1 Aféierung
Am Moment ass dat wichtegst Rohmaterial, dat bei der Virbereedung benotzt gëtt,Celluloseetherass Kotteng, an hir Produktioun geet zréck, an de Präis klëmmt och;
Ausserdeem si gänglech verethertend Agenten wéi Chloressigsäure (héich gëfteg) an Ethylenoxid (kriibserreegend) och méi schiedlech fir de mënschleche Kierper an d'Ëmwelt. Buch
An dësem Kapitel gëtt d'Kieferzellulose mat enger relativer Rengheet vu méi wéi 90%, déi am zweete Kapitel extrahéiert gouf, als Rohmaterial benotzt, an Natriumchloracetat an 2-Chlorethanol ginn als Ersatz benotzt.
Benotzung vun héichgëfteger Chloressigsäure als Veretherungsmëttel, anionescherCarboxymethylcellulose (CMC), net-ionesch Hydroxyethylcellulose goufen hiergestallt.
Cellulose (HEC) a gemëschte Hydroxyethylcarboxymethylcellulose (HECMC), dräi Celluloseether. Eenzelfaktor
D'Virbereedungstechnike vun dräi Celluloseether goufen duerch Experimenter an orthogonal Experimenter optimiséiert, an déi synthetiséiert Celluloseether goufen duerch FT-IR, XRD, H-NMR, etc. charakteriséiert.
Grondlage vun der Celluloseätherifikatioun
De Prinzip vun der Celluloseätherifikatioun kann an zwéin Deeler opgedeelt ginn. Den éischten Deel ass den Alkaliséierungsprozess, dat heescht, während der Alkaliséierungsreaktioun vun der Cellulose,
Gläichméisseg an enger NaOH-Léisung verdeelter Kieferzellulose schwëllt hefteg ënner der Aktioun vum mechanesche Réieren an duerch d'Expansioun vum Waasser.
Eng grouss Quantitéit u klenge NaOH-Moleküle ass an d'Innere vun der Piniencellulose andréngen a mat den Hydroxylgruppen um Rank vun der Glukosstruktureenheet reagéiert,
Generéiert Alkalicellulose, den aktiven Zentrum vun der Veretherungsreaktioun.
Den zweeten Deel ass den Etherifikatiounsprozess, dat heescht d'Reaktioun tëscht dem aktiven Zentrum an Natriumchloracetat oder 2-Chlorethanol ënner alkalesche Konditiounen, wat zu ... féiert.
Gläichzäiteg produzéieren den Veretherungsmëttel Natriumchloracetat an 2-Chlorethanol och e gewësse Grad u Waasser ënner alkalesche Konditiounen.
D'Niewereaktiounen ginn opgeléist fir Natriumglykolat respektiv Ethylenglykol ze generéieren.
2 Konzentréiert Alkali-Dekristallisatiounsvirbehandlung vu Piniencellulose
Als éischt, preparéiert eng bestëmmt Konzentratioun vun NaOH-Léisung mat deioniséiertem Waasser. Dann, bei enger bestëmmter Temperatur, 2 g Kieferfaser
De Vitamin gëtt an engem bestëmmte Volumen vun NaOH-Léisung opgeléist, eng Zäit laang geréiert an dann fir de Gebrauch gefiltert.
Instrumentmodell Hiersteller
Präzisiouns-pH-Meter
Kollektor-Typ Konstanttemperatur Heizmagnetrührer
Vakuum-Dréchnenuewen
Elektronesch Gläichgewiicht
Multifunktions-Vakuumpompel fir zirkulierend Waasser
Fourier-Transformatiouns-Infrarout-Spektrometer
Röntgendiffraktometer
Nuklearmagnetresonanzspektrometer
Hangzhou Aolilong Instrument Co., Ltd.
Hangzhou Huichuang Instrument Equipment Co., Ltd.
Shanghai Jinghong Experimentell Ausrüstung Co., Ltd.
METTLER TOLEDO Instruments (Shanghai) Co., Ltd.
Hangzhou David Wëssenschafts- an Educatiounsinstrument Co., Ltd.
Amerikanesch Thermo Fisher Co., Ltd.
Amerikanesch Thermoelektresch Schwäiz ARL Firma
Schwäizer Firma BRUKER
35
Virbereedung vu CMCs
Mat Hëllef vun Alkalizellulosa aus Kieferholz, déi duerch konzentréiert Alkali-Dekristallisatioun virbehandelt gouf, als Rohmaterial, mat Ethanol als Léisungsmëttel a mat Natriumchloracetat als Verethering
CMC mat méi héijem DS gouf preparéiert andeems zweemol Alkali an zweemol Veretherungsmëttel bäigefüügt goufen. 2 g Kieferholz-Alkalizellulose an de Véierhalskolben ginn, dann e gewësse Volumen Ethanol-Léisungsmëttel bäiginn a gutt 30 Minutte laang réieren.
ongeféier, sou datt d'Alkalizellulose komplett dispergéiert ass. Dann füügt eng gewëssen Quantitéit Alkalizumidanz an Natriumchloracetat derbäi, fir eng Zäit laang bei enger bestëmmter Veretherungstemperatur ze reagéieren.
No der Zäit gëtt en zweeten Zousaz vun engem alkalischen Agent an Natriumchloracetat gemaach, gefollegt vun enger Zäit laanger Veretherung. Nodeems d'Reaktioun eriwwer ass, ofkille loossen an dann ofkille loossen.
Mat enger entspriechender Quantitéit Äiseddiksäure neutraliséieren, dann ofsaugfilteren, wäschen an dréchnen.
Virbereedung vun HECs
Mat Hëllef vu Kieferholz-Alkalizellulose, déi mat konzentréierter Alkali-Dekristallisatioun virbehandelt gouf, als Rohmaterial, Ethanol als Léisungsmëttel an 2-Chlorethanol als Verethering
Den HEC mat méi héijer MS gouf preparéiert andeems zweemol Alkali an zweemol Veretherungsmëttel bäigefüügt goufen. 2 g Kieferholz-Alkalizellulose an e Véierhalskolben ginn, an e bestëmmte Volumen vun 90% (Volumenundeel) Ethanol bäiginn, réieren.
Réiert eng Zäit laang fir datt et sech komplett opléist, füügt dann eng gewëssen Quantitéit Alkali derbäi, a lues opwiermt, füügt eng gewëssen Quantitéit vun 2- derbäi.
Chlorethanol, bei konstanter Temperatur fir eng Zäit verethert, an duerno dat reschtlecht Natriumhydroxid an 2-Chlorethanol bäigefüügt fir d'Veretherung fir eng Zäit weiderzeféieren. behandelen
Nodeems d'Reaktioun ofgeschloss ass, neutraliséiert d'Mëschung mat enger gewësser Quantitéit Äisessegsäure a filtert se schliisslech mat engem Glasfilter (G3), wäscht se a dréchent se.
Virbereedung vun HEMCC
Mat Hëllef vum HEC, deen an 3.2.3.4 virbereet gouf, als Rohmaterial, Ethanol als Reaktiounsmedium an Natriumchloracetat als Veretherungsmëttel fir d'Virbereedung
HECMC. De spezifesche Prozess ass: huelt eng gewëssen Quantitéit HEC, gitt se an e 100 ml Véierhalskolben, an da füügt eng gewëssen Quantitéit vum Volumen derbäi.
90% Ethanol, eng Zäit laang mechanesch réieren, fir datt et komplett opgeléist ass, eng gewëssen Quantitéit Alkali nom Erhëtzen derbäiginn, a lues a lues derbäiginn
Natriumchloracetat, d'Veretherung bei konstanter Temperatur endet no enger Zäit. Nodeems d'Reaktioun ofgeschloss ass, neutraliséiert et mat Äisesseg fir et ze neutraliséieren, da benotzt e Glasfilter (G3)
Nom Ofsaugfilter, Wäschen an Trocknen.
Reinigung vun Celluloseether
Beim Virbereedungsprozess vum Celluloseether ginn dacks e puer Nieweprodukter produzéiert, haaptsächlech dat anorganescht Salz Natriumchlorid an e puer aner
Ongereinheeten. Fir d'Qualitéit vum Celluloseether ze verbesseren, gouf eng einfach Reinigung vum krittene Celluloseether duerchgefouert, well se a Waasser sinn.
Et gëtt ënnerschiddlech Léislechkeeten, dofir gëtt am Experiment e bestëmmte Volumenundeel vun hydratiséiertem Ethanol benotzt fir déi dräi preparéiert Celluloseether ze purifizéieren.
änneren.
Setzt d'Celluloseetherprouf, déi mat enger bestëmmter Qualitéit preparéiert gouf, an e Becherglas, füügt eng gewëssen Quantitéit un 80% Ethanol derbäi, deen op 60 ℃ ~ 65 ℃ virgehëtzt gouf, a behält de mechanesche Réieren bei 60 ℃ ~ 65 ℃ op engem Magnéitréier mat konstanter Temperatur fir 10 ℃. Loosst den Iwwerstand dréchnen.
An engem proppere Becherglas, benotzt Sëlwernitrat fir op Chloridionen ze kontrolléieren. Wann et e wäisse Nidderschlag gëtt, filtert en duerch e Glasfilter an huelt de feste Bestanddeel.
Widderhuelt déi viregt Schrëtt fir den Kierperdeel, bis de Filtrat nom Zousaz vun 1 Drëps AgNO3-Léisung kee wäisse Nidderschlag méi huet, dat heescht, d'Reinigung an d'Wäschen sinn ofgeschloss.
36
an (haaptsächlech fir den Reaktiounsnebenprodukt NaCl ze entfernen). Nom Ofsaugfilter, Trocknen, Ofkille bis Raumtemperatur a Wiegen.
Mass, g.
Test- a Charakteriséierungsmethoden fir Celluloseether
Bestëmmung vum Substitutiounsgrad (DS) a molare Substitutiounsgrad (MS)
Bestëmmung vum DS: Als éischt, weit 0,2 g (genau op 0,1 mg) vun der gereinegter an gedréchenter Celluloseetherprouf of, léist se an
80 ml destilléiert Waasser, an engem Waasserbad mat konstanter Temperatur bei 30℃~40℃ fir 10 Minutten geréiert. Dann mat Schwefelsäureléisung oder NaOH-Léisung upassen.
De pH-Wäert vun der Léisung bis de pH-Wäert vun der Léisung 8 ass. Dann, an engem Becherglas mat enger pH-Meterelektrode, benotzt eng Standardléisung vu Schwefelsäure.
Fir ënner Réieren ze titréieren, observéiert d'Miessung vum pH-Meter beim Titréieren, wann de pH-Wäert vun der Léisung op 3,74 agestallt ass,
D'Titratioun ass eriwwer. Notéiert de Volume vun der Schwefelsäure-Standardléisung, déi zu dësem Zäitpunkt benotzt gouf.
Generatioun:
D'Zomm vun den ieweschte Protonzuelen an der Hydroxyethylgrupp
D'Verhältnes vun der Zuel vun den ieweschte Protonen; I7 ass d'Mass vun der Methylengrupp op der Hydroxyethylgrupp
Intensitéit vum Protonresonanzpeak; ass d'Intensitéit vum Protonresonanzpeak vu 5 Methingruppen an enger Methylengrupp op der Cellulose-Glukos-Eenheet
Zomm.
D'Testmethoden, déi fir den Infraroutcharakteriséierungstest vun den dräi Celluloseether CMC, HEC an HEECMC beschriwwe sinn
Droit
3.2.4.3 XRD-Test
Röntgendiffraktiounsanalyse Charakteriséierungstest vun dräi Celluloseether CMC, HEC an HEECMC
déi beschriwwen Testmethod.
3.2.4.4 Tester vun H-NMR
Den 1H-NMR-Spektrometer vun HEC gouf mam Avance400 1H-NMR-Spektrometer vu BRUKER gemooss.
Mat deuteréiertem Dimethylsulfoxid als Léisungsmëttel gouf d'Léisung duerch flësseg Waasserstoff-NMR-Spektroskopie getest. D'Testfrequenz war 75,5 MHz.
Waarm, d'Léisung ass 0,5 ml.
3.3 Resultater an Analysen
3.3.1 Optimiséierung vum CMC-Virbereedungsprozess
Mat der Pinienzellulose, déi am zweete Kapitel extrahéiert gouf, als Rohmaterial, an Natriumchloracetat als Veretherungsmëttel, gouf d'Method vum Eenzelfaktor-Experiment ugewannt,
De Virbereedungsprozess vum CMC gouf optimiséiert, an d'Ufanksvariablen vum Experiment goufen wéi an der Tabell 3.3 gewisen festgeluecht. Folgend ass de Virbereedungsprozess vum HEC.
An der Konscht, d'Analyse vu verschiddene Faktoren.
Tabelle 3.3 Ufanksfaktorwäerter
Faktor Ufankswäert
Virbehandlung Alkaliséierungstemperatur/℃ 40
Virbehandlung Alkaliséierungszäit/h 1
Virbehandlung Feststoff-Flëssegkeetsverhältnis/(g/ml) 1:25
Virbehandlung Laugkonzentratioun/% 40
38
Déi éischt Eterifikatiounstemperatur/℃ 45
Éischtstufe-Etherifikatiounszäit/h 1
Zweet Stuf Ätherifikatiounstemperatur/℃ 70
Zweet Eterifikatiounszäit/h 1
Basisdosis an der Veretherungsphase/g 2
Quantitéit vum Veretherungsmëttel an der Veretherungsphase/g 4,3
Verhältnis vu verethertem Feststoff a Flëssegkeet/(g/ml) 1:15
3.3.1.1 Afloss vu verschiddene Faktoren op de CMC-Substitutiounsgrad an der Alkaliséierungsphase vun der Virbehandlung
1. Den Afloss vun der Alkaliséierungstemperatur vun der Virbehandlung op de Substitutiounsgrad vu CMC
Fir den Effekt vun der Alkaliséierungstemperatur vun der Virbehandlung op de Substitutiounsgrad am kritt CMC ze berücksichtegen, am Fall wou aner Faktoren als Ufankswäerter festgeluecht ginn,
Ënner de Konditioune gëtt den Afloss vun der Alkaliséierungstemperatur vun der Virbehandlung op de Substitutiounsgrad vun der CMC diskutéiert, an d'Resultater sinn an der Fig. 1 gewisen.
Virbehandlung Alkaliséierungstemperatur/℃
Effekt vun der Alkaliséierungstemperatur vun der Virbehandlung op de Substitutiounsgrad vun der CMC
Et kann een gesinn, datt de Substitutiounsgrad vu CMC mat der Erhéijung vun der Alkalisatiounstemperatur vun der Virbehandlung eropgeet, an d'Alkalisatiounstemperatur ass 30 °C.
Déi uewe genannten Substitutiounsgrade huelen mat eropgoender Temperatur of. Dëst ass well d'Alkaliséierungstemperatur ze niddreg ass, an d'Moleküle manner aktiv sinn a net fäeg sinn
Zerstéiert effektiv de kristalline Beräich vun der Cellulose, wouduerch et schwéier ass fir den Etherifikatiounsmëttel an d'Innere vun der Cellulose an der Etherifikatiounsstadium anzetrieden, an de Reaktiounsgrad ass relativ héich.
niddreg, wat zu engem méi niddrege Grad vun der Produktsubstitutioun féiert. D'Alkaliséierungstemperatur soll awer net ze héich sinn. Wann d'Temperatur eropgeet, ënner der Wierkung vun héijer Temperatur a staarker Alkali,
Zellulose ass ufälleg fir oxidativen Ofbau, an de Grad vun der Substitutioun vum Produkt CMC hëlt of.
2. Afloss vun der Alkaliséierungszäit vun der Virbehandlung op de Substitutiounsgrad vu CMC
Ënner der Bedingung, datt d'Alkalisatiounstemperatur vun der Virbehandlung 30 °C ass an aner Faktoren d'Ufankswäerter sinn, gëtt den Afloss vun der Alkalisatiounszäit vun der Virbehandlung op CMC diskutéiert.
Den Effekt vun der Substitutioun. Grad vun der Substitutioun
Virbehandlung Alkaliséierungszäit/h
Effekt vun der Alkaliséierungszäit vun der Virbehandlung opCMCSubstitutiounsgrad
De Vulkaniséierungsprozess selwer ass relativ séier, awer d'Alkali-Léisung brauch eng gewëssen Diffusiounszäit an der Faser.
Et kann een gesinn, datt wann d'Alkalisatiounszäit 0,5-1,5 Stonnen ass, de Substitutiounsgrad vum Produkt mat der Erhéijung vun der Alkalisatiounszäit eropgeet.
De Grad vun der Substitutioun vum krittene Produkt war am héchsten no 1,5 Stonnen, an de Grad vun der Substitutioun ass mat der Zäitverlängerung no 1,5 Stonnen erofgaang. Dëst kann
Et kéint sinn, datt um Ufank vun der Alkalisatioun, mat der Verlängerung vun der Alkalisatiounszäit, d'Infiltratioun vun Alkali an d'Zellulose méi ausreechend ass, sou datt d'Faseren
D'Primärstruktur ass méi entspaant, wouduerch den Etherifikatiounsmëttel an den aktiven Medium eropgoen
Zäitpunkt vun der Verëffentlechung: 26. Abrëll 2024