævnt fordelt i NaOH-opløsning svulmer fyrretræscellulose voldsomt op under mekanisk omrøring og med vandets udvidelse.
En stor mængde små NaOH-molekyler trængte ind i det indre af fyrretræscellulose og reagerede med hydroxylgrupperne på ringen i glukosestrukturenheden,
Danner alkalisk cellulose, det aktive centrum i etherificeringsreaktionen.
Den anden del er etherificeringsprocessen, dvs. reaktionen mellem det aktive center og natriumchloracetat eller 2-chlorethanol under alkaliske forhold, hvilket resulterer i
Samtidig vil forethringsmidlet natriumchloracetat og 2-chlorethanol også producere en vis grad af vand under alkaliske forhold.
Bireaktionerne opløses for at danne henholdsvis natriumglykolat og ethylenglycol.
2 Koncentreret alkalisk dekrystallisationsforbehandling af fyrrecellulose
Først forberedes en bestemt koncentration af NaOH-opløsning med deioniseret vand. Derefter, ved en bestemt temperatur, tilsættes 2 g fyrrefibre
Vitaminet opløses i en vis mængde NaOH-opløsning, omrøres i et stykke tid og filtreres derefter til brug.
Instrumentmodel Producent
Præcisions pH-måler
Magnetisk omrører med konstant temperatur og opvarmning af kollektortypen
Vakuumtørreovn
Elektronisk vægt
Multifunktionel vakuumpumpe af cirkulerende vandtype
Fourier Transform Infrarød Spektrometer
Røntgendiffraktometer
Kernemagnetisk resonansspektrometer
Hangzhou Aolilong Instrument Co., Ltd.
Hangzhou Huichuang Instrumentudstyr Co., Ltd.
Shanghai Jinghong Eksperimentelt Udstyr Co., Ltd.
METTLER TOLEDO Instruments (Shanghai) Co., Ltd.
Hangzhou David Videnskabs- og Uddannelsesinstrument Co., Ltd.
American Thermo Fisher Co., Ltd.
Amerikansk termoelektrisk Schweiz ARL-selskab
Det schweiziske firma BRUKER
35
Fremstilling af CMC'er
Brug af fyrretræsalkalicellulose forbehandlet ved koncentreret alkalisk dekrystallisation som råmateriale, brug af ethanol som opløsningsmiddel og brug af natriumchloracetat som etherificering
CMC med højere DS blev fremstillet ved at tilsætte alkali to gange og etherificeringsmiddel to gange. Tilsæt 2 g fyrretræsalkalicellulose til den firehalsede kolbe, tilsæt derefter en vis mængde ethanolopløsningsmiddel, og rør godt i 30 minutter.
cirka, så alkalicellulosen er fuldstændigt dispergeret. Tilsæt derefter en vis mængde alkalisk middel og natriumchloracetat for at reagere i et stykke tid ved en bestemt etherificeringstemperatur.
Efter et stykke tid tilsættes der endnu en basisk middel og natriumchloracetat, efterfulgt af etherificering i et stykke tid. Efter reaktionen er overstået, afkøles og derefter afkøles
Neutraliser med en passende mængde iseddikesyre, sug derefter filtrer, vask og tør.
Forberedelse af HEC'er
Brug af fyrretræsalkalicellulose forbehandlet med koncentreret alkali-dekrystallisation som råmateriale, ethanol som opløsningsmiddel og 2-chlorethanol som etherificering
HEC med højere MS blev fremstillet ved at tilsætte alkali to gange og etherificeringsmiddel to gange. Tilsæt 2 g fyrretræsalkalicellulose til en firehalset kolbe, og tilsæt et vist volumen 90% (volumenfraktion) ethanol, og omrør.
Rør i et stykke tid for at opløse det fuldstændigt, tilsæt derefter en vis mængde alkali, og varm langsomt op, tilsæt en vis mængde 2-
Chlorethanol, forethret ved konstant temperatur i et stykke tid, og derefter tilsat den resterende natriumhydroxid og 2-chlorethanol for at fortsætte forethringen i et stykke tid.
Når reaktionen er afsluttet, neutraliseres med en vis mængde iseddikesyre, og til sidst filtreres med et glasfilter (G3), vaskes og tørres.
Forberedelse af HEMCC
Ved at bruge HEC fremstillet i 3.2.3.4 som råmateriale, ethanol som reaktionsmedium og natriumchloracetat som etherificeringsmiddel til fremstilling
HECMC. Den specifikke proces er: Tag en vis mængde HEC, kom den i en 100 ml firehalset kolbe, og tilsæt derefter en vis mængde volumen.
90% ethanol, rør mekanisk i et stykke tid for at gøre det fuldstændigt dispergeret, tilsæt en vis mængde alkali efter opvarmning, og tilsæt langsomt
Natriumchloracetat, forethringen ved konstant temperatur ophører efter et stykke tid. Når reaktionen er afsluttet, neutraliseres den med iseddikesyre for at neutralisere den, og derefter anvendes et glasfilter (G3).
Efter sugefiltrering, vask og tørring.
Oprensning af celluloseethere
I fremstillingsprocessen af celluloseether produceres der ofte nogle biprodukter, hovedsageligt det uorganiske salt natriumchlorid og nogle andre
urenheder. For at forbedre kvaliteten af celluloseether blev der udført en simpel rensning på den opnåede celluloseether, fordi de er i vand
Der er forskellig opløselighed, så i eksperimentet anvendes en bestemt volumenfraktion af hydreret ethanol til at rense de tre fremstillede celluloseethere.
forandring.
Placer celluloseetherprøven, der er fremstillet af en bestemt kvalitet, i et bægerglas, tilsæt en vis mængde 80% ethanol, der er forvarmet til 60 ℃ ~ 65 ℃, og oprethold mekanisk omrøring ved 60 ℃ ~ 65 ℃ på en magnetomrører med konstant temperatur i 10 ℃. Lad supernatanten tørre.
I et rent bægerglas bruges sølvnitrat til at kontrollere for kloridioner. Hvis der er et hvidt bundfald, filtreres det gennem et glasfilter, og det faste stof tages ud.
Gentag de foregående trin for kropsdelen, indtil filtratet efter tilsætning af 1 dråbe AgNO3-opløsning ikke har noget hvidt bundfald, dvs. at rensningen og vaskningen er fuldført.
36
i (primært for at fjerne reaktionsbiproduktet NaCl). Efter sugefiltrering, tørring, afkøling til stuetemperatur og vejning.
masse, g.
Test- og karakteriseringsmetoder for celluloseethere
Bestemmelse af substitutionsgrad (DS) og molær substitutionsgrad (MS)
Bestemmelse af DS: Vej først 0,2 g (nøjagtigt til 0,1 mg) af den rensede og tørrede celluloseetherprøve, og opløs den i
80 ml destilleret vand, omrørt i et vandbad med konstant temperatur ved 30℃~40℃ i 10 minutter. Derefter justeres med svovlsyreopløsning eller NaOH-opløsning.
Opløsningens pH-værdi, indtil den er 8. Brug derefter en standardopløsning af svovlsyre i et bægerglas udstyret med en pH-meterelektrode.
For at titrere under omrøring skal du observere pH-meterets aflæsning under titrering, når opløsningens pH-værdi er justeret til 3,74.
Titreringen slutter. Bemærk mængden af svovlsyrestandardopløsning, der er brugt på dette tidspunkt.
Generation:
Summen af de øvre protontal og hydroxyethylgruppen
Forholdet mellem antallet af øvre protoner; I7 er massen af methylengruppen på hydroxyethylgruppen
Intensiteten af protonresonanstoppen; er intensiteten af protonresonanstoppen for 5 methingrupper og én methylengruppe på cellulose-glukoseenheden
Sum.
Testmetoderne beskrevet til infrarød karakteriseringstestning af de tre celluloseethere CMC, HEC og HEECMC
Lov
3.2.4.3 XRD-test
Røntgendiffraktionsanalysekarakteriseringstest af tre celluloseethere CMC, HEC og HEECMC
den beskrevne testmetode.
3.2.4.4 Test af H-NMR
1H-NMR-spektrometeret for HEC blev målt med et Avance400 1H-NMR-spektrometer produceret af BRUKER.
Opløsningen blev testet ved hjælp af deutereret dimethylsulfoxid som opløsningsmiddel ved hjælp af flydende hydrogen-NMR-spektroskopi. Testfrekvensen var 75,5 MHz.
Varm, opløsningen er 0,5 ml.
3.3 Resultater og analyse
3.3.1 Optimering af CMC-forberedelsesprocessen
Ved at bruge den fyrrecellulose, der blev ekstraheret i andet kapitel, som råmateriale og ved at bruge natriumchloracetat som etherificeringsmiddel, blev metoden med enkeltfaktoreksperiment anvendt,
CMC-forberedelsesprocessen blev optimeret, og de indledende variabler for eksperimentet blev indstillet som vist i tabel 3.3. Følgende er HEC-forberedelsesprocessen.
I kunsten, analysen af forskellige faktorer.
Tabel 3.3 Indledende faktorværdier
Faktor Startværdi
Forbehandling alkaliserende temperatur/℃ 40
Forbehandling alkaliseringstid/t 1
Forbehandlingsforhold fast-væske/(g/ml) 1:25
Forbehandlingsludkoncentration/% 40
38
Første trins etherificeringstemperatur/℃ 45
Første trins forætringstid/t 1
Andet trins etherificeringstemperatur/℃ 70
Anden fase forætringstid/t 1
Basedosis i etherificeringstrin/g 2
Mængde af etherificeringsmiddel i etherificeringstrinnet/g 4,3
Forholdet mellem etherificeret fast stof og væske (g/ml) 1:15
3.3.1.1 Indflydelse af forskellige faktorer på CMC-substitutionsgraden i forbehandlingens alkaliseringsfase
1. Effekten af forbehandlingens alkaliseringstemperatur på substitutionsgraden af CMC
For at overveje effekten af forbehandlingens alkaliseringstemperatur på substitutionsgraden i den opnåede CMC, i tilfælde af at andre faktorer fastsættes som startværdier,
Under disse betingelser diskuteres effekten af forbehandlingens alkaliseringstemperatur på CMC-substitutionsgraden, og resultaterne er vist i figur.
Forbehandling alkaliserende temperatur/℃
Effekt af forbehandlingens alkaliseringstemperatur på CMC-substitutionsgraden
Det kan ses, at substitutionsgraden af CMC stiger med stigende alkaliseringstemperatur ved forbehandling, og alkaliseringstemperaturen er 30 °C.
Ovenstående substitutionsgrader falder med stigende temperatur. Dette skyldes, at alkaliseringstemperaturen er for lav, og molekylerne er mindre aktive og ude af stand til at
Ødelægger effektivt det krystallinske område af cellulose, hvilket gør det vanskeligt for etherificeringsmidlet at trænge ind i cellulosens indre i etherificeringstrinnet, og reaktionsgraden er relativt høj.
lav, hvilket resulterer i en lavere grad af produktsubstitution. Alkaliseringstemperaturen bør dog ikke være for høj. Når temperaturen stiger, under påvirkning af høj temperatur og stærk alkali,
Cellulose er tilbøjelig til oxidativ nedbrydning, og substitutionsgraden af produktet CMC falder.
2. Indflydelse af forbehandlingens alkaliniseringstid på CMC-substitutionsgraden
Under forudsætning af at alkaliseringstemperaturen for behandlingen er 30 °C, og andre faktorer er startværdierne, diskuteres effekten af alkaliseringstid for behandlingen på CMC.
Effekten af substitution. Graden af substitution
Forbehandling alkaliseringstid/t
Effekt af forbehandlingens alkaliseringstid påCMCsubstitutionsgrad
Selve fyldningsprocessen er relativt hurtig, men den alkaliske opløsning behøver en vis diffusionstid i fiberen.
Det kan ses, at når alkaliseringstiden er 0,5-1,5 timer, øges produktets substitutionsgrad med stigende alkaliseringstid.
Substitutionsgraden af det opnåede produkt var højest, når tiden var 1,5 time, og substitutionsgraden faldt med stigende tid efter 1,5 time. Dette kan
Det kan skyldes, at i begyndelsen af alkaliseringen, med forlængelsen af alkaliseringstiden, er infiltrationen af alkali til cellulose mere tilstrækkelig, således at fiberen
Primstrukturen er mere afslappet, hvilket øger mængden af etherificerende middel og det aktive medium
Opslagstidspunkt: 26. april 2024