1 Вовед
Во моментов, главната суровина што се користи во подготовката нацелулозен етере памук, а неговото производство се намалува, а цената исто така расте;
Покрај тоа, најчесто користените етерификувачки агенси како што се хлороцетната киселина (многу токсична) и етилен оксидот (канцероген) се исто така поштетни за човечкото тело и животната средина.
Во ова поглавје, како суровина се користи борова целулоза со релативна чистота од повеќе од 90% екстрахирана во второто поглавје, а како замена се користат натриум хлорацетат и 2-хлороетанол.
Користење на високо токсична хлороцетна киселина како етеризирачки агенс, анјонскикарбоксиметил целулоза (CMC), беа подготвени нејонски хидроксиетил целулоза.
Целулоза (HEC) и мешани хидроксиетил карбоксиметил целулоза (HECMC) три целулозни етери. единечен фактор
Техниките за подготовка на три целулозни етери беа оптимизирани преку експерименти и ортогонални експерименти, а синтетизираните целулозни етери беа карактеризирани со FT-IR, XRD, H-NMR, итн.
Основи на етерификација на целулоза
Принципот на етерификација на целулоза може да се подели на два дела. Првиот дел е процесот на алкализација, односно за време на реакцијата на алкализација на целулозата,
Рамномерно дисперзирана во раствор од NaOH, целулозата од бор отекува насилно под дејство на механичко мешање и со ширење на вода.
Голема количина на мали молекули на NaOH навлегла во внатрешноста на боровата целулоза и реагирала со хидроксилните групи на прстенот на структурната единица на гликозата,
Генерира алкална целулоза, активниот центар на реакцијата на етерификација.
Вториот дел е процесот на етерификација, односно реакцијата помеѓу активниот центар и натриум хлорацетат или 2-хлороетанол под алкални услови, што резултира со
Во исто време, етерификувачкиот агенс натриум хлорацетат и 2-хлороетанол исто така ќе произведат одреден степен на вода под алкални услови.
Несаканите реакции се решаваат за да се генерира натриум гликолат и етилен гликол, соодветно.
2 Концентрирана алкална декристализација на борова целулоза
Прво, подгответе раствор од NaOH со одредена концентрација со дејонизирана вода. Потоа, на одредена температура, 2 g борови влакна
Витаминот се раствора во одреден волумен на раствор од NaOH, се меша извесно време, а потоа се филтрира за употреба.
Производител на модел на инструменти
Прецизен pH мерач
Магнетна мешалка за греење со константна температура од типот на колектор
Печка за вакуумско сушење
Електронска вага
Повеќенаменска вакуум пумпа од типот на циркулирачка вода
Фуриеова трансформација Инфрацрвен спектрометар
Рентгенски дифрактометар
Нуклеарен магнетен резонантен спектрометар
Хангжу Аолилонг Инструмент Ко., ООД
Хангжу Хуичуанг Инструмент Опрема Ко., ООД
Шангај Џингхонг Експериментална Еквипмент Ко., ООД
МЕТЛЕР ТОЛЕДО Инструменти (Шангај) Ко., ООД
Хангжу Дејвид Научна и Образовна Инструментална Ко., ООД
Американ Термо Фишер Ко., ООД
Американска термоелектрична швајцарска компанија ARL
Швајцарската компанија Брукер
35
Подготовка на CMC
Користење на алкална целулоза од борово дрво претходно третирана со концентрирана алкална декристализација како суровина, користење на етанол како растворувач и користење на натриум хлорацетат како етерификација
CMC со повисок DS беше подготвен со додавање на алкали двапати и етеризирачки агенс двапати. Додадете 2 g алкална целулоза од борово дрво во колбата со четири грла, потоа додадете одреден волумен на растворувач од етанол и добро мешајте 30 минути.
приближно, така што алкалната целулоза е целосно дисперзирана. Потоа додадете одредена количина на алкален агенс и натриум хлорацетат за да реагирате одреден временски период на одредена температура на етерификација
По одредено време, второ додавање на алкален агенс и натриум хлорацетат, проследено со етерификација за одреден временски период. Откако ќе заврши реакцијата, изладете и потоа изладете.
Неутрализирајте со соодветна количина на глацијална оцетна киселина, потоа филтрирајте со вшмукување, измијте и исушете.
Подготовка на ХЕЦ
Користење на алкална целулоза од борово дрво претходно третирана со концентрирана алкална декристализација како суровина, етанол како растворувач и 2-хлороетанол како етерификација
HEC со повисок MS беше подготвен со додавање на алкали двапати и етеризирачки агенс двапати. Додадете 2 g алкална целулоза од борово дрво во колба со четири грла и додадете одреден волумен од 90% (волуменски удел) етанол, промешајте.
Мешајте одреден временски период додека целосно не се раствори, потоа додадете одредена количина на алкали и полека загревајте, додадете одредена количина од 2-
Хлороетанол, етерифициран на константна температура во одреден временски период, а потоа додаден е преостанатиот натриум хидроксид и 2-хлороетанол за да се продолжи етерификацијата во одреден временски период. третирајте
Откако реакцијата ќе заврши, неутрализирајте со одредена количина глацијална оцетна киселина и конечно филтрирајте со стаклен филтер (G3), измијте и исушете.
Подготовка на HEMCC
Користење на HEC подготвен во 3.2.3.4 како суровина, етанол како реакциона средина и натриум хлорацетат како етерификувачко средство за подготовка
HECMC. Специфичниот процес е: земете одредена количина на HEC, ставете ја во колба со четири грла од 100 mL, а потоа додадете одредена количина волумен.
90% етанол, механички промешајте одреден временски период за целосно да се дисперзира, додадете одредена количина на алкали по загревањето и полека додадете
Натриум хлорацетат, етерификацијата на константна температура завршува по одреден временски период. Откако ќе заврши реакцијата, неутрализирајте го со глацијална оцетна киселина за да го неутрализирате, а потоа користете стаклен филтер (G3)
По вшмукување, филтрација, перење и сушење.
Прочистување на целулозни етери
Во процесот на подготовка на целулозен етер, често се произведуваат некои нуспроизводи, главно неорганска сол натриум хлорид и некои други
нечистотии. За да се подобри квалитетот на целулозниот етер, добиениот целулозен етер беше спроведен со едноставно прочистување. бидејќи тие се во вода
Постојат различни растворливости, па затоа експериментот користи одредена волуменска фракција на хидриран етанол за прочистување на подготвените три целулозни етери.
промена.
Ставете го примерокот од целулозен етер подготвен со одреден квалитет во чаша, додадете одредена количина 80% етанол кој е претходно загреан на 60 ℃ ~ 65 ℃ и одржувајте механичко мешање на 60 ℃ ~ 65 ℃ на магнетна мешалка со константна температура 10 ℃ минути. Оставете ја супернатантната течност да се исуши.
Во чиста чаша, користете сребрен нитрат за да проверите за хлоридни јони. Доколку има бел талог, филтрирајте го низ стаклен филтер и земете ја цврстата материја
Повторете ги претходните чекори за делот од телото, сè додека филтратот по додавањето на 1 капка раствор на AgNO3 не остане без бел талог, односно не се заврши прочистувањето и миењето.
36
во (главно за отстранување на реакцискиот нуспроизвод NaCl). По вакуумска филтрација, сушење, ладење на собна температура и мерење.
маса, g.
Методи за тестирање и карактеризација на целулозни етери
Одредување на степен на супституција (DS) и моларен степен на супституција (MS)
Одредување на DS: Прво, измерете 0,2 g (со точност од 0,1 mg) од прочистениот и сушен примерок од целулозен етер, растворете го во
80 мл дестилирана вода, промешајте во водена бања со константна температура на 30℃~40℃ 10 минути. Потоа прилагодете со раствор на сулфурна киселина или раствор на NaOH.
pH вредноста на растворот се додека pH вредноста на растворот не стане 8. Потоа, во чаша опремена со електрода за pH метар, користете стандарден раствор на сулфурна киселина.
За титрирање, под услови на мешање, следете го отчитувањето на pH-метарот додека титрирате, кога pH вредноста на растворот е прилагодена на 3,74,
Титрацијата завршува. Забележете го волуменот на стандарден раствор на сулфурна киселина што се користи во овој момент.
Генерација:
Збирот на горните протонски броеви и хидроксиетилната група
Односот на бројот на горните протони; I7 е масата на метиленската група на хидроксиетилната група
Интензитет на протонскиот резонантен врв; е интензитетот на протонскиот резонантен врв на 5 метински групи и една метиленска група на целулозната глукозна единица
Сума.
Методите за тестирање опишани за тестирање на инфрацрвена карактеризација на трите целулозни етери CMC, HEC и HEECMC
Право
3.2.4.3 XRD тест
Тест за карактеризација на анализа на дифракција на Х-зраци на три целулозни етери CMC, HEC и HEECMC
опишаниот метод на тестирање.
3.2.4.4 Тестирање на H-NMR
H NMR спектрометарот на HEC беше измерен со Avance400 H NMR спектрометар произведен од BRUKER.
Користејќи деутериран диметил сулфоксид како растворувач, растворот беше тестиран со течен водороден NMR спектроскопија. Тест фреквенцијата беше 75,5 MHz.
Топло, растворот е 0,5 мл.
3.3 Резултати и анализа
3.3.1 Оптимизација на процесот на подготовка на CMC
Користејќи ја боровата целулоза екстрахирана во втората глава како суровина, и користејќи натриум хлорацетат како етеризирачки агенс, беше усвоен методот на експеримент со еден фактор,
Процесот на подготовка на CMC беше оптимизиран, а почетните променливи на експериментот беа поставени како што е прикажано во Табела 3.3. Следново е процесот на подготовка на HEC
Во уметноста, анализата на различни фактори.
Табела 3.3 Почетни вредности на факторот
Почетна вредност на факторот
Температура на алкализирање пред третман/℃ 40
Време на алкализирање пред третман/час 1
Сооднос на цврста и течност пред третман/(g/mL) 1:25
Концентрација на луга пред третман/% 40
38
Температура на етерификација во првата фаза/℃ 45
Време на етерификација во прва фаза/ч 1
Втора фаза на етерификација температура/℃ 70
Време на етерификација во втора фаза/ч 1
Базна доза во фаза на етерификација/g2
Количина на етерификувачко средство во фазата на етерификација/g 4,3
Етерифициран сооднос на цврсто и течно/(g/mL) 1:15
3.3.1.1 Влијание на различни фактори врз степенот на супституција на CMC во фазата на алкализација пред третманот
1. Ефектот на температурата на алкализација при претходна обработка врз степенот на супституција на CMC
За да се разгледа ефектот на температурата на алкализација пред третманот врз степенот на супституција во добиениот CMC, во случај на фиксирање на други фактори како почетни вредности,
Под условите, дискутирано е влијанието на температурата на алкализација пред третманот врз степенот на супституција на CMC, а резултатите се прикажани на Сл.
Температура на алкализирање пред третман/℃
Влијание на температурата на алкализирање пред третманот врз степенот на супституција со CMC
Може да се види дека степенот на супституција на CMC се зголемува со зголемување на температурата на алкализација пред третманот, а температурата на алкализација е 30 °C.
Горенаведените степени на супституција се намалуваат со зголемување на температурата. Ова е затоа што температурата на алкализирање е премногу ниска, а молекулите се помалку активни и неспособни да
Ефикасно уништување на кристалната површина на целулозата, што го отежнува етерификувачкото средство да влезе во внатрешноста на целулозата во фазата на етерификација, а степенот на реакција е релативно висок.
ниско, што резултира со помал степен на замена на производот. Сепак, температурата на алкализација не треба да биде превисока. Како што температурата се зголемува, под дејство на висока температура и силни алкали,
Целулозата е склона кон оксидативна деградација, а степенот на супституција на производот CMC се намалува.
2. Влијание на времето на алкализација пред третманот врз степенот на супституција со CMC
Под услов температурата на алкализација пред третманот да е 30 °C, а други фактори да се почетните вредности, се дискутира ефектот на времето на алкализација пред третманот врз CMC.
Ефектот на супституцијата. Степен на супституција
Време на алкализирање пред третман/час
Ефект од времето на алкализација пред третманот врзЦМЦстепен на замена
Самиот процес на зголемување на волуменот е релативно брз, но на алкалниот раствор му е потребно одредено време на дифузија во влакното.
Може да се види дека кога времето на алкализација е 0,5-1,5 часа, степенот на супституција на производот се зголемува со зголемување на времето на алкализација.
Степенот на супституција на добиениот производ беше највисок кога времето беше 1,5 часа, а степенот на супституција се намалуваше со зголемување на времето по 1,5 часа. Ова може
Можеби е така бидејќи на почетокот на алкализацијата, со продолжување на времето на алкализација, инфилтрацијата на алкалијата во целулозата е подоволна, така што влакното
Примарната структура е порелаксирана, зголемувајќи го етерификувачкото средство и активната средина.
Време на објавување: 26 април 2024 година