1 Sarrera
Gaur egun, prestatzeko erabiltzen den lehengai nagusiazelulosa eterkotoia da, eta haren ekoizpena gutxitzen ari da, eta prezioa ere igotzen ari da;
Gainera, ohiko eterifikatzaile agenteak, hala nola azido kloroazetikoa (oso toxikoa) eta etileno oxidoa (kartzinogenoa), kaltegarriagoak dira gizakiaren gorputzarentzat eta ingurumenarentzat. Liburua
Kapitulu honetan, bigarren kapituluan erauzitako % 90etik gorako purutasun erlatiboa duen pinu-zelulosa erabiltzen da lehengai gisa, eta sodio kloroazetatoa eta 2-kloroetanola ordezko gisa.
Azido kloroazetiko oso toxikoa eterifikatzaile agente anioniko gisa erabiltzeakarboximetil zelulosa (CMC), hidroxietil zelulosa ez-ionikoa prestatu zen.
Zelulosa (HEC) eta hidroxietil karboximetil zelulosa mistoa (HECMC) hiru zelulosa eter. faktore bakarra
Hiru zelulosa eterrek prestatzeko teknikak esperimentuen eta esperimentu ortogonalen bidez optimizatu ziren, eta sintetizatutako zelulosa eterrak FT-IR, XRD, H-NMR eta abarren bidez karakterizatu ziren.
Zelulosa eterifikazioaren oinarriak
Zelulosa eterifikazioaren printzipioa bi zatitan bana daiteke. Lehenengo zatia alkalizazio prozesua da, hau da, zelulosaren alkalizazio erreakzioan zehar,
NaOH disoluzioan uniformeki barreiatuta, pinu-zelulosa bortizki puzten da irabiatze mekanikoaren eraginpean, eta uraren hedapenarekin.
NaOH molekula txiki kopuru handia pinu-zelulosa barrualdean sartu zen, eta glukosa egitura-unitatearen eraztuneko hidroxilo taldeekin erreakzionatu zuen.
Zelulosa alkalinoa sortzen du, eterifikazio erreakzioaren gune aktiboa.
Bigarren zatia eterifikazio prozesua da, hau da, zentro aktiboaren eta sodio kloroazetatoaren edo 2-kloroetanolaren arteko erreakzioa baldintza alkalinoetan, eta ondorioz
Aldi berean, sodio kloroazetato eterifikatzaile agenteak eta 2-kloroetanolak ere ur maila jakin bat sortuko dute baldintza alkalinoetan.
Albo-erreakzioak ebazten dira sodio glikolatoa eta etilen glikola sortzeko, hurrenez hurren.
2 Pinu-zelulosa alkali-deskristalizazio kontzentratuaren aurretratamendua
Lehenik eta behin, prestatu NaOH disoluzio kontzentrazio jakin bat ur desionizatuarekin. Ondoren, tenperatura jakin batean, prestatu 2 g pinu zuntz.
Bitamina NaOH disoluzio bolumen jakin batean disolbatzen da, denbora batez irabiatzen da eta gero iragazi egiten da erabiltzeko.
Tresna Modeloaren Fabrikatzailea
pH neurgailu zehatza
Kolektore motako tenperatura konstanteko berogailu magnetiko irabiagailua
Hutsean lehortzeko labea
Balantza elektronikoa
Ur zirkulatzaile motako huts-ponpa multiusos
Fourier Transformatuko Infragorri Espektrometroa
X izpien difraktometroa
Erresonantzia Magnetiko Nuklearreko Espektrometroa
Hangzhou Aolilong Instrumentu Kooperatiba, Ltd.
Hangzhou Huichuang Instrumentu Ekipamenduen Enpresa, Ltd.
Shanghai Jinghong Ekipamendu Esperimentaleko Ko., Ltd.
METTLER TOLEDO Instruments (Shanghai) Co., Ltd.
Hangzhou David Zientzia eta Hezkuntza Tresna Kooperatiba, Ltd.
American Thermo Fisher Co., Ltd.
Amerikako Suitza Termoelektrikoko ARL Enpresa
BRUKER Suitzako enpresa
35
CMCen prestaketa
Alkali deskristalizazio kontzentratu bidez aldez aurretik tratatutako pinu-egurrezko alkali-zelulosa lehengai gisa erabiliz, etanola disolbatzaile gisa eta sodio kloroazetatoa eterifikazio gisa erabiliz.
DS handiagoa duen CMC prestatu zen alkalia bi aldiz eta eterifikatzaile-agentea bi aldiz gehituz. Gehitu 2 g pinu-egurrezko alkali-zelulosa lau lepoko matrazean, ondoren gehitu etanol disolbatzaile bolumen jakin bat eta ondo nahastu 30 minutuz.
inguru, alkali zelulosa guztiz sakabanatuta egon dadin. Ondoren, gehitu alkali agente kantitate jakin bat eta sodio kloroazetatoa denbora batez erreakzionatzeko eterifikazio tenperatura jakin batean
Denbora igaro ondoren, bigarren aldiz gehitu agente alkalinoa eta sodio kloroazetatoa, eta ondoren eterifikazioa denbora batez. Erreakzioa amaitutakoan, hoztu eta hoztu, eta gero
Neutralizatu azido azetiko glaziar kantitate egokiarekin, ondoren xurgatu iragazkia, garbitu eta lehortu.
HECen prestaketa
Pinu-egurrezko alkali-zelulosa alkali kontzentratuarekin aurrez tratatua lehengai gisa, etanola disolbatzaile gisa eta 2-kloroetanola eterifikazio gisa erabiliz.
MS handiagoa duen HECa alkalia bi aldiz eta eterifikatzaile-agentea bi aldiz gehituz prestatu zen. Gehitu 2 g pinu-egurrezko alkali-zelulosa lau lekoko matraze batean, eta gehitu % 90eko (bolumen-frakzioa) etanol bolumen jakin bat, nahastu.
Irabiatu denbora batez guztiz sakabanatu arte, ondoren gehitu alkali kopuru jakin bat eta poliki-poliki berotu, gehitu 2- bolumen jakin bat
Kloroetanola, tenperatura konstantean eterifikatu zen denbora-tarte batez, eta ondoren gainerako sodio hidroxidoa eta 2-kloroetanola gehitu ziren eterifikazioa denbora-tarte batez jarraitzeko. tratatu
Erreakzioa amaitutakoan, neutralizatu azido azetiko glaziar kantitate jakin batekin, eta azkenik iragazi beirazko iragazki batekin (G3), garbitu eta lehortu.
HEMCCren prestaketa
3.2.3.4-an prestatutako HEC lehengai gisa, etanola erreakzio-ingurune gisa eta sodio kloroazetatoa eterifikatzaile gisa erabiliz prestatzeko
HECMC. Prozesu zehatza hau da: hartu HEC kantitate jakin bat, jarri 100 ml-ko lau lepoko matraze batean, eta gero gehitu bolumen jakin bat.
% 90eko etanola, mekanikoki irabiatu denbora batez guztiz sakabanatu arte, berotu ondoren alkali kopuru jakin bat gehitu eta poliki-poliki gehitu
Sodio kloroazetatoa, tenperatura konstantean eterifikazioa denbora tarte baten ondoren amaitzen da. Erreakzioa amaitutakoan, neutralizatu azido azetiko glaziarrarekin neutralizatzeko, eta ondoren erabili beirazko iragazki bat (G3)
Xurgapen bidezko iragazketa, garbiketa eta lehortzea egin ondoren.
Zelulosa eterraren purifikazioa
Zelulosa eterra prestatzeko prozesuan, azpiproduktu batzuk sortzen dira maiz, batez ere sodio kloruro gatz ez-organikoa eta beste batzuk.
ezpurutasunak. Zelulosa eterraren kalitatea hobetzeko, lortutako zelulosa eterraren arazketa sinplea egin zen. uretan daudelako
Disolbagarritasun desberdinak daude, beraz, esperimentuak etanol hidratatuaren bolumen-frakzio jakin bat erabiltzen du prestatutako hiru zelulosa eterrak purifikatzeko.
aldaketa.
Jarri kalitate jakin batekin prestatutako zelulosa eter lagina beaker batean, gehitu % 80ko etanol kantitate jakin bat, 60 ℃ ~ 65 ℃-ra berotuta, eta mantendu irabiaketa mekanikoa 60 ℃ ~ 65 ℃-tan tenperatura konstanteko irabiagailu magnetiko batean 10 ℃-z. minutuz. Hartu gainnatzailea lehortzeko.
Beaker garbi batean, erabili zilar nitratoa kloruro ioien bila. Prezipitatu zuri bat badago, iragazi beirazko iragazki batetik eta hartu solidoa.
Errepikatu aurreko urratsak gorputz-zatiarekin, AgNO3 disoluzio tanta bat gehitu ondoren iragazkiak prezipitatu zuririk izan ez arte, hau da, purifikazioa eta garbiketa amaitu arte.
36
(batez ere erreakzio azpiproduktua den NaCl kentzeko). Xurgapen bidezko iragazketa, lehortzea, giro-tenperaturara hoztea eta pisatzea egin ondoren.
masa, g.
Zelulosa Eterrak Probatzeko eta Karakterizatzeko Metodoak
Ordezkapen-mailaren (DS) eta ordezkapen-maila molarraren (MS) zehaztapena
DSaren zehaztapena: Lehenik eta behin, pisatu 0,2 g (0,1 mg-ko zehaztasunarekin) zelulosa eter purifikatu eta lehortuaren laginaren, disolbatu
80 ml ur destilatu, tenperatura konstanteko ur-bainuan nahastu 30 ℃ ~ 40 ℃-tan 10 minutuz. Ondoren, azido sulfuriko disoluzioarekin edo NaOH disoluzioarekin doitu.
disoluzioaren pHa 8 izan arte. Ondoren, pH neurgailu elektrodoa duen ontzi batean, azido sulfurikoaren disoluzio estandar bat erabili.
Titratzeko, irabiatzean, pH-metroaren irakurketa behatu titratzen ari zaren bitartean, disoluzioaren pH balioa 3,74ra doitzen denean.
Titrazioa amaitzen da. Kontuan hartu une honetan erabilitako azido sulfurikoaren disoluzio estandarraren bolumena.
Belaunaldia:
Goiko protoi zenbakien eta hidroxietil taldearen batura
Goiko protoien kopuruaren arteko erlazioa; I7 hidroxietil taldeko metileno taldearen masa da
Protoi erresonantzia gailurraren intentsitatea; zelulosa glukosa unitatean dauden 5 metina talderen eta metileno talde baten protoi erresonantzia gailurraren intentsitatea da.
Batuketa.
CMC, HEC eta HEECMC zelulosa eterraren infragorri bidezko karakterizazio-probetarako deskribatutako proba-metodoak
Zuzenbidea
3.2.4.3 XRD proba
X izpien difrakzio-analisiaren hiru zelulosa eteren karakterizazio-proba: CMC, HEC eta HEECMC
deskribatutako proba-metodoa.
3.2.4.4 H-NMR probak
HEC-ren H NMR espektrometroa BRUKER-ek ekoitzitako Avance400 H NMR espektrometroarekin neurtu zen.
Dimetil sulfoxido deuteratua disolbatzaile gisa erabiliz, disoluzioa hidrogeno likidoaren NMR espektroskopia bidez aztertu zen. Proba-maiztasuna 75,5 MHz-koa izan zen.
Berotu, disoluzioa 0,5 ml-koa da.
3.3 Emaitzak eta analisia
3.3.1 CMC prestaketa prozesuaren optimizazioa
Bigarren kapituluan ateratako pinu-zelulosa lehengai gisa erabiliz, eta sodio kloroazetatoa eterifikatzaile gisa erabiliz, faktore bakarreko esperimentuaren metodoa hartu zen.
CMCren prestaketa prozesua optimizatu zen, eta esperimentuaren hasierako aldagaiak 3.3 taulan agertzen den bezala ezarri ziren. Jarraian, HECren prestaketa prozesua azaltzen da.
Artean, hainbat faktoreren azterketa.
3.3 taula Hasierako faktoreen balioak
Faktorea Hasierako balioa
Aurretratamenduko alkalinizazio tenperatura/℃ 40
Aurretratamenduko alkalizazio denbora/h 1
Aurretratamenduko solido-likido erlazioa/(g/mL) 1:25
Aurretratamenduko lixiba-kontzentrazioa/% 40
38
Lehen faseko eterifikazio tenperatura/℃ 45
Lehen faseko eterifikazio denbora/h 1
Bigarren faseko eterifikazio tenperatura/℃ 70
Bigarren faseko eterifikazio denbora/h 1
Oinarrizko dosia eterifikazio fasean/g 2
Eterifikazio-fasean dagoen eterifikatzaile-agentearen kantitatea/g 4,3
Solido-likido eterifikatuaren erlazioa/(g/mL) 1:15
3.3.1.1 Hainbat faktoreren eragina CMC ordezkapen mailan aurretratamenduko alkalizazio fasean
1. Aurretratamenduko alkalizazio-tenperaturaren eragina CMCren ordezkapen-mailan
Aurretratamenduko alkalizazio-tenperaturak lortutako CMC-an ordezkapen-mailan duen eragina aztertzeko, beste faktore batzuk hasierako balio gisa finkatzen badira,
Baldintza hauetan, aurretratamenduko alkalizazio-tenperaturak CMC ordezkapen-mailan duen eragina aztertzen da, eta emaitzak 1. irudian erakusten dira.
Aurretratamenduko alkalinizazio tenperatura/℃
Aurretratamenduko alkalinizazio-tenperaturaren eragina CMC ordezkapen-mailan
Ikus daiteke CMC-ren ordezkapen-maila handitzen dela aurretratamenduko alkalizazio-tenperatura handitzen den heinean, eta alkalizazio-tenperatura 30 °C-koa dela.
Goian aipatutako ordezkapen-mailak gutxitzen dira tenperatura handitzen den heinean. Hau gertatzen da alkalinizazio-tenperatura baxuegia delako, eta molekulak ez direlako hain aktiboak eta ezin direlako gai
Zelulosa kristalinoaren eremua eraginkortasunez suntsitzen du, eta horrek zaildu egiten du eterifikatzaile agenteak zelulosaren barrualdera sartzea eterifikazio fasean, eta erreakzio maila nahiko altua da.
baxua, eta ondorioz produktuen ordezkapen maila txikiagoa da. Hala ere, alkalizazio tenperatura ez da oso altua izan behar. Tenperatura igotzen den heinean, tenperatura altuaren eta alkali sendoaren eraginpean,
Zelulosa degradazio oxidatiborako joera du, eta CMC produktuaren ordezkapen maila gutxitzen da.
2. Aurretratamenduko alkalizazio-denboraren eragina CMC ordezkapen-mailan
Aurretratamenduko alkalizazio-tenperatura 30 °C-koa denean eta beste faktore batzuk hasierako balioak direnean, aurretratamenduko alkalizazio-denborak CMC-n duen eragina aztertzen da.
Ordezkapenaren eragina. Ordezkapen maila
Aurretratamenduko alkalizazio denbora/h
Aurretratamenduko alkalizazio-denboraren eraginaCMCordezkapen maila
Bolumen handitze-prozesua bera nahiko azkarra da, baina alkali-disoluzioak difusio-denbora jakin bat behar du zuntzan.
Ikus daiteke alkalizazio-denbora 0,5-1,5 ordukoa denean, produktuaren ordezkapen-maila handitzen dela alkalizazio-denbora handitzen den heinean.
Lortutako produktuaren ordezkapen-maila altuena izan zen denbora 1,5 ordukoa zenean, eta ordezkapen-maila gutxitu egin zen denbora handitu ahala 1,5 ordu igaro ondoren. Honek
Baliteke alkalizazio-denbora luzatzean, alkaliaren infiltrazioa zelulosara nahikoa delako, eta horrela zuntza...
Egitura nagusia lasaiagoa da, eterifikatzaile agentea eta ingurune aktiboa handituz.
Argitaratze data: 2024ko apirilaren 26a