1 Εισαγωγή
Αυτή τη στιγμή, η κύρια πρώτη ύλη που χρησιμοποιείται στην παρασκευήαιθέρας κυτταρίνηςείναι το βαμβάκι, και η παραγωγή του μειώνεται, και η τιμή του αυξάνεται επίσης·
Επιπλέον, οι συνήθως χρησιμοποιούμενοι αιθεροποιητές όπως το χλωροοξικό οξύ (εξαιρετικά τοξικό) και το οξείδιο του αιθυλενίου (καρκινογόνο) είναι επίσης πιο επιβλαβείς για το ανθρώπινο σώμα και το περιβάλλον.
Σε αυτό το κεφάλαιο, η κυτταρίνη πεύκου με σχετική καθαρότητα άνω του 90% που εξάγεται στο δεύτερο κεφάλαιο χρησιμοποιείται ως πρώτη ύλη, και το χλωροξικό νάτριο και η 2-χλωροαιθανόλη χρησιμοποιούνται ως υποκατάστατα.
Χρησιμοποιώντας εξαιρετικά τοξικό χλωροοξικό οξύ ως αιθεροποιητικό παράγοντα, ανιονικόκαρβοξυμεθυλοκυτταρίνη (CMC), παρασκευάστηκαν μη ιονική υδροξυαιθυλοκυτταρίνη.
Κυτταρίνη (HEC) και μικτός υδροξυαιθυλοκαρβοξυμεθυλοκυτταρίνη (HECMC) τρεις αιθέρες κυτταρίνης. Μοναδικός παράγοντας
Οι τεχνικές παρασκευής τριών αιθέρων κυτταρίνης βελτιστοποιήθηκαν μέσω πειραμάτων και ορθογώνιων πειραμάτων και οι συντεθειμένοι αιθέρες κυτταρίνης χαρακτηρίστηκαν με FT-IR, XRD, H-NMR, κ.λπ.
Βασικές αρχές αιθεροποίησης κυτταρίνης
Η αρχή της αιθεροποίησης της κυτταρίνης μπορεί να χωριστεί σε δύο μέρη. Το πρώτο μέρος είναι η διαδικασία αλκαλοποίησης, δηλαδή, κατά τη διάρκεια της αντίδρασης αλκαλοποίησης της κυτταρίνης,
Ομοιόμορφα διασκορπισμένη σε διάλυμα NaOH, η κυτταρίνη πεύκου διογκώνεται βίαια υπό την επίδραση μηχανικής ανάδευσης και με την διαστολή του νερού.
Μια μεγάλη ποσότητα μικρών μορίων NaOH διείσδυσε στο εσωτερικό της κυτταρίνης πεύκου και αντέδρασε με τις υδροξυλομάδες στον δακτύλιο της δομικής μονάδας γλυκόζης,
Παράγει αλκαλική κυτταρίνη, το ενεργό κέντρο της αντίδρασης αιθεροποίησης.
Το δεύτερο μέρος είναι η διαδικασία αιθεροποίησης, δηλαδή η αντίδραση μεταξύ του ενεργού κέντρου και του χλωροοξικού νατρίου ή της 2-χλωροαιθανόλης υπό αλκαλικές συνθήκες, με αποτέλεσμα
Ταυτόχρονα, ο αιθεροποιητικός παράγοντας χλωροξικό νάτριο και η 2-χλωροαιθανόλη θα παράγουν επίσης ένα ορισμένο βαθμό νερού υπό αλκαλικές συνθήκες.
Οι παράπλευρες αντιδράσεις επιλύονται για να παράγουν γλυκολικό νάτριο και αιθυλενογλυκόλη, αντίστοιχα.
2 Προεπεξεργασία συμπυκνωμένης αλκαλικής αποκρυστάλλωσης κυτταρίνης πεύκου
Αρχικά, παρασκευάστε μια ορισμένη συγκέντρωση διαλύματος NaOH με απιονισμένο νερό. Στη συνέχεια, σε μια ορισμένη θερμοκρασία, 2 g ινών πεύκου
Η βιταμίνη διαλύεται σε ορισμένο όγκο διαλύματος NaOH, αναδεύεται για ένα χρονικό διάστημα και στη συνέχεια διηθείται για χρήση.
Κατασκευαστής μοντέλου οργάνου
Μετρητής pH ακριβείας
Μαγνητικός αναδευτήρας θέρμανσης σταθερής θερμοκρασίας τύπου συλλέκτη
Φούρνος στεγνώματος κενού
Ηλεκτρονική ζυγαριά
Αντλία κενού πολλαπλών χρήσεων τύπου κυκλοφορίας νερού
Φασματόμετρο Υπερύθρου Μετασχηματισμού Φουριέ
Περιθλασίμετρο ακτίνων Χ
Φασματόμετρο Πυρηνικού Μαγνητικού Συντονισμού
Hangzhou Aolilong Instrument Co., Ltd.
Hangzhou Huichuang Instrument Equipment Co., Ltd.
Shanghai Jinghong Experimental Equipment Co., Ltd.
METTLER TOLEDO Instruments (Σαγκάη) Co., Ltd.
Hangzhou David Science and Education Instrument Co., Ltd.
American Thermo Fisher Co., Ltd.
Αμερικανική Θερμοηλεκτρική Ελβετία ARL Εταιρεία
Ελβετική εταιρεία BRUKER
35
Προετοιμασία CMC
Χρήση αλκαλικής κυτταρίνης από ξύλο πεύκου που έχει υποστεί προεπεξεργασία με συμπυκνωμένη αποκρυστάλλωση αλκαλίων ως πρώτη ύλη, χρήση αιθανόλης ως διαλύτη και χρήση χλωροοξικού νατρίου ως αιθεροποίηση
Η CMC με υψηλότερο DS παρασκευάστηκε προσθέτοντας δύο φορές αλκάλια και δύο φορές αιθεροποιητικό παράγοντα. Προσθέστε 2 g αλκαλικής κυτταρίνης από ξύλο πεύκου στην τετράλαιμη φιάλη, στη συνέχεια προσθέστε έναν ορισμένο όγκο διαλύτη αιθανόλης και ανακατέψτε καλά για 30 λεπτά.
περίπου, έτσι ώστε η αλκαλική κυτταρίνη να διασπαρεί πλήρως. Στη συνέχεια, προσθέστε μια ορισμένη ποσότητα αλκαλικού παράγοντα και χλωροοξικού νατρίου για να αντιδράσετε για ένα χρονικό διάστημα σε μια ορισμένη θερμοκρασία αιθεροποίησης.
Μετά από κάποιο χρονικό διάστημα, ακολουθεί δεύτερη προσθήκη αλκαλικού παράγοντα και χλωροξικού νατρίου, ακολουθούμενη από αιθεροποίηση για ένα χρονικό διάστημα. Μετά το τέλος της αντίδρασης, αφήστε το μείγμα να κρυώσει και στη συνέχεια αφήστε το να κρυώσει.
Εξουδετερώστε με κατάλληλη ποσότητα παγόμορφου οξικού οξέος, στη συνέχεια διηθήστε με αναρρόφηση, πλύνετε και στεγνώστε.
Προετοιμασία HECs
Χρήση αλκαλικής κυτταρίνης από ξύλο πεύκου προεπεξεργασμένης με συμπυκνωμένη αποκρυστάλλωση αλκαλίων ως πρώτη ύλη, αιθανόλης ως διαλύτη και 2-χλωροαιθανόλης ως αιθεροποίηση
Η HEC με υψηλότερο MS παρασκευάστηκε προσθέτοντας αλκάλι δύο φορές και αιθεροποιητικό παράγοντα δύο φορές. Προσθέστε 2 g αλκαλικής κυτταρίνης από ξύλο πεύκου σε μια τετράλαιμη φιάλη και προσθέστε έναν ορισμένο όγκο αιθανόλης 90% (κλάσμα όγκου), ανακατέψτε.
Ανακατέψτε για ένα χρονικό διάστημα για να διαλυθεί πλήρως, στη συνέχεια προσθέστε μια ορισμένη ποσότητα αλκαλίου και θερμάνετε αργά, προσθέστε έναν ορισμένο όγκο 2-
Χλωροαιθανόλη, αιθεροποιημένη σε σταθερή θερμοκρασία για ένα χρονικό διάστημα, και στη συνέχεια προστέθηκε το υπόλοιπο υδροξείδιο του νατρίου και η 2-χλωροαιθανόλη για να συνεχιστεί η αιθεροποίηση για ένα χρονικό διάστημα.
Αφού ολοκληρωθεί η αντίδραση, εξουδετερώστε με μια ορισμένη ποσότητα παγόμορφου οξικού οξέος και τέλος διηθήστε με γυάλινο φίλτρο (G3), πλύνετε και στεγνώστε.
Προετοιμασία HEMCC
Χρησιμοποιώντας το HEC που παρασκευάστηκε στο 3.2.3.4 ως πρώτη ύλη, αιθανόλη ως μέσο αντίδρασης και χλωροοξικό νάτριο ως αιθεροποιητικό παράγοντα για την παρασκευή
HECMC. Η συγκεκριμένη διαδικασία είναι: πάρτε μια ορισμένη ποσότητα HEC, τοποθετήστε την σε μια τετράλαιμη φιάλη των 100 mL και στη συνέχεια προσθέστε μια ορισμένη ποσότητα όγκου
90% αιθανόλη, ανακατέψτε μηχανικά για ένα χρονικό διάστημα για να διασκορπιστεί πλήρως, προσθέστε μια ορισμένη ποσότητα αλκαλίου μετά τη θέρμανση και προσθέστε αργά
Χλωροοξικό νάτριο, η αιθεροποίηση σε σταθερή θερμοκρασία τελειώνει μετά από ένα χρονικό διάστημα. Αφού ολοκληρωθεί η αντίδραση, εξουδετερώστε το με παγόμορφο οξικό οξύ για να το εξουδετερώσετε και στη συνέχεια χρησιμοποιήστε ένα γυάλινο φίλτρο (G3)
Μετά από διήθηση με αναρρόφηση, πλύσιμο και στέγνωμα.
Καθαρισμός αιθέρων κυτταρίνης
Κατά τη διαδικασία παρασκευής του αιθέρα κυτταρίνης, συχνά παράγονται ορισμένα υποπροϊόντα, κυρίως το ανόργανο άλας χλωριούχο νάτριο και κάποια άλλα
ακαθαρσίες. Προκειμένου να βελτιωθεί η ποιότητα του αιθέρα κυτταρίνης, πραγματοποιήθηκε απλός καθαρισμός στον λαμβανόμενο αιθέρα κυτταρίνης. επειδή βρίσκονται σε νερό
Υπάρχουν διαφορετικές διαλυτότητες, επομένως το πείραμα χρησιμοποιεί ένα ορισμένο κλάσμα όγκου ένυδρης αιθανόλης για τον καθαρισμό των παρασκευασμένων τριών αιθέρων κυτταρίνης.
αλλαγή.
Τοποθετήστε το δείγμα αιθέρα κυτταρίνης που παρασκευάστηκε με μια συγκεκριμένη ποιότητα σε ένα ποτήρι ζέσεως, προσθέστε μια ορισμένη ποσότητα αιθανόλης 80% που έχει προθερμανθεί στους 60 ℃ ~ 65 ℃ και διατηρήστε τη μηχανική ανάδευση στους 60 ℃ ~ 65 ℃ σε μαγνητικό αναδευτήρα σταθερής θερμοκρασίας για 10 ℃ λεπτά. Αφήστε το υπερκείμενο να στεγνώσει.
Σε ένα καθαρό ποτήρι ζέσεως, χρησιμοποιήστε νιτρικό άργυρο για να ελέγξετε για ιόντα χλωρίου. Εάν υπάρχει λευκό ίζημα, διηθήστε το μέσα από ένα γυάλινο φίλτρο και πάρτε το στερεό
Επαναλάβετε τα προηγούμενα βήματα για το μέρος του σώματος, μέχρι το διήθημα μετά την προσθήκη 1 σταγόνας διαλύματος AgNO3 να μην έχει λευκό ίζημα, δηλαδή να ολοκληρωθούν ο καθαρισμός και το πλύσιμο.
36
σε (κυρίως για την απομάκρυνση του υποπροϊόντος της αντίδρασης NaCl). Μετά από διήθηση με αναρρόφηση, ξήρανση, ψύξη σε θερμοκρασία δωματίου και ζύγιση.
μάζα, γρ.
Μέθοδοι Δοκιμής και Χαρακτηρισμού για Αιθέρες Κυτταρίνης
Προσδιορισμός Βαθμού Υποκατάστασης (DS) και Μοριακού Βαθμού Υποκατάστασης (MS)
Προσδιορισμός DS: Αρχικά, ζυγίστε 0,2 g (με ακρίβεια 0,1 mg) του καθαρισμένου και ξηρού δείγματος αιθέρα κυτταρίνης, διαλύστε το σε
80mL απεσταγμένου νερού, αναδευμένο σε υδατόλουτρο σταθερής θερμοκρασίας στους 30℃~40℃ για 10 λεπτά. Στη συνέχεια, ρυθμίστε με διάλυμα θειικού οξέος ή διάλυμα NaOH.
το pH του διαλύματος μέχρι το pH του διαλύματος να γίνει 8. Στη συνέχεια, σε ένα ποτήρι ζέσεως εξοπλισμένο με ηλεκτρόδιο πεχαμετρητή, χρησιμοποιήστε ένα πρότυπο διάλυμα θειικού οξέος
Για την ογκομέτρηση, υπό συνθήκες ανάδευσης, παρατηρήστε την ένδειξη του πεχαμέτρου κατά την ογκομέτρηση, όταν η τιμή pH του διαλύματος έχει ρυθμιστεί στο 3,74.
Η ογκομέτρηση τελειώνει. Σημειώστε τον όγκο του πρότυπου διαλύματος θειικού οξέος που χρησιμοποιήθηκε αυτή τη στιγμή.
Παραγωγή:
Το άθροισμα των άνω αριθμών πρωτονίων και της υδροξυαιθυλομάδας
Η αναλογία του αριθμού των άνω πρωτονίων· I7 είναι η μάζα της μεθυλενομάδας επί της υδροξυαιθυλομάδας
Ένταση της κορυφής συντονισμού πρωτονίων· είναι η ένταση της κορυφής συντονισμού πρωτονίων 5 ομάδων μεθίνης και μίας ομάδας μεθυλενίου στη μονάδα γλυκόζης κυτταρίνης
Ποσό.
Οι μέθοδοι δοκιμής που περιγράφονται για τον έλεγχο χαρακτηρισμού με υπέρυθρη ακτινοβολία των τριών αιθέρων κυτταρίνης CMC, HEC και HEECMC
Νόμος
3.2.4.3 Δοκιμή XRD
Δοκιμή χαρακτηρισμού ανάλυσης περίθλασης ακτίνων Χ τριών αιθέρων κυτταρίνης CMC, HEC και HEECMC
η μέθοδος δοκιμής που περιγράφεται.
3.2.4.4 Δοκιμή H-NMR
Το φασματόμετρο H NMR του HEC μετρήθηκε με το φασματόμετρο Avance400 H NMR που παράγεται από την BRUKER.
Χρησιμοποιώντας δευτεριωμένο διμεθυλοσουλφοξείδιο ως διαλύτη, το διάλυμα δοκιμάστηκε με φασματοσκοπία υγρού υδρογόνου NMR. Η συχνότητα δοκιμής ήταν 75,5 MHz.
Ζεστό, το διάλυμα είναι 0,5 ml.
3.3 Αποτελέσματα και Ανάλυση
3.3.1 Βελτιστοποίηση της διαδικασίας παρασκευής CMC
Χρησιμοποιώντας την κυτταρίνη πεύκου που εξήχθη στο δεύτερο κεφάλαιο ως πρώτη ύλη και χρησιμοποιώντας χλωροξικό νάτριο ως αιθεροποιητικό παράγοντα, υιοθετήθηκε η μέθοδος του πειράματος ενός παράγοντα,
Η διαδικασία παρασκευής του CMC βελτιστοποιήθηκε και οι αρχικές μεταβλητές του πειράματος ορίστηκαν όπως φαίνεται στον Πίνακα 3.3. Ακολουθεί η διαδικασία παρασκευής του HEC
Στην τέχνη, η ανάλυση διαφόρων παραγόντων.
Πίνακας 3.3 Αρχικές τιμές συντελεστών
Αρχική τιμή παράγοντα
Προεπεξεργασία αλκαλοποίησης temperature/℃ 40
Χρόνος αλκαλοποίησης προεπεξεργασίας/ώρα 1
Αναλογία στερεών-υγρών προεπεξεργασίας/(g/mL) 1:25
Συγκέντρωση αλκαλίου προεπεξεργασίας/% 40
38
Η θερμοκρασία αιθεροποίησης πρώτου σταδίου/℃ 45
Χρόνος αιθεροποίησης πρώτου σταδίου/ώρα 1
Θερμοκρασία αιθεροποίησης δεύτερου σταδίου/℃ 70
Χρόνος αιθεροποίησης δεύτερου σταδίου/ώρα 1
Βασική δόση στο στάδιο αιθεροποίησης/g2
Ποσότητα αιθεροποιητικού παράγοντα στο στάδιο αιθεροποίησης/g 4,3
Αναλογία αιθεροποιημένων στερεών-υγρών/(g/mL) 1:15
3.3.1.1 Επίδραση διαφόρων παραγόντων στον βαθμό υποκατάστασης CMC στο στάδιο αλκαλοποίησης πριν από την επεξεργασία
1. Η επίδραση της θερμοκρασίας αλκαλοποίησης προεπεξεργασίας στον βαθμό υποκατάστασης της CMC
Προκειμένου να ληφθεί υπόψη η επίδραση της θερμοκρασίας αλκαλοποίησης πριν από την επεξεργασία στον βαθμό υποκατάστασης στο ληφθέν CMC, στην περίπτωση καθορισμού άλλων παραγόντων ως αρχικών τιμών,
Υπό τις συνθήκες, συζητείται η επίδραση της θερμοκρασίας αλκαλοποίησης προεπεξεργασίας στον βαθμό υποκατάστασης CMC και τα αποτελέσματα φαίνονται στο Σχήμα 1.
Προεπεξεργασία αλκαλοποίησης θερμοκρασία/℃
Επίδραση της θερμοκρασίας αλκαλοποίησης προεπεξεργασίας στον βαθμό υποκατάστασης CMC
Μπορεί να φανεί ότι ο βαθμός υποκατάστασης της CMC αυξάνεται με την αύξηση της θερμοκρασίας αλκαλοποίησης πριν από την επεξεργασία και η θερμοκρασία αλκαλοποίησης είναι 30 °C.
Οι παραπάνω βαθμοί υποκατάστασης μειώνονται με την αύξηση της θερμοκρασίας. Αυτό συμβαίνει επειδή η θερμοκρασία αλκαλοποίησης είναι πολύ χαμηλή και τα μόρια είναι λιγότερο δραστικά και ανίκανα να
Καταστρέφουν αποτελεσματικά την κρυσταλλική περιοχή της κυτταρίνης, γεγονός που δυσκολεύει την είσοδο του αιθεροποιητικού παράγοντα στο εσωτερικό της κυτταρίνης στο στάδιο της αιθεροποίησης και ο βαθμός αντίδρασης είναι σχετικά υψηλός.
χαμηλή, με αποτέλεσμα χαμηλότερο βαθμό υποκατάστασης προϊόντος. Ωστόσο, η θερμοκρασία αλκαλοποίησης δεν πρέπει να είναι πολύ υψηλή. Καθώς η θερμοκρασία αυξάνεται, υπό την επίδραση της υψηλής θερμοκρασίας και των ισχυρών αλκαλίων,
Η κυτταρίνη είναι επιρρεπής σε οξειδωτική αποικοδόμηση και ο βαθμός υποκατάστασης του προϊόντος CMC μειώνεται.
2. Επίδραση του χρόνου αλκαλοποίησης πριν από την επεξεργασία στον βαθμό υποκατάστασης CMC
Υπό την προϋπόθεση ότι η θερμοκρασία αλκαλοποίησης πριν από την επεξεργασία είναι 30 °C και άλλοι παράγοντες είναι οι αρχικές τιμές, συζητείται η επίδραση του χρόνου αλκαλοποίησης πριν από την επεξεργασία στην CMC.
Το αποτέλεσμα της υποκατάστασης. Βαθμός υποκατάστασης
Χρόνος αλκαλοποίησης προεπεξεργασίας/ώρα
Επίδραση του χρόνου αλκαλοποίησης πριν από την επεξεργασίαCMCβαθμός υποκατάστασης
Η ίδια η διαδικασία σχηματισμού όγκου είναι σχετικά γρήγορη, αλλά το αλκαλικό διάλυμα χρειάζεται έναν ορισμένο χρόνο διάχυσης στην ίνα.
Μπορεί να φανεί ότι όταν ο χρόνος αλκαλοποίησης είναι 0,5-1,5 ώρες, ο βαθμός υποκατάστασης του προϊόντος αυξάνεται με την αύξηση του χρόνου αλκαλοποίησης.
Ο βαθμός υποκατάστασης του ληφθέντος προϊόντος ήταν ο υψηλότερος όταν ο χρόνος ήταν 1,5 ώρα και ο βαθμός υποκατάστασης μειώθηκε με την αύξηση του χρόνου μετά από 1,5 ώρα. Αυτό μπορεί
Μπορεί να οφείλεται στο γεγονός ότι στην αρχή της αλκαλοποίησης, με την παράταση του χρόνου αλκαλοποίησης, η διείσδυση αλκαλίων στην κυτταρίνη είναι επαρκέστερη, έτσι ώστε η ίνα
Η κύρια δομή είναι πιο χαλαρή, αυξάνοντας τον αιθεροποιητικό παράγοντα και το ενεργό μέσο
Ώρα δημοσίευσης: 26 Απριλίου 2024