1 Киришүү
Азыркы учурда, даярдоодо колдонулган негизги чийки затцеллюлоза эфирипахта болуп саналат, жана анын өндүрүшү азайып, баасы да өсүп жатат;
Мындан тышкары, хлоруксус кислотасы (өтө уулуу) жана этилен кычкылы (канцерогендик) сыяктуу кеңири колдонулган эфирлештирүүчү агенттер да адамдын денесине жана айлана-чөйрөгө зыяндуураак. Китеп
Бул бөлүмдө чийки зат катары экинчи бөлүмдө алынган салыштырмалуу тазалыгы 90% дан ашык болгон карагай целлюлозасы, ал эми алмаштыруучулар катары натрий хлорацетаты жана 2-хлорэтанол колдонулат.
Эфирлештирүүчү агент катары өтө уулуу хлорацет кислотасын колдонуу, аниондуккарбоксиметилцеллюлоза (CMC), иондук эмес гидроксиэтилцеллюлоза даярдалган.
Целлюлоза (HEC) жана аралаш гидроксиэтилкарбоксиметилцеллюлоза (HECMC) үч целлюлоза эфирлери. бир факторлуу
Үч целлюлоза эфирин даярдоо ыкмалары эксперименттер жана ортогоналдык эксперименттер аркылуу оптималдаштырылган, ал эми синтезделген целлюлоза эфирлери FT-IR, XRD, H-NMR ж.б. менен мүнөздөлгөн.
Целлюлозаны этерификациялоонун негиздери
Целлюлозанын эфирлештирүү принцибин эки бөлүккө бөлүүгө болот. Биринчи бөлүгү - щелочтоо процесси, башкача айтканда, целлюлозанын щелочтоо реакциясы учурунда,
NaOH эритмесинде бирдей чачырап, карагай целлюлозасы механикалык аралаштыруунун жана суунун кеңейишинин таасиринде катуу шишип кетет.
Карагай целлюлозасынын ичине көп сандагы NaOH кичинекей молекулалары кирип, глюкозанын структуралык бирдигинин шакекчесиндеги гидроксил топтору менен реакцияга кирген,
Эфирификация реакциясынын активдүү борбору болгон щелочтуу целлюлозаны пайда кылат.
Экинчи бөлүгү - эфирлештирүү процесси, башкача айтканда, активдүү борбор менен натрий хлорацетаты же 2-хлорэтанолдун щелочтуу шарттарда реакциясы, натыйжада
Ошол эле учурда, эфирлештирүүчү натрий хлорацетаты жана 2-хлорэтанол да щелочтуу шарттарда белгилүү бир деңгээлде сууну пайда кылат.
Кошумча реакциялар тиешелүүлүгүнө жараша натрий гликолятын жана этиленгликолду пайда кылуу менен чечилет.
2 Карагай целлюлозасын концентрацияланган щелочтуу декристаллдаштыруу алдын ала иштетүү
Алгач, деиондоштурулган суу менен белгилүү бир концентрациядагы NaOH эритмесин даярдаңыз. Андан кийин, белгилүү бир температурада 2 г карагай буласын
Витамин белгилүү бир көлөмдөгү NaOH эритмесинде эритилет, бир аз убакыт аралаштырылат, андан кийин колдонуу үчүн чыпкаланат.
Аспап моделин өндүрүүчү
Так рН өлчөгүч
Коллектордук типтеги туруктуу температурадагы жылытуучу магниттик аралаштыргыч
Вакуумдук кургаткыч
Электрондук баланс
Айланма суу түрүндөгү көп максаттуу вакуумдук насос
Фурье трансформациясынын инфракызыл спектрометри
Рентген дифрактометри
Ядролук магниттик-резонанстык спектрометр
Ханчжоу Аолилун аспап компаниясы, ЖЧК
Ханчжоу Хуэйчуан аспап жабдуулары компаниясы, ЖЧК
Шанхай Jinghong эксперименталдык жабдуулар компаниясы, ЖЧК
METTLER TOLEDO Instruments (Шанхай) Co., Ltd.
Ханчжоу Дэвид илим жана билим берүү аспаптары компаниясы, ЖЧК
"Америкалык Термо Фишер" компаниясы
Америкалык термоэлектрик Швейцария ARL компаниясы
Швейцариялык BRUKER компаниясы
35
CMCлерди даярдоо
Чийки зат катары концентрацияланган щелочтуу декристаллизациялоо жолу менен алдын ала иштетилген карагай жыгачынын щелочтуу целлюлозасын, эриткич катары этанолду жана эфирификация катары натрий хлорацетатынын колдонулушун колдонуу
DS жогору болгон CMC эки жолу щелоч жана эки жолу эфирлештирүүчү агент кошуу менен даярдалган. Төрт моюндуу колбага 2 г карагай жыгачынын щелочтуу целлюлозасын кошуп, андан кийин белгилүү бир көлөмдөгү этанол эриткичин кошуп, 30 мүнөт жакшылап аралаштырыңыз.
болжол менен, ошондо щелочтуу целлюлоза толугу менен таркайт. Андан кийин белгилүү бир өлчөмдө щелочтуу агентти жана натрий хлорацетат кошуп, белгилүү бир убакыт аралыгында эфирлештирүү температурасында реакцияга киришет.
Убакыт өткөндөн кийин, щелочтуу агент жана натрий хлорацетатынын экинчи кошулмасы кошулат, андан кийин бир аз убакытка эфирификацияланат. Реакция аяктагандан кийин, муздатып, андан кийин муздатуу керек, андан кийин
Тийиштүү өлчөмдөгү муз уксус кислотасы менен нейтралдаштырыңыз, андан кийин соргуч чыпка менен тазалап, жууп, кургатыңыз.
ЖЭКтерди даярдоо
Чийки зат катары концентрацияланган щелочтуу декристаллизация менен алдын ала иштетилген карагай жыгачынын щелочтуу целлюлозасын, эриткич катары этанолду жана эфирификация катары 2-хлорэтанолду колдонуу
Жогорку MS менен HEC эки жолу щелоч жана эки жолу эфирлештирүүчү агент кошуу менен даярдалган. Төрт моюндуу колбага 2 г карагай жыгачынын щелочтуу целлюлозасын кошуп, белгилүү бир көлөмдөгү 90% (көлөмдүк үлүшү) этанолду кошуп, аралаштырыңыз.
Толугу менен эригенге чейин бир аз убакыт аралаштырып, андан кийин белгилүү бир өлчөмдө щелоч кошуп, акырындык менен ысытып, белгилүү бир көлөмдөгү 2-
Хлорэтанол, белгилүү бир убакыт бою туруктуу температурада эфирлештирилип, андан кийин калган натрий гидроксиди жана 2-хлорэтанол кошулуп, эфирлештирүүнү белгилүү бир убакытка чейин улантуу керек.
Реакция аяктагандан кийин, белгилүү бир өлчөмдөгү муз уксус кислотасы менен нейтралдаштырып, акырында айнек чыпка (G3) менен чыпкалап, жууп, кургатыңыз.
HEMCC даярдоо
3.2.3.4-пунктта даярдалган HEC чийки зат катары, этанол реакция чөйрөсү катары жана натрий хлорацетат эфирлештирүүчү агент катары колдонулуп, даярдоо
HECMC. Өзгөчө процесс: белгилүү бир өлчөмдөгү HEC алып, аны 100 мл төрт моюндуу колбага салып, андан кийин белгилүү бир көлөмдөгү көлөмдү кошуу.
90% этанолду толугу менен эритүү үчүн механикалык түрдө бир аз убакытка аралаштырыңыз, ысыткандан кийин белгилүү бир өлчөмдө щелоч кошуп, акырындык менен кошуңуз.
Натрий хлорацетаты, туруктуу температурадагы эфирлештирүү белгилүү бир убакыттан кийин аяктайт. Реакция аяктагандан кийин, аны муз уксус кислотасы менен нейтралдаштырып, андан кийин айнек чыпкасын (G3) колдонуңуз.
Соргуч чыпкалоодон кийин жууп, кургатуу керек.
Целлюлоза эфирлерин тазалоо
Целлюлоза эфирин даярдоо процессинде көбүнчө кээ бир кошумча продуктылар, негизинен органикалык эмес туз натрий хлориди жана башка кээ бирлери өндүрүлөт.
кошулмалар. Целлюлоза эфиринин сапатын жакшыртуу үчүн алынган целлюлоза эфирине жөнөкөй тазалоо жүргүзүлдү. анткени алар сууда
Ар кандай эригичтиктер бар, ошондуктан экспериментте даярдалган үч целлюлоза эфирин тазалоо үчүн гидратталган этанолдун белгилүү бир көлөмдүк бөлүгү колдонулат.
өзгөрүү.
Белгилүү бир сапатта даярдалган целлюлоза эфиринин үлгүсүн стаканга салып, алдын ала 60 ℃ ~ 65 ℃ чейин ысытылган 80% этанолдун белгилүү бир өлчөмүн кошуп, туруктуу температурадагы ысытуучу магниттик аралаштыргычта 60 ℃ ~ 65 ℃ температурада механикалык аралаштырууну 10 ℃ бою кармап туруңуз. Үстүнкү катмарды кургатыңыз.
Таза стаканда хлорид иондорун текшерүү үчүн күмүш нитратын колдонуңуз. Эгерде ак чөкмө пайда болсо, аны айнек чыпка аркылуу чыпкалап, катуу затты алыңыз.
Дене бөлүгү үчүн мурунку кадамдарды кайталаңыз, 1 тамчы AgNO3 эритмесин кошкондон кийин фильтратта ак чөкмө пайда болгонго чейин, башкача айтканда, тазалоо жана жуу аяктаганга чейин.
36
(негизинен реакциянын кошумча продуктусу NaClди алып салуу үчүн). Соргуч чыпкалоодон, кургатуудан, бөлмө температурасына чейин муздатуудан жана таразалоодон кийин.
масса, г
Целлюлоза эфирлерин сыноо жана мүнөздөө ыкмалары
Алмаштыруу даражасын (ДД) жана молярдык алмашуу даражасын (МД) аныктоо
ДС аныктоо: Алгач тазаланган жана кургатылган целлюлоза эфиринин үлгүсүнөн 0,2 г (0,1 мг тактык менен) тартып, аны эритип алыңыз.
80 мл дистилденген суу куюп, туруктуу температурадагы суу мончосунда 30℃ ~ 40℃ температурада 10 мүнөт аралаштырыңыз. Андан кийин күкүрт кислотасынын эритмеси же NaOH эритмеси менен тууралаңыз.
Эритменин рН маанисин 8ге жеткенге чейин жогорулатыңыз. Андан кийин рН өлчөгүч электрод менен жабдылган стаканда күкүрт кислотасынын стандарттуу эритмесин колдонуңуз
Аралаштыруу шарттарында титрлөө үчүн, эритменин рН мааниси 3,74кө туураланганда, титрлөө учурунда рН метрдин көрсөткүчүн байкаңыз,
Титрлөө аяктайт. Бул учурда колдонулган күкүрт кислотасынын стандарттык эритмесинин көлөмүнө көңүл буруңуз.
Муун:
Жогорку протон сандарынын жана гидроксиэтил тобунун суммасы
Жогорку протондордун санынын катышы; I7 - гидроксиэтил тобундагы метилен тобунун массасы
Протон резонанстык чокунун интенсивдүүлүгү; целлюлоза-глюкоза бирдигиндеги 5 метин тобунун жана бир метилен тобунун протон резонанстык чокунун интенсивдүүлүгү.
Сумма.
Үч целлюлоза эфири CMC, HEC жана HEECMC инфракызыл мүнөздөмөсүн сыноо үчүн сүрөттөлгөн сыноо ыкмалары
Мыйзам
3.2.4.3 Рентгендик-диагностикалык тест
CMC, HEC жана HEECMC үч целлюлоза эфиринин рентген дифракциялык анализинин мүнөздөмөсүн текшерүү
сүрөттөлгөн тест ыкмасы.
3.2.4.4 H-ЯМРди текшерүү
HECтин H ЯМР спектрометри BRUKER тарабынан чыгарылган Avance400 H ЯМР спектрометри менен өлчөнгөн.
Эриткич катары дейтерленген диметилсульфоксид колдонулуп, эритме суюк суутек ЯМР спектроскопиясы менен текшерилген. Сыноо жыштыгы 75,5 МГц болгон.
Жылуу, эритме 0,5 мл.
3.3 Жыйынтыктар жана талдоо
3.3.1 CMC даярдоо процессин оптималдаштыруу
Экинчи бөлүмдө алынган карагай целлюлозасын чийки зат катары жана натрий хлорацетатынын эфирлештирүүчү агент катары колдонулушу менен бир факторлуу эксперимент ыкмасы кабыл алынган,
CMC даярдоо процесси оптималдаштырылып, эксперименттин баштапкы өзгөрмөлөрү 3.3-таблицада көрсөтүлгөндөй коюлду. Төмөндө HEC даярдоо процесси келтирилген.
Көркөм өнөрдө ар кандай факторлорду талдоо.
3.3-таблица. Баштапкы фактордук маанилер
Баштапкы фактордук маани
Алдын ала дарылоо щелочтоо температурасы/℃ 40
Алдын ала иштетүүнүн щелочтуу убактысы/саат 1
Даярдоо алдындагы катуу-суюктук катышы/(г/мл) 1:25
Дарылоо алдындагы щелочтун концентрациясы/% 40
38
Биринчи баскычтагы этерификация температурасы/℃ 45
Биринчи баскычтагы эфирификация убактысы/саат 1
Экинчи баскычтагы этерификация температурасы/℃ 70
Экинчи баскычтагы эфирификация убактысы/саат 1
Эфирификация стадиясындагы базалык доза/г 2
Эфирификациялоо стадиясындагы эфирлештирүүчү агенттин көлөмү/г 4.3
Эфирленген катуу зат-суюк заттын катышы/(г/мл) 1:15
3.3.1.1 Дарылоо алдындагы щелочтоо стадиясында CMC алмаштыруу даражасына ар кандай факторлордун таасири
1. CMCнин алмаштыруу даражасына дарылоо алдындагы щелочтоо температурасынын таасири
Башка факторлорду баштапкы маанилер катары бекитүү учурунда, алынган CMCдеги орун алмаштыруу даражасына алдын ала щелочтоо температурасынын таасирин эске алуу үчүн,
Шарттарда, дарылоо алдындагы щелочтоо температурасынын CMC алмаштыруу даражасына тийгизген таасири талкууланат жана натыйжалары сүрөттө көрсөтүлгөн.
Алдын ала дарылоо щелочтоо температурасы / ℃
CMC алмаштыруу даражасына алдын ала щелочтоо температурасынын таасири
Көрүнүп тургандай, CMCнин ордун басуу даражасы дарылоо алдындагы щелочтоо температурасынын жогорулашы менен жогорулайт жана щелочтоо температурасы 30 °C түзөт.
Жогорудагы орун алмаштыруу даражалары температуранын жогорулашы менен төмөндөйт. Себеби щелочтоо температурасы өтө төмөн жана молекулалар азыраак активдүү жана ...
Целлюлозанын кристаллдык аймагын натыйжалуу жок кылат, бул эфирлештирүүчү агенттин эфирлештирүү этабында целлюлозанын ичине киришин кыйындатат жана реакциянын даражасы салыштырмалуу жогору.
төмөн, натыйжада продуктунун алмаштыруу даражасы төмөндөйт. Бирок, щелочтуулук температурасы өтө жогору болбошу керек. Температура жогорулаган сайын, жогорку температуранын жана күчтүү щелочтун таасири астында,
Целлюлоза кычкылдануу процессинде бузулууга жакын, ал эми CMC продуктунун ордун басуу даражасы төмөндөйт.
2. CMC алмаштыруу даражасына дарылоо алдындагы щелочтуулук убактысынын таасири
Эгерде дарылоо алдындагы щелочтоо температурасы 30 °C жана башка факторлор баштапкы маанилер болсо, дарылоо алдындагы щелочтоо убактысынын CMCге тийгизген таасири талкууланат.
Алмаштыруунун таасири. Алмаштыруу даражасы
Дарылоо алдында щелочтоо убактысы/саат
Дарылоо алдындагы щелочтуулук убактысынын таасириCMCалмаштыруу даражасы
Көбүктөө процесси өзү салыштырмалуу тез жүрөт, бирок щелочтуу эритме булада белгилүү бир диффузия убактысын талап кылат.
Шлактоо убактысы 0,5-1,5 саат болгондо, продуктунун алмаштыруу даражасы щлактоо убактысынын көбөйүшү менен жогорулай турганын көрүүгө болот.
Алынган продуктунун алмаштыруу даражасы убакыт 1,5 саат болгондо эң жогорку болгон, ал эми алмаштыруу даражасы 1,5 сааттан кийин убакыттын көбөйүшү менен төмөндөгөн. Бул мүмкүн
Бул щелочтуулуктун башында, щелочтуулук убактысынын узарышы менен, щелочтун целлюлозага инфильтрациясы жетиштүү болгондуктан, буланын
Негизги түзүлүш жумшарып, эфирлөөчү агентти жана активдүү чөйрөнү көбөйтөт
Жарыяланган убактысы: 2024-жылдын 26-апрели