1. はじめに
現在、製造に使用される主な原料はセルロースエーテル綿花は生産量が減少しており、価格も上昇している。
さらに、クロロ酢酸（毒性が非常に高い）や酸化エチレン（発がん性物質）といった一般的に使用されるエーテル化剤も、人体や環境にとってより有害である。
本章では、第２章で抽出した相対純度90％以上の松セルロースを原料として用い、クロロ酢酸ナトリウムと２-クロロエタノールを代替物として用いる。
毒性の高いクロロ酢酸をエーテル化剤として使用し、陰イオンカルボキシメチルセルロース（CMC）非イオン性ヒドロキシエチルセルロースを調製した。
セルロース（HEC）と混合ヒドロキシエチルカルボキシメチルセルロース（HECMC）は3種類のセルロースエーテルである。単一因子
3種類のセルロースエーテルの調製技術は、実験および直交実験によって最適化され、合成されたセルロースエーテルはFT-IR、XRD、H-NMRなどによって特性評価された。
セルロースエーテル化の基礎
セルロースエーテル化の原理は2つの部分に分けられます。最初の部分はアルカリ化プロセス、つまりセルロースのアルカリ化反応中に、
NaOH溶液中に均一に分散した松のセルロースは、機械的攪拌の作用により激しく膨潤し、水の膨張によって
大量のNaOH小分子が松のセルロース内部に浸透し、グルコース構造単位の環上のヒドロキシル基と反応した。
エーテル化反応の活性中心であるアルカリセルロースを生成する。
第二段階はエーテル化プロセス、すなわちアルカリ条件下で活性中心とクロロ酢酸ナトリウムまたは2-クロロエタノールとの反応であり、
同時に、エーテル化剤であるクロロ酢酸ナトリウムと2-クロロエタノールも、アルカリ条件下で一定量の水を生成する。
副反応はそれぞれグリコール酸ナトリウムとエチレングリコールを生成するように解決される。
2. 松セルロースの濃アルカリ脱結晶前処理
まず、脱イオン水で一定濃度のNaOH溶液を調製します。次に、一定温度で、2gの松繊維を
ビタミンは一定量の水酸化ナトリウム溶液に溶解され、一定時間攪拌された後、濾過されて使用される。
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CMCの調製
濃アルカリ脱結晶処理を施した松材アルカリセルロースを原料とし、エタノールを溶媒として、クロロ酢酸ナトリウムをエーテル化剤として用いる。
DS値の高いCMCは、アルカリを2回、エーテル化剤を2回添加することで調製した。2gの松材アルカリセルロースを四つ口フラスコに入れ、一定量のエタノール溶媒を加えて30分間よく撹拌した。
アルカリセルロースが完全に分散するように、約 の 1 分間攪拌する。次に、一定量のアルカリ剤とクロロ酢酸ナトリウムを加え、一定のエーテル化温度で一定時間反応させる。
しばらくすると、アルカリ剤とクロロ酢酸ナトリウムを再度添加し、一定時間エーテル化を行う。反応終了後、冷却し、
適切な量の氷酢酸で中和した後、吸引ろ過し、洗浄して乾燥させる。
HECの準備
濃アルカリ脱結晶処理を施した松材アルカリセルロースを原料とし、エタノールを溶媒、2-クロロエタノールをエーテル化剤として用いる。
MS値の高いHECは、アルカリを2回、エーテル化剤を2回添加して調製した。2gの松材アルカリセルロースを四つ口フラスコに入れ、一定量の90%（体積比）エタノールを加え、撹拌した。
完全に分散するまでしばらくかき混ぜ、その後、一定量のアルカリを加え、ゆっくりと加熱し、一定量の2-
クロロエタノールを一定温度で一定時間エーテル化し、その後、残りの水酸化ナトリウムと2-クロロエタノールを加えてエーテル化を一定時間継続した。
反応が完了したら、一定量の氷酢酸で中和し、最後にガラスフィルター（G3）でろ過し、洗浄して乾燥させる。
HEMCCの準備
3.2.3.4で調製したHECを原料とし、エタノールを反応媒体とし、クロロ酢酸ナトリウムをエーテル化剤として用いて、
HECMC。具体的な手順は次のとおりです。一定量のHECを100mLの四つ口フラスコに入れ、次に一定量の
90%エタノールを機械的に一定時間攪拌して完全に分散させ、加熱後に一定量のアルカリを加え、ゆっくりと
クロロ酢酸ナトリウムを用いたエーテル化反応は、一定温度で一定時間経過すると終了する。反応終了後、氷酢酸で中和し、ガラスフィルター（G3）で濾過する。
吸引ろ過後、洗浄および乾燥を行う。
セルロースエーテルの精製
セルロースエーテルの製造工程では、主に無機塩である塩化ナトリウムやその他の副生成物がしばしば生成される。
不純物。セルロースエーテルの品質を向上させるため、得られたセルロースエーテルに対して簡単な精製を行った。これらは水中に存在するため。
溶解度が異なるため、この実験では、調製した3種類のセルロースエーテルを精製するために、一定体積比の水和エタノールを使用する。
変化。
一定量のセルロースエーテル試料をビーカーに入れ、60℃～65℃に予熱した80%エタノールを一定量加え、恒温加熱マグネチックスターラーで60℃～65℃で10分間機械的に撹拌する。上澄み液を採取して乾燥させる。
きれいなビーカーに硝酸銀を入れて、塩化物イオンの有無を確認します。白い沈殿物が生じた場合は、ガラスフィルターで濾過し、固体を取り出してください。
硝酸銀溶液を1滴加えた後のろ液に白い沈殿物がなくなるまで、つまり精製と洗浄が完了するまで、上記の手順を本体部分について繰り返します。
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（主に反応副生成物であるNaClを除去するため）吸引ろ過、乾燥、室温まで冷却後、重量を測定する。
質量、g。
セルロースエーテルの試験および特性評価方法
置換度（DS）およびモル置換度（MS）の決定
DSの測定：まず、精製乾燥セルロースエーテルサンプル0.2g（0.1mgまで正確に）を秤量し、
蒸留水80mLを加え、30℃～40℃の恒温水浴中で10分間攪拌する。その後、硫酸溶液またはNaOH溶液で調整する。
溶液のpHが8になるまで溶液のpHを調整します。次に、pHメーター電極を備えたビーカーで、硫酸標準溶液を使用します。
滴定するには、撹拌しながら、滴定中にpHメーターの読み取り値を観察し、溶液のpH値が3.74に調整されたら、
滴定が終了しました。この時点で使用した硫酸標準溶液の量を記録してください。
世代：
上部のプロトン数とヒドロキシエチル基の合計
上部プロトンの数の比率。I7はヒドロキシエチル基上のメチレン基の質量である。
プロトン共鳴ピークの強度。セルロースグルコース単位上の5つのメチン基と1つのメチレン基のプロトン共鳴ピークの強度です。
和。
3種類のセルロースエーテルCMC、HEC、およびHEECMCの赤外線特性評価試験について説明した試験方法
法
3.2.4.3 XRD試験
3種類のセルロースエーテル（CMC、HEC、HEECMC）のX線回折分析特性評価試験
記載された試験方法。
3.2.4.4 H-NMRの試験
HECの¹H NMR分光計は、BRUKER社製のAvance400 ¹H NMR分光計を用いて測定された。
重水素化ジメチルスルホキシドを溶媒として用い、液体水素NMR分光法により溶液を分析した。測定周波数は75.5MHzであった。
温めた溶液の量は0.5mLです。
3.3 結果と分析
3.3.1 CMC調製プロセスの最適化
第２章で抽出した松セルロースを原料とし、クロロ酢酸ナトリウムをエーテル化剤として用いて、単因子実験法を採用した。
CMCの調製プロセスを最適化し、実験の初期変数を表3.3に示すように設定した。以下はHECの調製プロセスである。
芸術においては、様々な要素の分析が行われる。
表3.3 初期因子値
係数の初期値
前処理アルカリ化温度/℃ 40
前処理アルカリ化時間/時間 1
前処理固液比（g/mL）1:25
前処理用苛性ソーダ濃度/％ 40
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第一段階エーテル化温度/℃ 45
第1段階エーテル化時間/時間 1
第2段階エーテル化温度/℃ 70
第2段階エーテル化時間/時間 1
エーテル化段階における基本投与量/g 2
エーテル化段階におけるエーテル化剤の量/g 4.3
エーテル化固液比（g/mL）1:15
3.3.1.1 前処理アルカリ化段階におけるCMC置換度に対する各種要因の影響
1. 前処理アルカリ化温度がCMCの置換度に及ぼす影響
前処理アルカリ化温度が得られたCMCの置換度に及ぼす影響を考慮するため、他の因子を初期値として固定した場合、
この条件下で、前処理アルカリ化温度がCMC置換度に及ぼす影響について考察し、その結果を図に示します。
前処理アルカリ化温度/℃
前処理アルカリ化温度がCMC置換度に及ぼす影響
CMCの置換度は前処理アルカリ化温度の上昇とともに増加し、アルカリ化温度は30℃であることがわかる。
上記の置換度は温度の上昇とともに減少します。これはアルカリ化温度が低すぎるため、分子の活性が低く、
セルロースの結晶領域を効果的に破壊することで、エーテル化段階でエーテル化剤がセルロース内部に入り込むのを困難にし、反応度を比較的高くする。
低いため、製品の置換度が低くなります。ただし、アルカリ化温度が高すぎるといけません。温度が上昇すると、高温と強アルカリの作用により、
セルロースは酸化分解を受けやすく、生成物CMCの置換度が低下する。
2. 前処理アルカリ化時間がCMC置換度に及ぼす影響
前処理アルカリ化温度を30℃とし、その他の要因を初期値とした場合、前処理アルカリ化時間がCMCに及ぼす影響について考察する。
代替効果。代替度
前処理アルカリ化時間/時間
前処理アルカリ化時間の影響CMC置換度
増量プロセス自体は比較的迅速だが、アルカリ溶液が繊維内部に拡散するには一定の時間が必要となる。
アルカリ化時間が0.5～1.5時間の場合、生成物の置換度はアルカリ化時間の増加とともに増加することがわかる。
得られた生成物の置換度は、時間が1.5時間のときに最も高く、1.5時間以降は時間の経過とともに置換度が低下した。これは、
アルカリ化の初期段階では、アルカリ化時間が長くなるにつれてセルロースへのアルカリの浸透がより十分になり、繊維が
主構造はより緩和され、エーテル化剤と活性媒体が増加します
投稿日時：2024年4月26日