1 Uvod
Trenutno, glavna sirovina koja se koristi u pripremicelulozni eterje pamuk, a njegova proizvodnja opada, a cijena također raste;
Štoviše, često korištena eterificirajuća sredstva poput kloroctene kiseline (vrlo otrovna) i etilen oksida (kancerogena) također su štetnija za ljudski organizam i okoliš. Knjiga
U ovom poglavlju, borova celuloza relativne čistoće veće od 90% ekstrahirana u drugom poglavlju koristi se kao sirovina, a natrijev kloroacetat i 2-kloroetanol koriste se kao zamjene.
Korištenje visokotoksične kloroctene kiseline kao eterificirajućeg sredstva, anionskekarboksimetil celuloza (CMC), pripremljena je neionska hidroksietil celuloza.
Celuloza (HEC) i miješana hidroksietil karboksimetil celuloza (HECMC) tri celulozna etera. Jedan faktor
Tehnike pripreme triju celuloznih etera optimizirane su pomoću eksperimenata i ortogonalnih eksperimenata, a sintetizirani celulozni eteri karakterizirani su FT-IR, XRD, H-NMR itd.
Osnove eterifikacije celuloze
Princip eterifikacije celuloze može se podijeliti u dva dijela. Prvi dio je proces alkalizacije, odnosno tijekom reakcije alkalizacije celuloze,
Ravnomjerno dispergirana u otopini NaOH, borova celuloza snažno bubri pod djelovanjem mehaničkog miješanja i širenjem vode
Velika količina malih molekula NaOH prodrla je u unutrašnjost borove celuloze i reagirala s hidroksilnim skupinama na prstenu strukturne jedinice glukoze,
Generira alkalnu celulozu, aktivno središte reakcije eterifikacije.
Drugi dio je proces eterifikacije, odnosno reakcija između aktivnog centra i natrijevog kloroacetata ili 2-kloroetanola u alkalnim uvjetima, što rezultira
Istovremeno, eterificirajuće sredstvo natrijev kloroacetat i 2-kloroetanol također će proizvesti određenu količinu vode u alkalnim uvjetima.
Nuspojave se razdvajaju stvaranjem natrijevog glikolata i etilen glikola.
2. Predobrada borove celuloze koncentriranom lužinom za dekristalizaciju
Prvo pripremite određenu koncentraciju otopine NaOH s deioniziranom vodom. Zatim, na određenoj temperaturi, 2 g borovih vlakana
Vitamin se otopi u određenom volumenu otopine NaOH, miješa određeno vrijeme, a zatim filtrira za upotrebu.
Proizvođač modela instrumenta
Precizni pH metar
Kolektorska magnetska miješalica s konstantnom temperaturom grijanja
Vakuumska sušilica
Elektronička vaga
Višenamjenska vakuumska pumpa s cirkulacijskom vodom
Infracrveni spektrometar s Fourierovom transformacijom
Rendgenski difraktometar
Spektrometar nuklearne magnetske rezonancije
Hangzhou Aolilong Instrument Co., Ltd.
Hangzhou Huichuang Instrument Equipment Co., Ltd.
Šangajska tvrtka za eksperimentalnu opremu Jinghong, d.o.o.
METTLER TOLEDO Instruments (Shanghai) Co., Ltd.
Hangzhou David Znanstveno-obrazovni instrumenti d.o.o.
American Thermo Fisher Co., Ltd.
Američka termoelektrična švicarska tvrtka ARL
Švicarska tvrtka BRUKER
35
Priprema CMC-a
Korištenje alkalne celuloze od borovog drva prethodno obrađene dekristalizacijom koncentriranog alkalija kao sirovine, korištenje etanola kao otapala i korištenje natrijevog kloroacetata za eterifikaciju
CMC s višim DS pripremljen je dvostrukim dodavanjem alkalije i dvostrukim eterificirajućim sredstvom. U tikvicu s četiri vrata dodajte 2 g alkalne celuloze od borovog drva, zatim dodajte određeni volumen etanola i dobro miješajte 30 minuta.
otprilike, tako da se alkalna celuloza potpuno dispergira. Zatim se doda određena količina alkalnog sredstva i natrijevog kloroacetata da reagiraju određeno vrijeme na određenoj temperaturi eterifikacije.
Nakon vremena, drugi put se dodaje lužnato sredstvo i natrijev kloroacetat, nakon čega slijedi eterifikacija tijekom određenog vremena. Nakon što je reakcija završena, ohladite i ohladite, zatim
Neutralizirati odgovarajućom količinom ledene octene kiseline, zatim odsisati, isprati i osušiti.
Priprema HEC-ova
Korištenje alkalne celuloze od borovog drva prethodno obrađene koncentriranom alkalnom dekristalizacijom kao sirovine, etanola kao otapala i 2-kloroetanola za eterifikaciju
HEC s višim MS-om pripremljen je dvostrukim dodavanjem alkalije i dvostrukim eterificirajućim sredstvom. U tikvicu s četiri grla dodati 2 g alkalne celuloze od borovog drva, dodati određeni volumen 90%-tnog (volumni udio) etanola i promiješati.
Miješajte neko vrijeme dok se potpuno ne dispergira, zatim dodajte određenu količinu lužine i polako zagrijavajte, dodajte određeni volumen 2-
Kloroetanol, eterificiran na konstantnoj temperaturi tijekom određenog vremenskog razdoblja, a zatim dodan preostali natrijev hidroksid i 2-kloroetanol za nastavak eterifikacije tijekom određenog vremenskog razdoblja.
Nakon završetka reakcije, neutralizirati s određenom količinom ledene octene kiseline, te na kraju filtrirati kroz stakleni filter (G3), isprati i osušiti.
Priprema HEMCC-a
Korištenjem HEC-a pripremljenog u 3.2.3.4 kao sirovine, etanola kao reakcijskog medija i natrijevog kloroacetata kao eterificirajućeg sredstva za pripremu
HECMC. Specifičan postupak je: uzeti određenu količinu HEC-a, staviti je u tikvicu s četiri grla od 100 mL, a zatim dodati određenu količinu volumena
90% etanola, mehanički miješati neko vrijeme dok se potpuno ne dispergira, nakon zagrijavanja dodati određenu količinu lužine i polako dodati
Natrijev kloroacetat, eterifikacija na konstantnoj temperaturi završava nakon određenog vremena. Nakon završetka reakcije, neutralizira se ledenom octenom kiselinom, a zatim se koristi stakleni filter (G3).
Nakon usisne filtracije, ispiranja i sušenja.
Pročišćavanje celuloznih etera
U procesu pripreme celuloznog etera često se proizvode neki nusproizvodi, uglavnom anorganska sol natrijev klorid i neki drugi
nečistoće. Kako bi se poboljšala kvaliteta celuloznog etera, provedeno je jednostavno pročišćavanje dobivenog celuloznog etera. jer se nalaze u vodi
Postoje različite topljivosti, pa eksperiment koristi određeni volumni udio hidratiziranog etanola za pročišćavanje pripremljenih triju celuloznih etera.
promijeniti.
Uzorak celuloznog etera određene kvalitete stavite u čašu, dodajte određenu količinu 80%-tnog etanola prethodno zagrijanog na 60 ℃ ~ 65 ℃ i održavajte mehaničko miješanje na 60 ℃ ~ 65 ℃ na magnetskoj miješalici s konstantnom temperaturom tijekom 10 ℃ minuta. Supernatant ostavite da se osuši.
U čistoj čaši upotrijebite srebrov nitrat za provjeru prisutnosti kloridnih iona. Ako se pojavi bijeli talog, filtrirajte ga kroz stakleni filter i izvadite krutinu.
Ponovite prethodne korake za dio tijela sve dok filtrat nakon dodavanja 1 kapi otopine AgNO3 ne bude bez bijelog taloga, odnosno dok pročišćavanje i pranje nisu završeni.
36
u (uglavnom za uklanjanje nusprodukta reakcije NaCl). Nakon usisavanja, sušenja, hlađenja na sobnu temperaturu i vaganja.
masa, g.
Metode ispitivanja i karakterizacije celuloznih etera
Određivanje stupnja supstitucije (DS) i molarnog stupnja supstitucije (MS)
Određivanje DS: Prvo, odvažite 0,2 g (točno do 0,1 mg) pročišćenog i osušenog uzorka celuloznog etera, otopite ga u
80 mL destilirane vode, miješano u vodenoj kupelji konstantne temperature na 30℃~40℃ tijekom 10 minuta. Zatim se prilagodi otopinom sumporne kiseline ili otopinom NaOH.
pH otopine dok pH otopine ne bude 8. Zatim u čaši opremljenoj pH metrom upotrijebite standardnu otopinu sumporne kiseline
Za titraciju, uz miješanje, promatrajte očitanje pH metra tijekom titracije, kada se pH vrijednost otopine podesi na 3,74,
Titracija završava. Zabilježite volumen standardne otopine sumporne kiseline korištene u ovom trenutku.
Generacija:
Zbroj gornjih protonskih brojeva i hidroksietilne skupine
Omjer broja gornjih protona; I7 je masa metilenske skupine na hidroksietilnoj skupini
Intenzitet vrha protonske rezonancije; je intenzitet vrha protonske rezonancije 5 metinskih skupina i jedne metilenske skupine na celulozno-glukoznoj jedinici
Iznos.
Metode ispitivanja opisane za ispitivanje infracrvene karakterizacije triju celuloznih etera CMC, HEC i HEECMC
Zakon
3.2.4.3 Rendgenski difrakcijski test
Ispitivanje karakterizacije triju celuloznih etera CMC, HEC i HEECMC rendgenskom difrakcijskom analizom
opisana metoda ispitivanja.
3.2.4.4 Ispitivanje H-NMR-a
H NMR spektrometar HEC-a mjeren je pomoću Avance400 H NMR spektrometra proizvođača BRUKER.
Korištenjem deuteriranog dimetil sulfoksida kao otapala, otopina je ispitana NMR spektroskopijom tekućeg vodika. Frekvencija ispitivanja bila je 75,5 MHz.
Topla, otopina je 0,5 mL.
3.3 Rezultati i analiza
3.3.1 Optimizacija procesa pripreme CMC-a
Korištenjem borove celuloze ekstrahirane u drugom poglavlju kao sirovine i natrijevog kloroacetata kao eterificirajućeg sredstva, usvojena je metoda jednofaktorskog eksperimenta,
Proces pripreme CMC-a je optimiziran, a početne varijable eksperimenta su postavljene kako je prikazano u Tablici 3.3. Slijedi proces pripreme HEC-a.
U umjetnosti, analiza različitih faktora.
Tablica 3.3 Početne vrijednosti faktora
Faktor Početna vrijednost
Temperatura alkalizacije predobrade/℃ 40
Vrijeme alkalizacije predobrade/h 1
Omjer krute i tekuće tvari prije obrade/(g/mL) 1:25
Koncentracija lužine prije obrade/% 40
38
Temperatura eterifikacije u prvom stupnju/℃ 45
Vrijeme eterifikacije prvog stupnja/h 1
Temperatura eterifikacije u drugom stupnju/℃ 70
Vrijeme eterifikacije u drugom stupnju/h 1
Osnovna doza u fazi eterifikacije/g 2
Količina eterificirajućeg sredstva u fazi eterifikacije/g 4,3
Omjer eterificirane krutine i tekućine/(g/mL) 1:15
3.3.1.1 Utjecaj različitih čimbenika na stupanj supstitucije CMC-a u fazi alkalizacije prije obrade
1. Utjecaj temperature alkalizacije prije obrade na stupanj supstitucije CMC-a
Kako bi se razmotrio utjecaj temperature alkalizacije prije obrade na stupanj supstitucije u dobivenom CMC-u, u slučaju fiksiranja drugih faktora kao početnih vrijednosti,
Pod tim uvjetima, raspravlja se utjecaj temperature alkalizacije prethodne obrade na stupanj supstitucije CMC-om, a rezultati su prikazani na slici.
Temperatura alkalizacije predobrade/℃
Utjecaj temperature alkalizacije predobrade na stupanj supstitucije CMC-om
Može se vidjeti da stupanj supstitucije CMC-a raste s porastom temperature alkalizacije prije obrade, a temperatura alkalizacije iznosi 30 °C.
Gore navedeni stupnjevi supstitucije smanjuju se s porastom temperature. To je zato što je temperatura alkalizacije preniska, a molekule su manje aktivne i ne mogu
Učinkovito uništava kristalno područje celuloze, što otežava ulazak eterificirajućeg sredstva u unutrašnjost celuloze u fazi eterifikacije, a stupanj reakcije je relativno visok.
niska, što rezultira nižim stupnjem zamjene proizvoda. Međutim, temperatura alkalizacije ne smije biti previsoka. Kako temperatura raste, pod djelovanjem visoke temperature i jake alkalije,
Celuloza je sklona oksidativnoj razgradnji, a stupanj supstitucije produkta CMC-om se smanjuje.
2. Utjecaj vremena alkalizacije predobrade na stupanj supstitucije CMC-om
Pod uvjetom da je temperatura alkalizacije predobrade 30 °C, a ostali faktori su početne vrijednosti, raspravlja se o utjecaju vremena alkalizacije predobrade na CMC.
Učinak supstitucije. Stupanj supstitucije
Vrijeme alkalizacije predobrade/h
Utjecaj vremena alkalizacije predobrade naCMCstupanj supstitucije
Sam proces stvaranja mase je relativno brz, ali alkalnoj otopini je potrebno određeno vrijeme difuzije u vlaknu.
Može se vidjeti da kada je vrijeme alkalizacije 0,5-1,5 sati, stupanj supstitucije produkta raste s povećanjem vremena alkalizacije.
Stupanj supstitucije dobivenog produkta bio je najveći kada je vrijeme bilo 1,5 h, a stupanj supstitucije smanjivao se s povećanjem vremena nakon 1,5 h. To može
To može biti zato što na početku alkalizacije, s produljenjem vremena alkalizacije, infiltracija alkalija u celulozu je dovoljnija, tako da vlakna
Primarna struktura je opuštenija, što povećava eterificirajuće sredstvo i aktivni medij
Vrijeme objave: 26. travnja 2024.