1 Pengenalan
Pada masa ini, bahan mentah utama yang digunakan dalam penyediaaneter selulosaadalah kapas, dan hasilnya semakin menurun, dan harganya juga semakin meningkat;
Tambahan pula, agen pengeter yang biasa digunakan seperti asid kloroasetik (sangat toksik) dan etilena oksida (karsinogenik) juga lebih berbahaya kepada tubuh manusia dan alam sekitar. Buku
Dalam bab ini, selulosa pain dengan ketulenan relatif lebih daripada 90% yang diekstrak dalam bab kedua digunakan sebagai bahan mentah, dan natrium kloroasetat dan 2-kloroetanol digunakan sebagai pengganti.
Menggunakan asid kloroasetik yang sangat toksik sebagai agen pengeter, anionikkarboksimetil selulosa (CMC), hidroksietil selulosa bukan ionik telah disediakan.
Selulosa (HEC) dan campuran hidroksietil karboksimetil selulosa (HECMC) tiga eter selulosa. faktor tunggal
Teknik penyediaan tiga eter selulosa telah dioptimumkan melalui eksperimen dan eksperimen ortogon, dan eter selulosa yang disintesis telah dicirikan oleh FT-IR, XRD, H-NMR, dsb.
Asas-asas eterifikasi selulosa
Prinsip eterifikasi selulosa boleh dibahagikan kepada dua bahagian. Bahagian pertama ialah proses pengalkilan, iaitu semasa tindak balas pengalkilan selulosa,
Tersebar sekata dalam larutan NaOH, selulosa pain mengembang dengan kuat di bawah tindakan pengadukan mekanikal, dan dengan pengembangan air
Sejumlah besar molekul kecil NaOH meresap ke dalam bahagian dalam selulosa pain dan bertindak balas dengan kumpulan hidroksil pada gelang unit struktur glukosa.
Menghasilkan selulosa alkali, pusat aktif tindak balas eterifikasi.
Bahagian kedua ialah proses eterifikasi, iaitu tindak balas antara pusat aktif dan natrium kloroasetat atau 2-kloroetanol di bawah keadaan alkali, yang mengakibatkan
Pada masa yang sama, agen pengeter natrium kloroasetat dan 2-kloroetanol juga akan menghasilkan tahap air tertentu di bawah keadaan alkali.
Tindak balas sampingan diselesaikan masing-masing untuk menghasilkan natrium glikolat dan etilena glikol.
2 Prarawatan penyahhabluran alkali pekat selulosa pain
Pertama, sediakan larutan NaOH dengan kepekatan tertentu dengan air ternyahion. Kemudian, pada suhu tertentu, 2g gentian pain
Vitamin tersebut dilarutkan dalam isipadu larutan NaOH tertentu, dikacau selama beberapa ketika, dan kemudian ditapis untuk digunakan.
Pengilang Model Instrumen
Meter pH Ketepatan
Pengaduk magnet pemanasan suhu malar jenis pengumpul
Ketuhar pengeringan vakum
Imbangan elektronik
Pam vakum pelbagai guna jenis air yang beredar
Spektrometer Inframerah Transformasi Fourier
Difraktometer sinar-X
Spektrometer Resonans Magnetik Nuklear
Hangzhou Aolilong Instrument Co., Ltd.
Hangzhou Huichuang Instrument Equipment Co., Ltd.
Shanghai Jinghong Experimental Equipment Co., Ltd.
METTLER TOLEDO Instruments (Shanghai) Co., Ltd.
Hangzhou David Science and Education Instrument Co., Ltd.
Syarikat Thermo Fisher Amerika, Ltd.
Syarikat ARL Termoelektrik Amerika Switzerland
Syarikat Switzerland BRUKER
35
Penyediaan CMC
Menggunakan selulosa alkali kayu pain yang dirawat terlebih dahulu melalui penyahhabluran alkali pekat sebagai bahan mentah, menggunakan etanol sebagai pelarut dan menggunakan natrium kloroasetat sebagai eterifikasi
CMC dengan DS yang lebih tinggi telah disediakan dengan menambah alkali dua kali dan agen pengeter dua kali. Masukkan 2g selulosa alkali kayu pain ke dalam kelalang berleher empat, kemudian masukkan pelarut etanol dalam jumlah tertentu, dan kacau rata selama 30 minit.
kira-kira, supaya selulosa alkali tersebar sepenuhnya. Kemudian tambahkan sejumlah agen alkali dan natrium kloroasetat untuk bertindak balas selama tempoh masa pada suhu pengeteran tertentu
Selepas beberapa ketika, penambahan agen alkali dan natrium kloroasetat kedua diikuti dengan pengeteran untuk tempoh masa tertentu. Selepas tindak balas selesai, sejukkan dan sejukkan, kemudian
Neutralkan dengan jumlah asid asetik glasier yang sesuai, kemudian tapis sedut, basuh dan keringkan.
Penyediaan HEC
Menggunakan selulosa alkali kayu pain yang dirawat terlebih dahulu dengan penyahhabluran alkali pekat sebagai bahan mentah, etanol sebagai pelarut dan 2-kloroetanol sebagai eterifikasi
HEC dengan MS yang lebih tinggi telah disediakan dengan menambah alkali dua kali dan agen pengeter dua kali. Tambahkan 2g selulosa alkali kayu pain ke dalam kelalang berleher empat, dan tambahkan isipadu tertentu 90% (pecahan isipadu) etanol, kacau
Kacau selama beberapa ketika untuk serak sepenuhnya, kemudian masukkan sedikit alkali, dan panaskan perlahan-lahan, masukkan isipadu tertentu 2-
Kloroetanol, dieterkan pada suhu malar untuk tempoh masa tertentu, dan kemudian menambah baki natrium hidroksida dan 2-kloroetanol untuk meneruskan pengeterkan untuk tempoh masa tertentu. rawat
Selepas tindak balas selesai, neutralkan dengan sejumlah asid asetik glasier, dan akhirnya tapis dengan penapis kaca (G3), basuh dan keringkan.
Persediaan HEMCC
Menggunakan HEC yang disediakan dalam 3.2.3.4 sebagai bahan mentah, etanol sebagai medium tindak balas, dan natrium kloroasetat sebagai agen pengeter untuk menyediakan
HECMC. Proses khusus ialah: ambil sejumlah HEC tertentu, masukkan ke dalam kelalang berleher empat 100 mL, dan kemudian tambahkan sejumlah isipadu tertentu
90% etanol, kacau secara mekanikal untuk tempoh masa tertentu untuk menjadikannya tersebar sepenuhnya, tambah sejumlah alkali selepas pemanasan, dan perlahan-lahan tambah
Natrium kloroasetat, pengeteran pada suhu malar berakhir selepas tempoh masa tertentu. Selepas tindak balas selesai, neutralkannya dengan asid asetik glasier untuk meneutralkannya, kemudian gunakan penapis kaca (G3)
Selepas penapisan sedutan, basuhan dan pengeringan.
Penulenan eter selulosa
Dalam proses penyediaan selulosa eter, beberapa hasil sampingan sering dihasilkan, terutamanya garam tak organik natrium klorida dan beberapa hasil sampingan lain
kekotoran. Untuk meningkatkan kualiti eter selulosa, penulenan mudah telah dijalankan ke atas eter selulosa yang diperolehi. kerana ia berada di dalam air
Terdapat keterlarutan yang berbeza, jadi eksperimen ini menggunakan pecahan isipadu tertentu etanol terhidrat untuk menulenkan tiga eter selulosa yang disediakan.
perubahan.
Letakkan sampel eter selulosa yang disediakan dengan kualiti tertentu di dalam bikar, tambahkan sejumlah etanol 80% yang telah dipanaskan hingga 60 ℃ ~ 65 ℃, dan kekalkan pengadukan mekanikal pada 60 ℃ ~ 65 ℃ pada pengaduk magnet pemanasan suhu malar selama 10 ℃. min. Biarkan supernatan kering.
Dalam bikar yang bersih, gunakan argentum nitrat untuk memeriksa ion klorida. Jika terdapat endapan putih, tapis melalui penapis kaca dan ambil pepejal
Ulangi langkah sebelumnya untuk bahagian badan, sehingga turasan selepas menambah 1 titis larutan AgNO3 tidak lagi menghasilkan endapan putih, iaitu penulenan dan pencucian selesai.
36
ke dalam (terutamanya untuk membuang hasil sampingan tindak balas NaCl). Selepas penapisan sedutan, pengeringan, penyejukan pada suhu bilik dan penimbangan.
jisim, g.
Kaedah Ujian dan Pencirian untuk Eter Selulosa
Penentuan Darjah Penggantian (DS) dan Darjah Penggantian Molar (MS)
Penentuan DS: Pertama, timbang 0.2 g (tepat kepada 0.1 mg) sampel eter selulosa yang telah ditulenkan dan dikeringkan, larutkannya dalam
80mL air suling, dikacau dalam mandian air suhu malar pada 30℃~40℃ selama 10 minit. Kemudian laraskan dengan larutan asid sulfurik atau larutan NaOH
pH larutan sehingga pH larutan ialah 8. Kemudian, dalam bikar yang dilengkapi dengan elektrod meter pH, gunakan larutan piawai asid sulfurik
Untuk mentitrat, di bawah keadaan pengadukan, perhatikan bacaan meter pH semasa mentitrat, apabila nilai pH larutan dilaraskan kepada 3.74,
Pentitratan tamat. Perhatikan isipadu larutan piawai asid sulfurik yang digunakan pada masa ini.
Generasi:
Jumlah nombor proton atas dan kumpulan hidroksietil
Nisbah bilangan proton atas; I7 ialah jisim kumpulan metilena pada kumpulan hidroksietil
Keamatan puncak resonans proton; ialah keamatan puncak resonans proton bagi 5 kumpulan metina dan satu kumpulan metilena pada unit selulosa glukosa
Jumlah.
Kaedah ujian yang diterangkan untuk ujian pencirian inframerah bagi tiga eter selulosa CMC, HEC dan HEECMC
Undang-undang
3.2.4.3 Ujian XRD
Ujian Pencirian Analisis Pembelauan Sinar-X bagi Tiga Eter Selulosa CMC, HEC dan HEECMC
kaedah ujian yang diterangkan.
3.2.4.4 Pengujian H-NMR
Spektrometer H NMR bagi HEC diukur dengan spektrometer Avance400 H NMR yang dihasilkan oleh BRUKER.
Menggunakan dimetil sulfoksida terdeuterasi sebagai pelarut, larutan tersebut telah diuji melalui spektroskopi NMR hidrogen cecair. Frekuensi ujian ialah 75.5MHz.
Suam, larutannya ialah 0.5mL.
3.3 Keputusan dan Analisis
3.3.1 Pengoptimuman proses penyediaan CMC
Menggunakan selulosa pain yang diekstrak dalam bab kedua sebagai bahan mentah, dan menggunakan natrium kloroasetat sebagai agen pengeter, kaedah eksperimen faktor tunggal telah diguna pakai,
Proses penyediaan CMC telah dioptimumkan, dan pembolehubah awal eksperimen telah ditetapkan seperti yang ditunjukkan dalam Jadual 3.3. Berikut ialah proses penyediaan HEC
Dalam seni, analisis pelbagai faktor.
Jadual 3.3 Nilai Faktor Permulaan
Faktor Nilai Awal
Suhu pengalkalian prarawatan/℃ 40
Masa pengalkalian prarawatan/j 1
Nisbah pepejal-cecair prarawatan/(g/mL) 1:25
Kepekatan alkali pra-rawatan/% 40
38
Suhu pengeteran peringkat pertama/℃ 45
Masa pengeteran peringkat pertama/j 1
Suhu pengeteran peringkat kedua/℃ 70
Masa pengeteran peringkat kedua/j 1
Dos asas dalam peringkat pengeteran/g 2
Jumlah agen pengeter dalam peringkat pengeteran/g 4.3
Nisbah pepejal-cecair teerifikasi/(g/mL) 1:15
3.3.1.1 Pengaruh pelbagai faktor terhadap tahap penggantian CMC dalam peringkat pengalkilan prarawatan
1. Kesan suhu pengalkilan prarawatan terhadap tahap penggantian CMC
Untuk mempertimbangkan kesan suhu pengalkilan prarawatan terhadap tahap penggantian dalam CMC yang diperoleh, dalam kes penetapan faktor lain sebagai nilai awal,
Di bawah keadaan tersebut, kesan suhu pengalkilan prarawatan terhadap darjah penggantian CMC dibincangkan, dan hasilnya ditunjukkan dalam Rajah.
Suhu pengalkalian prarawatan/℃
Kesan suhu pengalkalian prarawatan pada tahap penggantian CMC
Dapat dilihat bahawa tahap penggantian CMC meningkat dengan peningkatan suhu pengalkilan prarawatan, dan suhu pengalkilan ialah 30 °C.
Darjah penggantian di atas berkurangan dengan peningkatan suhu. Ini kerana suhu pengalkalian terlalu rendah, dan molekul kurang aktif dan tidak dapat
Memusnahkan kawasan kristal selulosa dengan berkesan, yang menyukarkan agen pengeter memasuki bahagian dalam selulosa dalam peringkat pengeteran, dan tahap tindak balasnya agak tinggi.
rendah, mengakibatkan tahap penggantian produk yang lebih rendah. Walau bagaimanapun, suhu pengalkilan tidak boleh terlalu tinggi. Apabila suhu meningkat, di bawah tindakan suhu tinggi dan alkali kuat,
Selulosa terdedah kepada degradasi oksidatif, dan tahap penggantian produk CMC berkurangan.
2. Pengaruh masa pengalkalian prarawatan terhadap darjah penggantian CMC
Di bawah syarat suhu pengalkilan prarawatan ialah 30 °C dan faktor lain adalah nilai awal, kesan masa pengalkilan prarawatan terhadap CMC dibincangkan.
Kesan penggantian. Darjah penggantian
Masa pengalkalian prarawatan/j
Kesan masa pengalkalian prarawatan terhadapCMCdarjah penggantian
Proses penggumpalan itu sendiri agak cepat, tetapi larutan alkali memerlukan masa resapan tertentu dalam gentian.
Dapat dilihat bahawa apabila masa pengalkilan adalah 0.5-1.5 jam, tahap penggantian produk meningkat dengan peningkatan masa pengalkilan.
Tahap penggantian produk yang diperoleh adalah tertinggi apabila masanya 1.5 jam, dan tahap penggantian berkurangan dengan peningkatan masa selepas 1.5 jam. Ini boleh
Ini mungkin kerana pada permulaan pengalkilan, dengan pemanjangan masa pengalkilan, penyusupan alkali ke selulosa adalah lebih mencukupi, supaya gentian
Struktur utama lebih longgar, meningkatkan agen pengeter dan medium aktif
Masa siaran: 26-Apr-2024