1 Enkonduko
Nuntempe, la ĉefa kruda materialo uzata en la preparado deceluloza eteroestas kotono, kaj ĝia produktado malpliiĝas, kaj la prezo ankaŭ altiĝas;
Krome, ofte uzataj eterigaj agentoj kiel kloroacetata acido (tre toksa) kaj etilenoksido (kancerogena) estas ankaŭ pli damaĝaj por la homa korpo kaj la medio. Libro
En ĉi tiu ĉapitro, la pincelulozo kun relativa pureco de pli ol 90% ekstraktita en la dua ĉapitro estas uzata kiel la kruda materialo, kaj natria kloroacetato kaj 2-kloroetanolo estas uzataj kiel anstataŭaĵoj.
Uzante tre toksan kloroacetatan acidon kiel eterigantan agenton, anjonankarboksimetilcelulozo (CMC), ne-jona hidroksietilcelulozo estis preparitaj.
Celulozo (HEC) kaj miksita hidroksietilkarboksmetilcelulozo (HECMC) tri celulozaj eteroj. ununura faktoro
La preparteknikoj de tri celulozaj eteroj estis optimumigitaj per eksperimentoj kaj ortogonalaj eksperimentoj, kaj la sintezitaj celulozaj eteroj estis karakterizitaj per FT-IR, XRD, H-NMR, ktp.
Bazaĵoj de celuloza eterigado
La principo de celuloza eterigado povas esti dividita en du partojn. La unua parto estas la alkaliga procezo, tio estas, dum la alkaliga reakcio de celulozo,
Egale disigita en NaOH-solvaĵo, pincelulozo ŝveliĝas furioze sub la ago de mekanika kirlado, kaj kun la ekspansio de akvo
Granda kvanto da malgrandaj NaOH-molekuloj penetris en la internon de pincelulozo kaj reagis kun la hidroksilaj grupoj sur la ringo de la glukoza struktura unuo.
Generas alkalan celulozon, la aktivan centron de la eterigada reakcio.
La dua parto estas la eterigada procezo, tio estas, la reakcio inter la aktiva centro kaj natria kloroacetato aŭ 2-kloroetanolo sub alkalaj kondiĉoj, rezultante en
Samtempe, la eteriganta agento natria kloroacetato kaj 2-kloroetanolo ankaŭ produktos certan gradon da akvo sub alkalaj kondiĉoj.
La flankaj reakcioj estas solvitaj por generi natrian glikolaton kaj etilenglikolon, respektive.
2 Antaŭtraktado de pina celulozo per koncentrita alkala malkristaligo
Unue, preparu certan koncentriĝon de NaOH-solvaĵo kun dejonigita akvo. Poste, je certa temperaturo, preparu 2g da pinfibro.
La vitamino estas solvita en certa volumeno de NaOH-solvaĵo, kirata dum kelka tempo, kaj poste filtrita por uzo.
Instrumenta Modelo Fabrikisto
Preciza pH-mezurilo
Kolektilo tipo konstanta temperaturo hejtado magneta miksilo
Vakua sekigilo
Elektronika ekvilibro
Cirkulanta akvo-tipa multfunkcia vakua pumpilo
Fourier-Transforma Infraruĝa Spektrometro
Rentgen-difraktometro
Nuklea Magneta Resonanca Spektrometro
Hangzhou Aolilong Instrumenta Kompanio, Ltd.
Hangzhou Huichuang Instrumenta Ekipaĵa Kompanio, Ltd.
Ŝanhaja Jinghong Eksperimenta Ekipaĵa Kompanio, Ltd.
METTLER TOLEDO Instrumentoj (Ŝanhajo) Co., Ltd.
Hangzhou David Scienca kaj Eduka Instrumenta Kompanio, Ltd.
Amerika Thermo Fisher Co., Ltd.
Amerika Termoelektra Svislando ARL Firmao
Svisa kompanio BRUKER
35
Preparado de CMC-oj
Uzante pinarban alkalan celulozon antaŭtraktitan per koncentrita alkala malkristaliĝo kiel krudan materialon, uzante etanolon kiel solvilon kaj uzante natrian kloroacetaton kiel eterigadon.
CMC kun pli alta DS estis preparita per aldono de alkalo dufoje kaj eteriganta agento dufoje. Aldonu 2g da pinligna alkala celulozo en la kvarkolan flakonon, poste aldonu certan volumenon da etanola solvilo, kaj bone kirlu dum 30 minutoj.
ĉirkaŭ, tiel ke la alkala celulozo estas plene disigita. Poste aldonu certan kvanton da alkala agento kaj natrian kloroacetaton por reagi dum periodo je certa eteriga temperaturo
Post tempo, dua aldono de alkala agento kaj natria kloroacetato sekvata de eterigado dum iu tempodaŭro. Post kiam la reakcio finiĝas, malvarmigu kaj malvarmigu, poste
Neŭtraligu per taŭga kvanto de glacieja acetata acido, poste suĉu filtrilon, lavu kaj sekigu.
Preparado de HECoj
Uzante pinlignan alkalan celulozon antaŭtraktitan per koncentrita alkala malkristaliĝo kiel krudaĵon, etanolon kiel solvilon kaj 2-kloroetanolon kiel eterifikon.
La HEC kun pli alta MS estis preparita per aldono de alkalo dufoje kaj eteriganta agento dufoje. Aldonu 2g da pinligna alkala celulozo en kvarkolan flakonon, kaj aldonu certan volumenon de 90% (volumenfrakcio) etanolo, kirlu.
Kirlu dum kelka tempo ĝis ĝi tute disiĝas, poste aldonu certan kvanton da alkalo, kaj malrapide varmigu, aldonu certan volumenon de 2-
Kloretanolo, eterigita je konstanta temperaturo dum iu tempodaŭro, kaj poste aldonita la restanta natria hidroksido kaj 2-kloroetanolo por daŭrigi la eterigadon dum iu tempodaŭro. traktu
Post kiam la reakcio finiĝos, neŭtraligu per certa kvanto da glacia acetata acido, kaj fine filtru per vitra filtrilo (G3), lavu kaj sekigu.
Preparado de HEMCC
Uzante la HEC preparitan en 3.2.3.4 kiel la krudan materialon, etanolon kiel la reakcian medion, kaj natrian kloroacetaton kiel la eterigantan agenton por prepari
HECMC. La specifa procezo estas: prenu certan kvanton da HEC, metu ĝin en 100-ml kvar-kolan flakonon, kaj poste aldonu certan kvanton da volumeno
90% etanolo, meĥanike kirlu dum periodo por plene disigi ĝin, aldonu certan kvanton da alkalo post varmigo, kaj malrapide aldonu
Natria kloroacetato, la eterigado je konstanta temperaturo finiĝas post iom da tempo. Post kiam la reakcio finiĝas, neŭtraligu ĝin per glacia acetata acido por neŭtraligi ĝin, poste uzu vitran filtrilon (G3)
Post suĉa filtrado, lavado kaj sekigado.
Purigo de celulozaj eteroj
En la preparprocezo de celuloza etero, ofte produktiĝas iuj kromproduktoj, ĉefe la neorganika salo natria klorido kaj iuj aliaj
malpuraĵoj. Por plibonigi la kvaliton de celuloza etero, simpla purigo estis efektivigita sur la akirita celuloza etero. ĉar ili estas en akvo
Ekzistas malsamaj solveblecoj, do la eksperimento uzas certan volumenan frakcion de hidratigita etanolo por purigi la preparitajn tri celulozajn eterojn.
ŝanĝo.
Metu la specimenon de celuloza etero preparita kun certa kvalito en bekeron, aldonu certan kvanton da 80%-a etanolo, kiu estis antaŭvarmigita ĝis 60 ℃ ~ 65 ℃, kaj daŭrigu mekanikan kirladon je 60 ℃ ~ 65 ℃ sur konstanta-temperatura magneta kirlilo dum 10 ℃ minutoj. Sekigu la supernatant.
En pura bekero, uzu arĝentan nitraton por kontroli kloridajn jonojn. Se estas blanka precipitaĵo, filtru ĝin tra vitra filtrilo kaj prenu la solidon.
Ripetu la antaŭajn paŝojn por la korpoparto, ĝis la filtraĵo post aldono de 1 guto da AgNO3-solvaĵo ne havas blankan precipitaĵon, tio estas, la purigo kaj lavado estas finitaj.
36
en (ĉefe por forigi la reakcian kromprodukton NaCl). Post suĉa filtrado, sekigado, malvarmigo ĝis ĉambra temperaturo kaj pesado.
maso, g.
Testaj kaj Karakterizaj Metodoj por Celulozaj Eteroj
Determino de Grado de Anstataŭigo (DS) kaj Mola Grado de Anstataŭigo (MS)
Determino de DS: Unue, pezu 0,2 g (precize ĝis 0,1 mg) de la purigita kaj sekigita celuloza etera specimeno, solvu ĝin en
80 ml da distilita akvo, kirlite en akvobano kun konstanta temperaturo je 30 °C ~ 40 °C dum 10 minutoj. Poste alĝustigu per solvaĵo de sulfatacido aŭ NaOH.
pH de la solvaĵo ĝis la pH de la solvaĵo estas 8. Poste en bekero ekipita per pH-mezurila elektrodo, uzu norman solvaĵon de sulfata acido
Por titri, sub kirlado, observu la pH-mezurilan valoron dum titrado, kiam la pH-valoro de la solvaĵo estas alĝustigita al 3,74,
La titrado finiĝas. Notu la volumenon de la norma solvaĵo de sulfatacido uzata tiam.
Generacio:
La sumo de la supraj protonnombroj kaj la hidroksietila grupo
La proporcio de la nombro de supraj protonoj; I7 estas la maso de la metilena grupo sur la hidroksietila grupo
Intenseco de la protona resonanca pinto; estas la intenseco de la protona resonanca pinto de 5 metinaj grupoj kaj unu metilena grupo sur la celuloza glukoza unuo
Sumo.
La testmetodoj priskribitaj por la infraruĝa karakterizado de la tri celulozaj eteroj CMC, HEC kaj HEECMC
Juro
3.2.4.3 XRD-testo
Analizo de Rentgen-Difrakta Karakterizado de Tri Celulozaj Eteroj CMC, HEC kaj HEECMC
la priskribita testmetodo.
3.2.4.4 Testado de H-NMR
La H NMR-spektrometro de HEC estis mezurita per Avance400 H NMR-spektrometro produktita de BRUKER.
Uzante deŭteriigitan dimetilsulfoksidon kiel solvilon, la solvaĵo estis testita per likva hidrogena NMR-spektroskopio. La testfrekvenco estis 75.5 MHz.
Varma, la solvaĵo estas 0,5 ml.
3.3 Rezultoj kaj Analizo
3.3.1 Optimigo de la CMC-prepara procezo
Uzante la pincelulozon ekstraktitan en la dua ĉapitro kiel krudan materialon, kaj uzante natrian kloroacetaton kiel eterigilon, la metodo de unufaktora eksperimento estis adoptita,
La preparprocezo de CMC estis optimumigita, kaj la komencaj variabloj de la eksperimento estis agorditaj kiel montrite en Tabelo 3.3. Jen la preparprocezo de HEC.
En arto, la analizo de diversaj faktoroj.
Tabelo 3.3 Komencaj Faktoraj Valoroj
Faktoro Komenca valoro
Antaŭtraktado alkaliga temperaturo/℃ 40
Antaŭtraktado alkaliga tempo/h 1
Antaŭtraktado solid-likva proporcio/(g/mL) 1:25
Antaŭtrakta lesiva koncentriĝo/% 40
38
La unua etapo de eterigado temperaturo/℃ 45
Unua-faza eterifika tempo/h 1
Dua etapo de eterigado temperaturo/℃ 70
Dua etapo de eterigado tempo/h 1
Baza dozo en eterifikada stadio/g²
Kvanto de eteriganta agento en eteriganta stadio/g 4.3
Eterigita solid-likva proporcio/(g/mL) 1:15
3.3.1.1 Influo de diversaj faktoroj sur la CMC-anstataŭiggrado en la alkaliga stadio de antaŭtraktado
1. La efiko de la alkaliga temperaturo de antaŭtraktado sur la anstataŭiga grado de CMC
Por konsideri la efikon de la alkaliga temperaturo de antaŭtraktado sur la gradon de anstataŭigo en la akirita CMC, en la kazo de fiksado de aliaj faktoroj kiel komencaj valoroj,
Sub la kondiĉoj, la efiko de la alkaliga temperaturo de antaŭtraktado sur la anstataŭiggrado de CMC estas diskutita, kaj la rezultoj estas montritaj en Fig.
Antaŭtraktado alkaliga temperaturo/℃
Efiko de antaŭtrakta alkaliga temperaturo sur CMC-anstataŭiggrado
Videblas, ke la grado de anstataŭigo de CMC pliiĝas kun la pliiĝo de la alkaliga temperaturo de antaŭtraktado, kaj la alkaliga temperaturo estas 30 °C.
La supre menciitaj gradoj de anstataŭigo malpliiĝas kun kreskanta temperaturo. Tio estas ĉar la alkaliga temperaturo estas tro malalta, kaj la molekuloj estas malpli aktivaj kaj nekapablaj
Efike detruas la kristalan areon de celulozo, kio malfaciligas la eniron de la eteriganta agento en la internon de la celulozo en la eteriganta stadio, kaj la grado de reakcio estas relative alta.
malalta, rezultante en pli malalta grado de produkta anstataŭigo. Tamen, la alkaliga temperaturo ne devus esti tro alta. Dum la temperaturo pliiĝas, sub la ago de alta temperaturo kaj forta alkalo,
Celulozo estas ema al oksidativa degenero, kaj la grado de anstataŭigo de la produkta CMC malpliiĝas.
2. Influo de antaŭtraktada alkaliniĝotempo sur CMC-anstataŭiggrado
Sub la kondiĉo ke la antaŭtraktada alkaligtemperaturo estas 30 °C kaj aliaj faktoroj estas la komencaj valoroj, la efiko de la antaŭtraktada alkaligtempo sur la CMC estas diskutita.
La efiko de anstataŭigo. Grado de anstataŭigo
Antaŭtraktado alkaliga tempo/h
Efiko de antaŭtraktada alkaliniĝotempo surCMCanstataŭiga grado
La volumpliiĝoprocezo mem estas relative rapida, sed la alkala solvaĵo bezonas certan difuztempon en la fibro.
Videblas, ke kiam la alkaligtempo estas 0,5-1,5 horoj, la anstataŭiggrado de la produkto pliiĝas kun la pliiĝo de la alkaligtempo.
La grado de anstataŭigo de la akirita produkto estis la plej alta kiam la tempo estis 1,5 horoj, kaj la grado de anstataŭigo malpliiĝis kun la pliiĝo de la tempo post 1,5 horoj. Ĉi tio povas
Eble ĉar komence de alkaligo, kun la plilongigo de la alkaliga tempo, la enfiltriĝo de alkalo en celulozon estas pli sufiĉa, tiel ke la fibro
La ĉefa strukturo estas pli malstreĉita, pliigante la eterigan agenton kaj la aktivan medion.
Afiŝtempo: 26-a de aprilo 2024