1 Sissejuhatus
Praegu on peamine tooraine, mida kasutatakse valmistamiseltselluloosi eeteron puuvill ja selle toodang väheneb ning hind tõuseb samuti;
Lisaks on inimkehale ja keskkonnale kahjulikumad ka tavaliselt kasutatavad eeterdavad ained, näiteks kloroäädikhape (väga mürgine) ja etüleenoksiid (kantserogeenne). Raamat
Selles peatükis kasutatakse toorainena teises peatükis ekstraheeritud männi tselluloosi suhtelise puhtusega üle 90% ning asendajatena naatriumkloroatsetaati ja 2-kloroetanooli.
Kasutades eeterdava ainena väga mürgist kloroäädikhapet, anioonsetkarboksümetüültselluloos (CMC), valmistati mitteioonsed hüdroksüetüültselluloos.
Tselluloos (HEC) ja segatud hüdroksüetüülkarboksümetüültselluloos (HECMC) kolm tselluloosieetrit. Üksikfaktor
Kolme tsellulooseetri valmistamistehnikaid optimeeriti katsete ja ortogonaalsete katsete abil ning sünteesitud tsellulooseetreid iseloomustati FT-IR, XRD, H-NMR jne abil.
Tselluloosi eeterdamise põhitõed
Tselluloosi eeterdamise põhimõtet saab jagada kahte ossa. Esimene osa on leelistamisprotsess, st tselluloosi leelistamisreaktsiooni ajal...
NaOH lahuses ühtlaselt dispergeeritud männi tselluloos paisub mehaanilise segamise ja vee paisumise mõjul ägedalt
Suur hulk NaOH väikeseid molekule tungis männi tselluloosi sisemusse ja reageeris glükoosi struktuuriüksuse tsükli hüdroksüülrühmadega,
Tekitab leelismetalli tselluloosi, mis on eeterdamisreaktsiooni aktiivne keskus.
Teine osa on eeterdamisprotsess, st aktiivse tsentri ja naatriumkloroatsetaadi või 2-kloroetanooli vaheline reaktsioon aluselistes tingimustes, mille tulemuseks on
Samal ajal toodavad eeterdaja naatriumkloroatsetaat ja 2-kloroetanool aluselistes tingimustes teatud määral vett.
Kõrvalreaktsioonid lahutatakse vastavalt naatriumglükolaadi ja etüleenglükooli saamiseks.
2 Männi tselluloosi kontsentreeritud leeliselisega dekristalliseerimise eeltöötlus
Esmalt valmistage deioniseeritud veega teatud kontsentratsiooniga NaOH lahus. Seejärel lisage teatud temperatuuril 2 g männikiudu.
Vitamiin lahustatakse teatud mahus NaOH lahuses, segatakse teatud aja jooksul ja seejärel filtreeritakse kasutamiseks.
Instrumendi mudeli tootja
Täppis-pH-meeter
Kollektori tüüpi konstantse temperatuuriga kuumutav magnetsegaja
Vaakumkuivatusahi
Elektrooniline kaal
Tsirkuleeriva vee tüüpi mitmeotstarbeline vaakumpump
Fourier' teisendusega infrapunaspektromeeter
Röntgendiffraktomeeter
Tuumamagnetresonantsspektromeeter
Hangzhou Aolilong Instrument Co., Ltd.
Hangzhou Huichuang Instrument Equipment Co., Ltd.
Shanghai Jinghongi eksperimentaalsete seadmete Co., Ltd.
METTLER TOLEDO Instruments (Shanghai) Co., Ltd.
Hangzhou Davidi teadus- ja haridusinstrumentide Co., Ltd.
Ameerika Thermo Fisher Co., Ltd.
Ameerika termoelektriline Šveits ARL ettevõte
Šveitsi ettevõte BRUKER
35
CMC-de ettevalmistamine
Kasutades toorainena kontsentreeritud leeliselise dekristalliseerimise teel eeltöödeldud männipuidust leelismetalli tselluloosi, lahustina etanooli ja eeterdamiseks naatriumkloroatsetaati
Suurema kuivainesisaldusega CMC valmistati leelise kaks korda lisamisega ja eeterdava aine kaks korda lisamisega. Neljakaelalise kolbi lisati 2 g männipuidust leelismetalli tselluloosi, seejärel lisati teatud kogus etanoollahustit ja segati hoolikalt 30 minutit.
umbes nii, et leelismetalli tselluloos oleks täielikult dispergeerunud. Seejärel lisage teatud kogus leeliselist ainet ja naatriumkloroatsetaati, et reageerida teatud aja jooksul teatud eeterdamistemperatuuril.
Mõne aja pärast lisatakse teist korda leeliselist ainet ja naatriumkloroatsetaati, millele järgneb eeterdamine teatud aja jooksul. Pärast reaktsiooni lõppu jahutatakse ja jahutatakse seejärel
Neutraliseerige sobiva koguse jää-äädikhappega, seejärel vaakumfiltreerige, peske ja kuivatage.
HEC-ide ettevalmistamine
Kasutades toorainena kontsentreeritud leelisega dekristalliseerimisega eeltöödeldud männipuidust leelismetalli tselluloosi, lahustina etanooli ja eeterdajana 2-kloroetanooli
Kõrgema MS-ga HEC valmistati leelise ja eeterdava aine kahekordse lisamisega. Neljakaelalisse kolbi lisati 2 g männipuidust leelismetalli tselluloosi ja teatud kogus 90% (mahuprotsent) etanooli ning segati.
Segage mõnda aega, et see täielikult hajuks, seejärel lisage teatud kogus leelist ja kuumutage aeglaselt, lisage teatud kogus 2-
Kloroetanool, eeterdati konstantsel temperatuuril teatud aja jooksul ja seejärel lisati ülejäänud naatriumhüdroksiid ja 2-kloroetanool, et eeterdamist teatud aja jooksul jätkata.
Pärast reaktsiooni lõppu neutraliseerige teatud koguse jää-äädikhappega ja filtreerige lõpuks klaasfiltriga (G3), peske ja kuivatage.
HEMCC ettevalmistamine
Kasutades punktis 3.2.3.4 valmistatud HEC-d toorainena, etanooli reaktsioonikeskkonnana ja naatriumkloroatsetaati eeterdava ainena, valmistatakse
HECMC. Spetsiifiline protsess on järgmine: võtke teatud kogus HEC-d, pange see 100 ml neljakaelalisse kolbi ja lisage seejärel teatud kogus mahtu
90% etanool, segage mehaaniliselt mõnda aega, et see täielikult hajuks, lisage pärast kuumutamist teatud kogus leelist ja lisage aeglaselt
Naatriumkloroatsetaadi eeterdamine konstantsel temperatuuril lõpeb teatud aja möödudes. Pärast reaktsiooni lõppu neutraliseerige see jää-äädikhappega ja seejärel kasutage klaasfiltrit (G3).
Pärast vaakumfiltreerimist, pesemist ja kuivatamist.
Tsellulooseetrite puhastamine
Tsellulooseetri valmistamisprotsessis tekivad sageli mõned kõrvalsaadused, peamiselt anorgaaniline sool naatriumkloriid ja mõned muud
lisandid. Tsellulooseetri kvaliteedi parandamiseks viidi saadud tsellulooseetriga läbi lihtne puhastamine. kuna need on vees
Lahustuvus on erinev, seega kasutatakse katses valmistatud kolme tsellulooseetri puhastamiseks teatud mahufraktsiooni hüdreeritud etanooli.
muutus.
Asetage teatud kvaliteediga valmistatud tsellulooseetri proov keeduklaasi, lisage teatud kogus 80% etanooli, mis on eelsoojendatud temperatuurini 60 ℃ ~ 65 ℃, ja jätkake mehaanilist segamist temperatuuril 60 ℃ ~ 65 ℃ konstantsel temperatuuril kuumutaval magnetseguril 10 ℃ minutit. Laske supernatant kuivada.
Puhtas keeduklaasis kontrollige kloriidioonide olemasolu hõbenitraadiga. Kui tekib valge sade, filtreerige see läbi klaasfiltri ja võtke tahke aine.
Korda eelnevaid samme kehaosa jaoks, kuni pärast 1 tilga AgNO3 lahuse lisamist pole filtraadis enam valget sadest, st puhastamine ja pesemine on lõppenud.
36
sisse (peamiselt reaktsiooni kõrvalsaaduse NaCl eemaldamiseks). Pärast vaakumfiltreerimist, kuivatamist, toatemperatuurini jahutamist ja kaalumist.
mass, g
Tselluloosi eetrite testimis- ja iseloomustusmeetodid
Asendusastme (DS) ja molaarse asendusastme (MS) määramine
DS-i määramine: Kõigepealt kaaluge 0,2 g (täpsusega 0,1 mg) puhastatud ja kuivatatud tsellulooseetri proovi, lahustage see
80 ml destilleeritud vett, segatakse konstantsel temperatuuril veevannis temperatuuril 30–40 °C 10 minutit. Seejärel reguleeritakse väävelhappe või NaOH lahusega.
lahuse pH-d, kuni lahuse pH on 8. Seejärel kasutage pH-meetri elektroodiga keeduklaasis väävelhappe standardlahust.
Tiitrimiseks jälgige segamise tingimustes pH-meetri näitu tiitrimise ajal, kui lahuse pH väärtus on reguleeritud 3,74-ni.
Tiitrimine lõpeb. Pange tähele sel ajal kasutatud väävelhappe standardlahuse mahtu.
Põlvkond:
Ülemiste prootonite arvu ja hüdroksüetüülrühma summa
Ülemiste prootonite arvu suhe; I7 on metüleenrühma mass hüdroksüetüülrühmal
Prootonresonantsi piigi intensiivsus; on tselluloosi glükoosiühiku 5 metiinirühma ja ühe metüleenrühma prootonresonantsi piigi intensiivsus.
Summa.
Kolme tsellulooseetri CMC, HEC ja HEECMC infrapunase iseloomustuse testimiseks kirjeldatud katsemeetodid
Seadus
3.2.4.3 XRD-test
Kolme tselluloosi eetri (CMC, HEC ja HEECMC) röntgendifraktsioonianalüüsi iseloomustustest
kirjeldatud katsemeetod.
3.2.4.4 H-NMR-i testimine
HEC H NMR spektromeetrit mõõdeti BRUKERi toodetud Avance400 H NMR spektromeetriga.
Lahust testiti vedela vesiniku NMR-spektroskoopia abil, kasutades lahustina deuteeritud dimetüülsulfoksiidi. Testisagedus oli 75,5 MHz.
Soe lahus on 0,5 ml.
3.3 Tulemused ja analüüs
3.3.1 CMC ettevalmistusprotsessi optimeerimine
Kasutades toorainena teises peatükis ekstraheeritud männi tselluloosi ja eeterdava ainena naatriumkloroatsetaati, võeti kasutusele ühefaktorilise katse meetod.
CMC valmistamisprotsessi optimeeriti ja katse algmuutujad määrati tabelis 3.3 näidatud viisil. Järgnevalt on toodud HEC valmistamisprotsess.
Kunstis erinevate tegurite analüüs.
Tabel 3.3 Algteguri väärtused
Faktori algväärtus
Eeltöötluse leelistav temperatuur / ℃ 40
Eeltöötluse leelistamise aeg/h 1
Eeltöötluse tahke-vedeliku suhe / (g/ml) 1:25
Eeltöötluse leelise kontsentratsioon/% 40
38
Esimese etapi eeterdamise temperatuur / ℃ 45
Esimese etapi eeterdamise aeg/h 1
Teise etapi eeterdamise temperatuur / ℃ 70
Teise etapi eeterdamise aeg/h 1
Baasdoos eeterdamise etapis/g 2
Eeterdava aine kogus eeterdamise etapis/g 4,3
Eeterdatud tahke ja vedela aine suhe / (g/ml) 1:15
3.3.1.1 Erinevate tegurite mõju CMC asendatuse astmele eeltöötluse leeliselise töötlemise etapis
1. Eeltöötluse leelistamise temperatuuri mõju CMC asendusastmele
Et arvestada eeltöötluse leelistamise temperatuuri mõju saadud CMC asendamise astmele, kui algväärtusteks on fikseeritud muud tegurid,
Nendes tingimustes arutatakse eeltöötluse leelistamise temperatuuri mõju CMC asendatuse astmele ja tulemused on näidatud joonisel 1.
Eeltöötluse leelistav temperatuur / ℃
Eeltöötluse leeliselise temperatuuri mõju CMC asendatuse astmele
On näha, et CMC asendamise aste suureneb eeltöötluse leeliselise temperatuuri tõustes ja leeliselise temperatuuriks on 30 °C.
Ülaltoodud asendusastmed vähenevad temperatuuri tõustes. Selle põhjuseks on liiga madal leelistamise temperatuur ning molekulid on vähem aktiivsed ja ei suuda
Tselluloosi kristallilise ala efektiivne hävitamine, mis raskendab eeterdava aine sisenemist tselluloosi sisemusse eeterdamise etapis ja reaktsiooniaste on suhteliselt kõrge.
madal, mille tulemuseks on madalam toote asendamise aste. Leelistamise temperatuur ei tohiks aga olla liiga kõrge. Temperatuuri tõustes kõrge temperatuuri ja tugeva leelise toimel
Tselluloos on altid oksüdatiivsele lagunemisele ja toote CMC asendatuse aste väheneb.
2. Eeltöötluse leelistamise aja mõju CMC asendatuse astmele
Eeldusel, et eeltöötluse leelistamise temperatuur on 30 °C ja muud tegurid on algväärtused, arutatakse eeltöötluse leelistamise aja mõju CMC-le.
Asendamise mõju. Asendusaste
Eeltöötluse leelistamise aeg/h
Eeltöötluse leeliseliseks muutmise aja mõjuCMCasendusaste
Täiteprotsess ise on suhteliselt kiire, kuid leeliselahus vajab kius teatud difusiooniaega.
On näha, et kui leelistamise aeg on 0,5–1,5 tundi, suureneb toote asendusaste leelistamise aja pikenemisega.
Saadud produkti asendusaste oli kõrgeim 1,5 tunni möödudes ja asendusaste vähenes aja pikenedes pärast 1,5 tundi. See võib
See võib olla tingitud sellest, et leelistamise alguses, leelistamise aja pikenedes, on leelise imbumine tselluloosi piisavam, nii et kiudained
Põhistruktuur on lõdvestunum, suurendades eeterdava aine ja aktiivse keskkonna hulka
Postituse aeg: 26. aprill 2024