როგორ მზადდება ჰიდროქსიეთილცელულოზა?

ჰიდროქსიეთილცელულოზაწარმოადგენს ცელულოზის მნიშვნელოვან წარმოებულს. ნედლეულის უხვი რესურსების, განახლებადი, ბიოდეგრადირებადი, არატოქსიკური, კარგი ბიოშეთავსებადობისა და დიდი მოსავლიანობის უპირატესობების გამო, მისმა კვლევამ და გამოყენებამ დიდი ყურადღება მიიპყრო. სიბლანტის მნიშვნელობა ჰიდროქსიეთილცელულოზის ძალიან მნიშვნელოვანი მაჩვენებელია. ამ ნაშრომში, ჰიდროქსიეთილცელულოზა, რომლის სიბლანტე 5×104 მპა·წმ-ზე მეტია და ნაცრის შემცველობა 0.3%-ზე ნაკლებია, მომზადდა თხევადი ფაზის სინთეზის მეთოდით, ტუტე და ეთერიფიკაციის ორეტაპიანი პროცესით.

ტუტე ცელულოზის მიღების პროცესი ტუტე ცელულოზის მიღებაა. ამ ნაშრომში გამოყენებულია ტუტე ცელულოზის ორი მეთოდი. პირველი მეთოდი გულისხმობს აცეტონის გამოყენებას გამხსნელად. ცელულოზის ნედლეული პირდაპირ ბაზინიზაციას განიცდის ნატრიუმის ჰიდროქსიდის გარკვეული კონცენტრაციის წყალხსნარში. ბაზინიზაციის რეაქციის ჩატარების შემდეგ, ეთერიფიკაციის რეაქციის უშუალოდ განსახორციელებლად ემატება ეთერიფიკაციის აგენტი. მეორე მეთოდი გულისხმობს ცელულოზის ნედლეულის ტუტე ცვლას ნატრიუმის ჰიდროქსიდისა და შარდოვანას წყალხსნარში და ამ მეთოდით მომზადებული ტუტე ცელულოზა უნდა გამოიწუროს ეთერიფიკაციის რეაქციის დაწყებამდე ჭარბი ტუტე ხსნარის მოსაშორებლად. სხვადასხვა მეთოდით მომზადებული ტუტე ცელულოზა გაანალიზდა ინფრაწითელი სპექტროსკოპიით და რენტგენის დიფრაქციით. ეთერიფიკაციის რეაქციით მიღებული პროდუქტების თვისებების მიხედვით, განისაზღვრება შერჩევის მეთოდი.

ეთერიფიკაციის სინთეზის საუკეთესო პროცესის დასადგენად, თავდაპირველად გაანალიზდა ანტიოქსიდანტის, ტუტე და მყინვარული ძმარმჟავას რეაქციის მექანიზმი ეთერიფიკაციის რეაქციაში. შემდეგ ჩამოყალიბდა ერთფაქტორიანი რეაქციის ექსპერიმენტული პროგრამა, განისაზღვრა ფაქტორები, რომლებიც უფრო დიდ გავლენას ახდენენ მომზადებული ჰიდროქსიეთილცელულოზის მუშაობაზე და საცნობარო ინდექსად გამოყენებული იქნა პროდუქტის 2%-იანი წყალხსნარის სიბლანტე. ექსპერიმენტული შედეგები აჩვენებს, რომ ისეთი ფაქტორები, როგორიცაა შერჩეული გამხსნელის რაოდენობა, დამატებული ეთილენოქსიდის რაოდენობა, ტუტეობის დრო, პირველი რეაქციის ტემპერატურა და დრო, მეორე რეაქციის ტემპერატურა და დრო, დიდ გავლენას ახდენს პროდუქტის მუშაობაზე. შედგენილი იქნა ორთოგონალური ექსპერიმენტის სქემა შვიდი ფაქტორითა და სამი დონით, ხოლო ექსპერიმენტული შედეგებიდან შედგენილი ეფექტის მრუდი ვიზუალურად აანალიზებდა პირველად და მეორად ფაქტორებს და თითოეული ფაქტორის გავლენის ტენდენციას. უფრო მაღალი სიბლანტის მქონე პროდუქტების მოსამზადებლად, ჩამოყალიბდა ოპტიმიზებული ექსპერიმენტული სქემა და ექსპერიმენტული შედეგების მეშვეობით საბოლოოდ განისაზღვრა ჰიდროქსიეთილცელულოზის მომზადების ოპტიმალური სქემა.

მომზადებული მაღალი სიბლანტის მქონე პროდუქტის თვისებებიჰიდროქსიეთილცელულოზაგაანალიზდა და შემოწმდა, მათ შორის სიბლანტის, ნაცრის შემცველობის, სინათლის გამტარობის, ტენიანობის შემცველობის და ა.შ. განსაზღვრა ინფრაწითელი სპექტროსკოპიის, ბირთვული მაგნიტური რეზონანსის, გაზის ქრომატოგრაფიის, რენტგენის დიფრაქციის, თერმოგრავიმეტრიულ-დიფერენციალური თერმული ანალიზის და სხვა დახასიათების მეთოდების გამოყენებით, პროდუქტის სტრუქტურის, ჩამნაცვლებლის ერთგვაროვნების, მოლური ჩანაცვლების ხარისხის, კრისტალურობის, თერმული სტაბილურობის და ა.შ. ანალიზისა და დასახასიათებლად. ტესტირების მეთოდები ეხება ASTM სტანდარტებს.

ჰიდროქსიეთილცელულოზამ, ცელულოზის მნიშვნელოვანმა წარმოებულმა, ყურადღება მიიპყრო მისი უხვი ნედლეულის რესურსების, განახლებადი, ბიოდეგრადირებადი, არატოქსიკური, ბიოშეთავსებადი და მაღალი მოსავლიანობის გამო. ჰიდროქსიეთილცელულოზის სიბლანტე მისი მუშაობის ძალიან მნიშვნელოვანი მაჩვენებელია. მომზადებული ჰიდროქსიეთილცელულოზის სიბლანტე 5×104 მპა·წმ-ზე მეტია, ხოლო ნაცრის შემცველობა 0.3%-ზე ნაკლებია.

ამ ნაშრომში, მაღალი სიბლანტის ჰიდროქსიეთილცელულოზა მომზადდა თხევადი ფაზის სინთეზის მეთოდით ალკალიზაციისა და ეთერიფიკაციის გზით. ალკალიზაციის პროცესი გულისხმობს ტუტე ცელულოზის მიღებას. აირჩიეთ ალკალიზაციის ორი მეთოდიდან ერთ-ერთი. ერთი მეთოდის მიხედვით, ცელულოზის მასალა პირდაპირ ალკალიზებულია აცეტონით, როგორც გამხსნელით, წყალხსნარში ნატრიუმის ჰიდროქსიდის ხსნარში, შემდეგ კი გადის ეთერიფიკაციის რეაქციას ეთერიფიკაციის აგენტით. მეორე მეთოდის მიხედვით, ცელულოზური მასალა ალკალიზებულია წყალხსნარში ნატრიუმის ჰიდროქსიდის ხსნარში და შარდოვანაში. ტუტე ცელულოზაში ჭარბი ტუტე უნდა მოიხსნას რეაქციის დაწყებამდე. ამ ნაშრომში, სხვადასხვა ტუტე ცელულოზა შესწავლილია ინფრაწითელი სპექტროსკოპიისა და რენტგენის დიფრაქციის გამოყენებით. და ბოლოს, გამოყენებულია მეორე მეთოდი ეთერიფიკაციის პროდუქტების თვისებების მიხედვით.

ეთერიფიკაციის მომზადების ეტაპების დასადგენად, შესწავლილი იქნა ანტიოქსიდანტის, ტუტესა და მყინვარული ძმარმჟავას რეაქციის მექანიზმი კვების პროცესში. ჰიდროქსიეთილცელულოზის მომზადებაზე მოქმედი ფაქტორები განისაზღვრა ერთფაქტორიანი ექსპერიმენტით. პროდუქტის სიბლანტის მნიშვნელობის საფუძველზე 2%-იან წყალხსნარში. ექსპერიმენტული შედეგები აჩვენებს, რომ გამხსნელის მოცულობას, ეთილენოქსიდის რაოდენობას, ტუტეობის დროს, ტემპერატურასა და პირველი და მეორე რეჰიდრატაციის დროს დიდ გავლენას ახდენს პროდუქტის მახასიათებლებზე. საუკეთესო მომზადების მეთოდის დასადგენად გამოყენებული იქნა შვიდი ფაქტორისა და სამი დონის მეთოდი.

ჩვენ გავაანალიზებთ მომზადებული პროდუქტის თვისებებსჰიდროქსიეთილცელულოზა, მათ შორის სიბლანტე, ნაცარი, სინათლის გამტარობა, ტენიანობა და ა.შ. სტრუქტურული დახასიათება, ჩანაცვლების ერთგვაროვნება, ჩანაცვლების მოლარობა, კრისტალურობა და თერმული სტაბილურობა განხილული იქნა ინფრაწითელი, ბირთვული მაგნიტური რეზონანსის, გაზის ქრომატოგრაფიის, რენტგენის დიფრაქციის, DSC და DAT მეთოდებით, ხოლო ტესტირების მეთოდები გამოყენებული იყო ASTM სტანდარტებით.