۱ مقدمه
در حال حاضر، ماده اولیه اصلی مورد استفاده در تهیهسلولز اترپنبه است، و تولید آن رو به کاهش است، و قیمت آن نیز رو به افزایش است؛
علاوه بر این، عوامل اتری کننده رایج مانند اسید کلرواستیک (بسیار سمی) و اکسید اتیلن (سرطان زا) نیز برای بدن انسان و محیط زیست مضرتر هستند. کتاب
در این فصل، سلولز کاج با خلوص نسبی بیش از ۹۰٪ استخراجشده در فصل دوم به عنوان ماده اولیه و سدیم کلرواستات و ۲-کلرواتانول به عنوان جایگزین استفاده میشوند.
استفاده از اسید کلرو استیک بسیار سمی به عنوان عامل اتری کننده، آنیونیکربوکسی متیل سلولز (CMC)، هیدروکسی اتیل سلولز غیر یونی تهیه شد.
سلولز (HEC) و هیدروکسی اتیل کربوکسی متیل سلولز مخلوط (HECMC) سه اتر سلولز. تک عاملی
تکنیکهای تهیه سه اتر سلولز با استفاده از آزمایشها و آزمایشهای متعامد بهینه شدند و اتر سلولز سنتز شده با FT-IR، XRD، H-NMR و غیره مشخص شدند.
اصول اتری شدن سلولز
اصل اتری شدن سلولز را میتوان به دو بخش تقسیم کرد. بخش اول فرآیند قلیایی شدن است، یعنی در طول واکنش قلیایی شدن سلولز،
سلولز کاج که به طور یکنواخت در محلول NaOH پراکنده شده است، تحت اثر هم زدن مکانیکی و با انبساط آب به شدت متورم میشود.
مقدار زیادی از مولکولهای کوچک NaOH به داخل سلولز کاج نفوذ کردند و با گروههای هیدروکسیل روی حلقه واحد ساختاری گلوکز واکنش دادند.
سلولز قلیایی، مرکز فعال واکنش اتری شدن، را تولید میکند.
بخش دوم فرآیند اتری شدن است، یعنی واکنش بین مرکز فعال و سدیم کلرواستات یا ۲-کلرواتانول در شرایط قلیایی که منجر به
همزمان، عامل اتری کننده سدیم کلرواستات و ۲-کلرواتانول نیز در شرایط قلیایی، درجه خاصی از آب تولید میکنند.
واکنشهای جانبی به ترتیب منجر به تولید سدیم گلیکولات و اتیلن گلیکول میشوند.
۲ پیش تیمار تبلورزدایی قلیایی غلیظ سلولز کاج
ابتدا، محلول NaOH با غلظت مشخصی را با آب دیونیزه تهیه کنید. سپس، در دمای معین، 2 گرم فیبر کاج
ویتامین در حجم مشخصی از محلول NaOH حل میشود، برای مدتی هم زده میشود و سپس برای استفاده فیلتر میشود.
سازنده مدل ابزار
pH متر دقیق
همزن مغناطیسی با گرمایش دمای ثابت از نوع کلکتوری
کوره خشک کردن تحت خلاء
تعادل الکترونیکی
پمپ خلاء چند منظوره از نوع آب در گردش
طیفسنج مادون قرمز تبدیل فوریه
پراشسنج اشعه ایکس
طیفسنج رزونانس مغناطیسی هستهای
شرکت ابزار دقیق هانگژو آئولیلونگ
شرکت تجهیزات ابزار دقیق هانگژو هویچوانگ
شرکت تجهیزات آزمایشگاهی شانگهای جینگهونگ
شرکت متلر تولدو اینسترومنتس (شانگهای)
شرکت ابزار دقیق علمی و آموزشی هانگژو دیوید
شرکت آمریکایی ترمو فیشر
شرکت ARL سوئیس شرکت آمریکایی ترموالکتریک
شرکت سوئیسی BRUKER
35
آماده سازی CMC ها
استفاده از سلولز قلیایی چوب کاج پیش تیمار شده با تبلورزدایی قلیایی غلیظ به عنوان ماده اولیه، استفاده از اتانول به عنوان حلال و استفاده از کلرواستات سدیم به عنوان اتری سازی
CMC با DS بالاتر با دو بار افزودن قلیا و دو بار افزودن عامل اتری تهیه شد. 2 گرم سلولز قلیایی چوب کاج را به بالن چهار دهانه اضافه کنید، سپس حجم مشخصی از حلال اتانول را اضافه کنید و به مدت 30 دقیقه خوب هم بزنید.
حدوداً، به طوری که سلولز قلیایی کاملاً پراکنده شود. سپس مقدار مشخصی از عامل قلیایی و کلرواستات سدیم را اضافه کنید تا برای مدت زمانی در دمای اتری شدن خاص واکنش دهند.
پس از گذشت زمان، برای بار دوم عامل قلیایی و کلرواستات سدیم اضافه شده و به دنبال آن برای مدتی اتریسازی انجام میشود. پس از پایان واکنش، خنک شده و سپس ...
با مقدار مناسبی از اسید استیک گلاسیال خنثی کنید، سپس با مکش فیلتر کنید، بشویید و خشک کنید.
تهیه HEC ها
با استفاده از سلولز قلیایی چوب کاج پیش تیمار شده با تبلورزدایی قلیایی غلیظ به عنوان ماده اولیه، اتانول به عنوان حلال و 2-کلرواتانول به عنوان اتری سازی
HEC با MS بالاتر با اضافه کردن دو بار قلیا و دو بار عامل اتری کننده تهیه شد. 2 گرم سلولز قلیایی چوب کاج را به یک بالن چهار دهانه اضافه کنید و حجم مشخصی از اتانول 90٪ (کسر حجمی) اضافه کنید، هم بزنید.
برای مدتی هم بزنید تا کاملاً پراکنده شود، سپس مقدار مشخصی از قلیا اضافه کنید و به آرامی گرم کنید، حجم مشخصی از 2- اضافه کنید
کلرواتانول، برای مدت زمانی در دمای ثابت اتری شد و سپس هیدروکسید سدیم باقی مانده و 2-کلرواتانول اضافه شد تا اتری شدن برای مدت زمانی ادامه یابد.
پس از اتمام واکنش، با مقدار مشخصی از اسید استیک گلاسیال خنثی کنید و در نهایت با فیلتر شیشهای (G3) فیلتر کنید، بشویید و خشک کنید.
آماده سازی HEMCC
با استفاده از HEC تهیه شده در بند 3.2.3.4 به عنوان ماده اولیه، اتانول به عنوان محیط واکنش و سدیم کلرواستات به عنوان عامل اتری کننده، ...
HECMC. فرآیند خاص این است: مقدار مشخصی از HEC را بردارید، آن را در یک بالن چهار دهانه ۱۰۰ میلیلیتری بریزید و سپس مقدار مشخصی از حجم را به آن اضافه کنید.
اتانول ۹۰٪، برای مدتی به صورت مکانیکی هم بزنید تا کاملاً پراکنده شود، پس از گرم کردن مقدار مشخصی قلیا اضافه کنید و به آرامی اضافه کنید
کلرواستات سدیم، اتری شدن در دمای ثابت پس از مدتی به پایان میرسد. پس از اتمام واکنش، آن را با اسید استیک گلاسیال خنثی کنید تا خنثی شود، سپس از فیلتر شیشهای (G3) استفاده کنید.
پس از فیلتراسیون مکش، شستشو و خشک کردن.
خالصسازی اترهای سلولزی
در فرآیند تهیه اتر سلولز، اغلب برخی محصولات جانبی تولید میشوند، که عمدتاً نمک معدنی سدیم کلرید و برخی دیگر ...
ناخالصیها. به منظور بهبود کیفیت اتر سلولز، خالصسازی سادهای روی اتر سلولز بهدستآمده انجام شد. زیرا آنها در آب هستند
حلالیتهای متفاوتی وجود دارد، بنابراین در این آزمایش از کسر حجمی مشخصی از اتانول هیدراته برای خالصسازی سه اتر سلولزی تهیه شده استفاده میشود.
تغییر دهید.
نمونه اتر سلولز تهیه شده با کیفیت مشخص را در یک بشر بریزید، مقدار مشخصی اتانول ۸۰٪ که از قبل تا دمای ۶۰ تا ۶۵ درجه سانتیگراد گرم شده است را به آن اضافه کنید و به مدت ۱۰ دقیقه با همزن مغناطیسی در دمای ۶۰ تا ۶۵ درجه سانتیگراد هم بزنید. محلول رویی را برای خشک شدن نگه دارید.
در یک بشر تمیز، از نیترات نقره برای بررسی یونهای کلرید استفاده کنید. اگر رسوب سفید رنگی وجود داشت، آن را از صافی شیشهای عبور دهید و جامد را بردارید.
مراحل قبلی را برای قسمت بدن تکرار کنید، تا زمانی که پس از اضافه کردن ۱ قطره محلول AgNO3، رسوب سفید رنگی در محلول صاف شده باقی نماند، یعنی خالصسازی و شستشو کامل شده باشد.
36
(عمدتاً برای حذف محصول جانبی واکنش، NaCl). پس از مکش، فیلتراسیون، خشک کردن، خنک کردن تا دمای اتاق و وزن کردن.
جرم، گرم
روشهای آزمایش و توصیف اترهای سلولزی
تعیین درجه جانشینی (DS) و درجه جانشینی مولی (MS)
تعیین DS: ابتدا 0.2 گرم (با دقت 0.1 میلیگرم) از نمونه اتر سلولز خالص و خشک شده را وزن کنید، آن را در ... حل کنید.
۸۰ میلیلیتر آب مقطر، به مدت ۱۰ دقیقه در حمام آب با دمای ثابت ۳۰ تا ۴۰ درجه سانتیگراد هم زده شود. سپس با محلول اسید سولفوریک یا محلول NaOH تنظیم شود.
pH محلول را تا زمانی که pH محلول به ۸ برسد، تنظیم کنید. سپس در یک بشر مجهز به الکترود pH متر، از محلول استاندارد اسید سولفوریک استفاده کنید.
برای تیتراسیون، تحت شرایط هم زدن، هنگام تیتراسیون، هنگامی که مقدار pH محلول روی ۳.۷۴ تنظیم شد، عدد pH متر را مشاهده کنید.
تیتراسیون پایان مییابد. حجم محلول استاندارد اسید سولفوریک مورد استفاده در این زمان را یادداشت کنید.
نسل:
مجموع اعداد پروتون بالایی و گروه هیدروکسی اتیل
نسبت تعداد پروتونهای بالایی؛ I7 جرم گروه متیلن روی گروه هیدروکسی اتیل است
شدت پیک رزونانس پروتون؛ شدت پیک رزونانس پروتون ۵ گروه متین و یک گروه متیلن روی واحد گلوکز سلولز است
جمع.
روشهای آزمایش شرح داده شده برای آزمایش تعیین مشخصات مادون قرمز سه اتر سلولز CMC، HEC و HEECMC
قانون
۳.۲.۴.۳ آزمایش XRD
آزمایش مشخصهیابی آنالیز پراش پرتو ایکس برای سه اتر سلولز CMC، HEC و HEECMC
روش آزمایش شرح داده شده
۳.۲.۴.۴ آزمایش H-NMR
طیفسنج H NMR مربوط به HEC با استفاده از طیفسنج Avance400 H NMR ساخت شرکت BRUKER اندازهگیری شد.
با استفاده از دی متیل سولفوکسید دوتره به عنوان حلال، محلول با طیفسنجی NMR هیدروژن مایع آزمایش شد. فرکانس آزمایش 75.5 مگاهرتز بود.
گرم، محلول 0.5 میلی لیتر است.
۳.۳ نتایج و تحلیل
۳.۳.۱ بهینهسازی فرآیند تهیه CMC
با استفاده از سلولز کاج استخراج شده در فصل دوم به عنوان ماده اولیه و با استفاده از کلرواستات سدیم به عنوان عامل اتری کننده، روش آزمایش تک عاملی اتخاذ شد.
فرآیند تهیه CMC بهینه شد و متغیرهای اولیه آزمایش مطابق جدول 3.3 تنظیم شدند. فرآیند تهیه HEC به شرح زیر است:
در هنر، تحلیل عوامل مختلف.
جدول ۳.۳ مقادیر اولیه فاکتور
مقدار اولیه فاکتور
دمای قلیایی سازی قبل از درمان / ℃ 40
زمان قلیایی سازی پیش تصفیه بر ساعت ۱
نسبت جامد به مایع پیش تصفیه / (گرم در میلی لیتر) 1:25
غلظت قلیا قبل از تصفیه /٪ 40
38
دمای اتریفیکاسیون مرحله اول / ℃ 45
زمان اتری شدن مرحله اول/ساعت ۱
دمای اتریفیکاسیون مرحله دوم / ℃ 70
زمان اتری شدن مرحله دوم/ساعت ۱
دوز پایه در مرحله اتری شدن/گرم 2
مقدار عامل اتری کننده در مرحله اتری شدن بر گرم ۴.۳
نسبت جامد-مایع اتری شده/(گرم/میلیلیتر) ۱:۱۵
۳.۳.۱.۱ تأثیر عوامل مختلف بر درجه جایگزینی CMC در مرحله قلیاییسازی پیش تصفیه
۱. تأثیر دمای قلیاییسازی پیش تصفیه بر درجه جایگزینی CMC
به منظور بررسی تأثیر دمای قلیاییسازی پیش تصفیه بر میزان جایگزینی در CMC بدست آمده، در صورت ثابت نگه داشتن سایر عوامل به عنوان مقادیر اولیه،
تحت این شرایط، تأثیر دمای قلیاییسازی پیشفرآوری بر درجه جایگزینی CMC مورد بحث قرار گرفته و نتایج در شکل 1 نشان داده شده است.
دمای قلیایی سازی قبل از درمان / ℃
تأثیر دمای قلیاییسازی پیش تصفیه بر درجه جایگزینی CMC
مشاهده میشود که درجه جایگزینی CMC با افزایش دمای قلیاییسازی پیش تصفیه افزایش مییابد و دمای قلیاییسازی 30 درجه سانتیگراد است.
درجات جانشینی فوق با افزایش دما کاهش مییابد. این به این دلیل است که دمای قلیایی شدن خیلی پایین است و مولکولها فعالیت کمتری دارند و قادر به ... نیستند.
به طور موثری ناحیه کریستالی سلولز را از بین ببرید، که باعث میشود عامل اتری کننده در مرحله اتری شدن وارد قسمت داخلی سلولز نشود و درجه واکنش نسبتاً زیاد باشد.
کم است و در نتیجه درجه جایگزینی محصول کمتر است. با این حال، دمای قلیایی شدن نباید خیلی بالا باشد. با افزایش دما، تحت تأثیر دمای بالا و قلیای قوی،
سلولز مستعد تخریب اکسیداتیو است و درجه جایگزینی CMC محصول کاهش مییابد.
۲. تأثیر زمان قلیاییسازی پیش تصفیه بر درجه جایگزینی CMC
تحت شرایطی که دمای قلیاسازی پیش تصفیه 30 درجه سانتیگراد باشد و سایر عوامل مقادیر اولیه باشند، تأثیر زمان قلیاسازی پیش تصفیه بر غلظت بحرانی میسل مورد بحث قرار میگیرد.
اثر جایگزینی. درجه جایگزینی
زمان قلیایی سازی پیش تصفیه بر ساعت
تأثیر زمان قلیاییسازی پیش تصفیه برسی ام سیدرجه جایگزینی
فرآیند حجیم شدن به خودی خود نسبتاً سریع است، اما محلول قلیایی به زمان انتشار مشخصی در فیبر نیاز دارد.
مشاهده میشود که وقتی زمان قلیایی شدن 0.5 تا 1.5 ساعت باشد، درجه جایگزینی محصول با افزایش زمان قلیایی شدن افزایش مییابد.
درجه جایگزینی محصول بهدستآمده زمانی که زمان ۱.۵ ساعت بود، بالاترین مقدار را داشت و درجه جایگزینی با افزایش زمان پس از ۱.۵ ساعت کاهش یافت. این میتواند
ممکن است به این دلیل باشد که در ابتدای قلیایی شدن، با طولانی شدن زمان قلیایی شدن، نفوذ قلیا به سلولز به اندازه کافی انجام میشود، به طوری که فیبر
ساختار اولیه آرامتر است و عامل اتری کننده و محیط فعال را افزایش میدهد.
زمان ارسال: ۲۶ آوریل ۲۰۲۴