Ցելյուլոզային եթերների պատրաստում

1 Ներածություն

Ներկայումս պատրաստման մեջ օգտագործվող հիմնական հումքըցելյուլոզային եթերբամբակն է, և դրա արտադրությունը նվազում է, իսկ գինը նույնպես բարձրանում է։

Ավելին, լայնորեն օգտագործվող եթերացնող նյութերը, ինչպիսիք են քլորքացախաթթուն (բարձր թունավորություն) և էթիլենօքսիդը (քաղցկեղածին), նույնպես ավելի վնասակար են մարդու մարմնի և շրջակա միջավայրի համար: Գիրք

Այս գլխում որպես հումք օգտագործվում է երկրորդ գլխում արդյունահանված ավելի քան 90% հարաբերական մաքրության սոճու ցելյուլոզը, իսկ որպես փոխարինիչներ՝ նատրիումի քլորացետատը և 2-քլորէթանոլը։

Բարձր թունավոր քլորաքացախաթթվի օգտագործումը որպես եթերացնող նյութ, անիոնայինկարբօքսիմեթիլ ցելյուլոզ (CMC), պատրաստվել է ոչ իոնային հիդրօքսիէթիլցելյուլոզ։

Ցելյուլոզ (HEC) և խառը հիդրօքսիէթիլ կարբօքսիմեթիլ ցելյուլոզ (HECMC) երեք ցելյուլոզային եթերներ։ Միակ գործոն

Երեք ցելյուլոզային եթերների պատրաստման տեխնիկան օպտիմալացվել է փորձերի և օրթոգոնալ փորձերի միջոցով, իսկ սինթեզված ցելյուլոզային եթերները բնութագրվել են FT-IR, XRD, H-NMR և այլն մեթոդներով։

Ցելյուլոզի եթերացման հիմունքները

Ցելյուլոզի եթերացման սկզբունքը կարելի է բաժանել երկու մասի։ Առաջին մասը ալկալացման գործընթացն է, այսինքն՝ ցելյուլոզի ալկալացման ռեակցիայի ընթացքում,

NaOH լուծույթում հավասարաչափ ցրված, սոճու ցելյուլոզը բռնի կերպով ուռչում է մեխանիկական խառնման և ջրի ընդարձակման ազդեցության տակ։

NaOH-ի մեծ քանակությամբ փոքր մոլեկուլներ ներթափանցեցին սոճու ցելյուլոզի ներքին մասը և ռեակցիայի մեջ մտան գլյուկոզային կառուցվածքային միավորի օղակի վրա գտնվող հիդրօքսիլային խմբերի հետ,

Առաջացնում է ալկալային ցելյուլոզ՝ եթերացման ռեակցիայի ակտիվ կենտրոնը։

Երկրորդ մասը եթերացման գործընթացն է, այսինքն՝ ակտիվ կենտրոնի և նատրիումի քլորացետատի կամ 2-քլորէթանոլի միջև ռեակցիան ալկալային պայմաններում, որի արդյունքում առաջանում է

Միևնույն ժամանակ, եթերացնող նյութ՝ նատրիումի քլորացետատը և 2-քլորէթանոլը, ալկալային պայմաններում նույնպես որոշակի քանակությամբ ջուր կարտադրեն։

Կողմնակի ռեակցիաները լուծվում են համապատասխանաբար նատրիումի գլիկոլատ և էթիլենգլիկոլ առաջացնելով։

2. Սոճու ցելյուլոզի կոնցենտրացված ալկալային ապաբյուրեղացման նախնական մշակում

Նախ, պատրաստեք NaOH-ի որոշակի կոնցենտրացիայի լուծույթ՝ օգտագործելով ապաիոնացված ջուր: Այնուհետև, որոշակի ջերմաստիճանում, 2 գ սոճու մանրաթել

Վիտամինը լուծվում է NaOH լուծույթի որոշակի ծավալի մեջ, որոշ ժամանակ խառնվում է, ապա ֆիլտրվում է օգտագործման համար։

Գործիքի մոդելի արտադրող

Ճշգրիտ pH չափիչ

Կոլեկտորի տիպի հաստատուն ջերմաստիճանի տաքացման մագնիսական խառնիչ

Վակուումային չորացման վառարան

Էլեկտրոնային կշեռք

Շրջանառվող ջրի տիպի բազմաֆունկցիոնալ վակուումային պոմպ

Ֆուրիեի ձևափոխության ինֆրակարմիր սպեկտրոմետր

Ռենտգենյան դիֆրակտոմետր

Միջուկային մագնիսական ռեզոնանսային սպեկտրոմետր

Հանգժոու Աոլիլոնգ գործիքների ընկերություն, ՍՊԸ

Հանգժոու Հուիչուանգի գործիքների սարքավորումների ընկերություն, ՍՊԸ

Շանհայի Ջինգհոնգի փորձարարական սարքավորումների ընկերություն, ՍՊԸ

«ՄԵՏԼԵՐ ՏՈԼԵԴՈ» գործիքների ընկերություն (Շանհայ) ՍՊԸ

Հանգժոու Դեյվիդ գիտության և կրթության գործիքների ընկերություն, ՍՊԸ

Ամերիկյան Թերմո Ֆիշեր ընկերություն, ՍՊԸ

Ամերիկյան ջերմաէլեկտրական Շվեյցարիա ARL ընկերություն

Շվեյցարական BRUKER ընկերությունը

35

CMC-ների պատրաստում

Որպես հումք՝ կոնցենտրացված ալկալային ապաբյուրեղացմամբ նախապես մշակված սոճու փայտի ալկալային ցելյուլոզայի, որպես լուծիչի՝ էթանոլի և որպես եթերացման համար նատրիումի քլորացետատի կիրառման կիրառման կիրառում։

Ավելի բարձր DS-ով CMC-ն պատրաստվել է երկու անգամ ալկալի և երկու անգամ եթերացնող նյութ ավելացնելով: Չորս վզիկով սրվակի մեջ ավելացրեք 2 գ սոճու փայտի ալկալային ցելյուլոզ, այնուհետև ավելացրեք որոշակի ծավալի էթանոլային լուծիչ և լավ խառնեք 30 րոպե:

մոտավորապես, որպեսզի ալկալային ցելյուլոզը լիովին ցրվի։ Այնուհետև ավելացրեք որոշակի քանակությամբ ալկալային նյութ և նատրիումի քլորացետատ՝ որոշակի եթերացման ջերմաստիճանում որոշակի ժամանակահատվածում ռեակցիայի մեջ մտնելու համար։

Ժամանակի ընթացքում երկրորդ անգամ ավելացրեք ալկալային նյութ և նատրիումի քլորացետատ, որին հաջորդում է որոշ ժամանակով եթերացումը։ Ռեակցիայի ավարտից հետո սառեցրեք և սառեցրեք, ապա

Չեզոքացրեք համապատասխան քանակությամբ սառցադաշտային քացախաթթվով, այնուհետև ներծծող ֆիլտրով, լվացեք և չորացրեք։

ՀԷԿ-ների պատրաստում

Օգտագործելով սոճու փայտից պատրաստված ալկալային ցելյուլոզ, որը նախապես մշակվել է խտացված ալկալային ապաբյուրեղացմամբ որպես հումք, էթանոլը որպես լուծիչ և 2-քլորէթանոլը որպես եթերացում։

Ավելի բարձր MS պարունակությամբ HEC-ը պատրաստվել է երկու անգամ ալկալի և երկու անգամ եթերացնող նյութ ավելացնելով։ Չորս վզիկով սրվակի մեջ ավելացնել 2 գ սոճու փայտի ալկալային ցելյուլոզ և որոշակի ծավալի 90% (ծավալային մասնաբաժին) էթանոլ, խառնել։

Խառնեք որոշ ժամանակ, մինչև լիովին լուծարվի, այնուհետև ավելացրեք որոշակի քանակությամբ ալկալի և դանդաղ տաքացրեք, ավելացրեք որոշակի ծավալի 2-

Քլորոէթանոլը որոշ ժամանակով եթերացվում է հաստատուն ջերմաստիճանում, ապա ավելացվում է մնացած նատրիումի հիդրօքսիդը և 2-քլորէթանոլը՝ որոշ ժամանակով եթերացումը շարունակելու համար։

Ռեակցիայի ավարտից հետո չեզոքացրեք որոշակի քանակությամբ սառցադաշտային քացախաթթվով, և վերջապես զտեք ապակե ֆիլտրով (G3), լվացեք և չորացրեք։

HEMCC-ի պատրաստում

Օգտագործելով 3.2.3.4 կետում պատրաստված ՀԷԿ-ը որպես հումք, էթանոլը որպես ռեակցիայի միջավայր և նատրիումի քլորացետատը որպես եթերացնող նյութ՝ պատրաստելու համար

HECMC: Հատուկ գործընթացը հետևյալն է՝ վերցնել որոշակի քանակությամբ HEC, լցնել այն 100 մլ չորս վզիկով սրվակի մեջ, ապա ավելացնել որոշակի ծավալի

90% էթանոլ, որոշ ժամանակ մեխանիկորեն խառնեք, մինչև այն լիովին ցրվի, տաքացնելուց հետո ավելացրեք որոշակի քանակությամբ ալկալի և դանդաղ ավելացրեք

Նատրիումի քլորացետատ, եթերացումը հաստատուն ջերմաստիճանում ավարտվում է որոշակի ժամանակահատվածից հետո: Ռեակցիայի ավարտից հետո այն չեզոքացրեք սառցադաշտային քացախաթթվով՝ այն չեզոքացնելու համար, այնուհետև օգտագործեք ապակե ֆիլտր (G3):

Ներծծման ֆիլտրացումից, լվացումից և չորացումից հետո:

Ցելյուլոզային եթերների մաքրում

Ցելյուլոզային եթերի ստացման գործընթացում հաճախ առաջանում են որոշ ենթամթերքներ, հիմնականում՝ անօրգանական նատրիումի քլորիդ աղը և որոշ այլ

խառնուրդներ։ Ցելյուլոզային եթերի որակը բարելավելու համար ստացված ցելյուլոզային եթերի վրա իրականացվել է պարզ մաքրում։ քանի որ դրանք ջրի մեջ են

Կան տարբեր լուծելիություններ, ուստի փորձի ժամանակ օգտագործվում է հիդրատացված էթանոլի որոշակի ծավալային մասնաբաժին՝ պատրաստված երեք ցելյուլոզային եթերները մաքրելու համար։

փոփոխություն

Որոշակի որակով պատրաստված ցելյուլոզային եթերի նմուշը տեղադրեք բաժակի մեջ, ավելացրեք որոշակի քանակությամբ 80% էթանոլ, որը նախապես տաքացվել է մինչև 60 ℃ ~ 65 ℃, և մեխանիկական խառնումը պահպանեք 60 ℃ ~ 65 ℃ ջերմաստիճանում հաստատուն ջերմաստիճանով տաքացվող մագնիսական խառնիչի վրա 10 ℃ րոպե։ Վերին շերտը չորացրեք։

Մաքուր բաժակի մեջ օգտագործեք արծաթի նիտրատ՝ քլորիդային իոնների առկայությունը ստուգելու համար։ Եթե սպիտակ նստվածք առաջանա, զտեք այն ապակե ֆիլտրի միջով և վերցրեք պինդ նյութը։

Կրկնեք նախորդ քայլերը մարմնի մասի համար, մինչև AgNO3 լուծույթի 1 կաթիլ ավելացնելուց հետո ֆիլտրատը չունենա սպիտակ նստվածք, այսինքն՝ մաքրումն ու լվացումն ավարտվեն։

36

մեջ (հիմնականում ռեակցիայի ենթամթերք NaCl-ը հեռացնելու համար): Ներծծող ֆիլտրացիայից, չորացնելուց, սենյակային ջերմաստիճանում սառեցնելուց և կշռելուց հետո:

զանգված, գ

Ցելյուլոզային եթերների փորձարկման և բնութագրման մեթոդներ

Փոխարինման աստիճանի (DS) և փոխարինման մոլային աստիճանի (MS) որոշում

DS-ի որոշում. Նախ, կշռեք 0.2 գ (ճշգրիտ՝ 0.1 մգ) մաքրված և չորացրած ցելյուլոզային եթերի նմուշ, լուծեք այն

80 մլ թորած ջուր, խառնեք հաստատուն ջերմաստիճանի ջրային լոգարանում 30℃~40℃ ջերմաստիճանում 10 րոպե։ Այնուհետև կարգավորեք ծծմբական թթվի լուծույթով կամ NaOH լուծույթով։

լուծույթի pH-ը մինչև լուծույթի pH-ը դառնա 8: Այնուհետև pH չափիչ էլեկտրոդով հագեցած բաժակի մեջ օգտագործեք ծծմբական թթվի ստանդարտ լուծույթ:

Տիտրման համար, խառնելու պայմաններում, տիտրման ընթացքում դիտարկեք pH չափիչի ցուցմունքը, երբ լուծույթի pH արժեքը կարգավորվում է մինչև 3.74,

Տիտրումն ավարտվում է։ Նշեք այս պահին օգտագործված ծծմբական թթվի ստանդարտ լուծույթի ծավալը։

Սերունդ՝

Վերին պրոտոնային թվերի և հիդրօքսիէթիլային խմբի գումարը

Վերին պրոտոնների թվի հարաբերակցությունը՝ I7-ը մեթիլենային խմբի զանգվածն է հիդրօքսիէթիլային խմբի վրա։

Պրոտոնային ռեզոնանսային գագաթնակետի ինտենսիվությունը՝ 5 մեթինային խմբերի և մեկ մեթիլենային խմբի պրոտոնային ռեզոնանսային գագաթնակետի ինտենսիվությունը ցելյուլոզային գլյուկոզային միավորի վրա։

Գումար

Երեք ցելյուլոզային եթերների՝ CMC, HEC և HEECMC-ի ինֆրակարմիր բնութագրման փորձարկման համար նկարագրված փորձարկման մեթոդները

Իրավունք

3.2.4.3 Ռենտգենյան ճառագայթի թեստ

Երեք ցելյուլոզային եթերների՝ CMC, HEC և HEECMC-ի ռենտգենյան դիֆրակցիոն վերլուծության բնութագրման թեստ

նկարագրված փորձարկման մեթոդը։

3.2.4.4 H-NMR-ի փորձարկում

HEC-ի H NMR սպեկտրոմետրը չափվել է BRUKER ընկերության կողմից արտադրված Avance400 H NMR սպեկտրոմետրով։

Դեյտերացված դիմեթիլսուլֆօքսիդը որպես լուծիչ օգտագործելով՝ լուծույթը փորձարկվել է հեղուկ ջրածնային միջուկային մագնիսական ռեզոնանսային սպեկտրոսկոպիայի միջոցով։ Փորձարկման հաճախականությունը կազմել է 75.5 ՄՀց։

Ջերմ, լուծույթը 0.5 մլ է։

3.3 Արդյունքներ և վերլուծություն

3.3.1 CMC պատրաստման գործընթացի օպտիմալացում

Երկրորդ գլխում արդյունահանված սոճու ցելյուլոզը որպես հումք օգտագործելով և նատրիումի քլորացետատը որպես եթերացնող նյութ օգտագործելով՝ ընդունվել է միագործոնային փորձի մեթոդը։

CMC-ի պատրաստման գործընթացը օպտիմալացվել է, և փորձի սկզբնական փոփոխականները սահմանվել են, ինչպես ցույց է տրված աղյուսակ 3.3-ում: Ստորև ներկայացված է HEC-ի պատրաստման գործընթացը:

Արվեստում տարբեր գործոնների վերլուծությունը։

Աղյուսակ 3.3 Սկզբնական գործոնային արժեքներ

Գործոնի սկզբնական արժեքը

Նախնական մշակման ալկալացման ջերմաստիճան/℃ 40

Նախնական մշակման ալկալացման ժամանակ/ժամ 1

Նախնական մշակման պինդ-հեղուկ հարաբերակցություն/(գ/մլ) 1:25

Նախնական մշակման համար նախատեսված ալկալային լուծույթի կոնցենտրացիա/% 40

38

Առաջին փուլի եթերացման ջերմաստիճանը/℃ 45

Առաջին փուլի եթերացման ժամանակը/ժամ 1

Երկրորդ փուլի եթերացման ջերմաստիճանը/℃ 70

Երկրորդ փուլի եթերացման ժամանակը/ժամ 1

Հիմնական դեղաչափը եթերացման փուլում/գ 2

Եթերացնող նյութի քանակը եթերացման փուլում/գ 4.3

Եթերացված պինդ-հեղուկ հարաբերակցություն/(գ/մլ) 1:15

3.3.1.1 Տարբեր գործոնների ազդեցությունը CMC փոխարինման աստիճանի վրա նախնական մշակման ալկալացման փուլում

1. Նախնական մշակման ալկալացման ջերմաստիճանի ազդեցությունը CMC-ի փոխարինման աստիճանի վրա

Ստացված CMC-ում ալկալացման նախնական ջերմաստիճանի ազդեցությունը հաշվի առնելու համար, այլ գործոններ որպես սկզբնական արժեքներ ֆիքսելու դեպքում,

Այս պայմաններում քննարկվում է նախնական մշակման ալկալացման ջերմաստիճանի ազդեցությունը CMC փոխարինման աստիճանի վրա, և արդյունքները ներկայացված են Նկ.

Նախնական մշակման ալկալացման ջերմաստիճանը/℃

Նախնական մշակման ալկալացման ջերմաստիճանի ազդեցությունը CMC փոխարինման աստիճանի վրա

Կարելի է տեսնել, որ CMC-ի փոխարինման աստիճանը մեծանում է նախնական մշակման ալկալացման ջերմաստիճանի բարձրացման հետ մեկտեղ, և ալկալացման ջերմաստիճանը կազմում է 30°C:

Վերոնշյալ փոխարինման աստիճանները նվազում են ջերմաստիճանի բարձրացման հետ։ Դա պայմանավորված է նրանով, որ ալկալացման ջերմաստիճանը չափազանց ցածր է, և մոլեկուլները պակաս ակտիվ են և անկարող են

Արդյունավետորեն ոչնչացնում են ցելյուլոզի բյուրեղային հատվածը, ինչը դժվարացնում է եթերացնող նյութի ներթափանցումը ցելյուլոզի ներքին շերտ էթերացման փուլում, և ռեակցիայի աստիճանը համեմատաբար բարձր է։

ցածր, ինչը հանգեցնում է արտադրանքի փոխարինման ավելի ցածր աստիճանի: Այնուամենայնիվ, ալկալացման ջերմաստիճանը չպետք է չափազանց բարձր լինի: Ջերմաստիճանի բարձրացմանը զուգընթաց, բարձր ջերմաստիճանի և ուժեղ ալկալիի ազդեցության տակ,

Ցելյուլոզը հակված է օքսիդատիվ քայքայման, և CMC արտադրանքի փոխարինման աստիճանը նվազում է։

2. Նախնական մշակման ալկալացման ժամանակի ազդեցությունը CMC փոխարինման աստիճանի վրա

Այն պայմանով, որ նախնական մշակման ալկալացման ջերմաստիճանը 30°C է, իսկ այլ գործոնները սկզբնական արժեքներն են, քննարկվում է նախնական մշակման ալկալացման ժամանակի ազդեցությունը CMC-ի վրա։

Փոխարինման ազդեցությունը։ Փոխարինման աստիճանը

Նախնական մշակման ալկալացման ժամանակ/ժ

Նախնական մշակման ալկալացման ժամանակի ազդեցությունըCMCփոխարինման աստիճան

Ծավալման գործընթացն ինքնին համեմատաբար արագ է, սակայն ալկալային լուծույթին անհրաժեշտ է որոշակի դիֆուզիայի ժամանակ մանրաթելում։

Կարելի է տեսնել, որ երբ ալկալիզացիայի ժամանակը 0.5-1.5 ժամ է, արտադրանքի փոխարինման աստիճանը մեծանում է ալկալիզացիայի ժամանակի ավելացման հետ մեկտեղ։

Ստացված արտադրանքի փոխարինման աստիճանը ամենաբարձրն էր, երբ ժամանակը 1.5 ժամ էր, և փոխարինման աստիճանը նվազում էր 1.5 ժամից հետո ժամանակի ավելացման հետ։ Սա կարող է

Դա կարող է պայմանավորված լինել նրանով, որ ալկալիզացիայի սկզբում, ալկալիզացիայի ժամանակի երկարացման հետ մեկտեղ, ալկալիի ներթափանցումը ցելյուլոզ ավելի բավարար է, այնպես որ մանրաթելը

Առաջնային կառուցվածքն ավելի թուլացած է, ինչը մեծացնում է եթերացնող նյութի և ակտիվ միջավայրի պարունակությունը։