सेल्युलोज ईथरको तयारी

१ परिचय

हाल, तयारीमा प्रयोग हुने मुख्य कच्चा पदार्थसेल्युलोज ईथरकपास हो, र यसको उत्पादन घट्दै छ, र मूल्य पनि बढ्दै छ;

यसबाहेक, सामान्यतया प्रयोग हुने इथरिफाइङ एजेन्टहरू जस्तै क्लोरोएसेटिक एसिड (अत्यधिक विषाक्त) र इथिलीन अक्साइड (कार्सिनोजेनिक) पनि मानव शरीर र वातावरणको लागि बढी हानिकारक हुन्छन्। पुस्तक

यस अध्यायमा, दोस्रो अध्यायमा निकालिएको ९०% भन्दा बढी सापेक्षिक शुद्धता भएको पाइन सेलुलोज कच्चा पदार्थको रूपमा प्रयोग गरिएको छ, र सोडियम क्लोरोएसीटेट र २-क्लोरोइथेनोललाई विकल्पको रूपमा प्रयोग गरिएको छ।

अत्यधिक विषाक्त क्लोरोएसेटिक एसिडलाई इथरिफाइङ एजेन्ट, एनियोनिकको रूपमा प्रयोग गर्दैकार्बोक्सिमिथाइल सेलुलोज (CMC), गैर-आयनिक हाइड्रोक्साइथाइल सेलुलोज तयार पारिएको थियो।

सेल्युलोज (HEC) र मिश्रित हाइड्रोक्साइथाइल कार्बोक्सिमिथाइल सेलुलोज (HECMC) तीन सेलुलोज इथर। एकल कारक

तीन सेल्युलोज ईथरहरूको तयारी प्रविधिहरू प्रयोगहरू र अर्थोगोनल प्रयोगहरूद्वारा अनुकूलित गरिएको थियो, र संश्लेषित सेल्युलोज ईथरहरूलाई FT-IR, XRD, H-NMR, आदि द्वारा विशेषता गरिएको थियो।

सेल्युलोज ईथरिफिकेशनको आधारभूत कुराहरू

सेल्युलोज ईथरिफिकेशनको सिद्धान्तलाई दुई भागमा विभाजन गर्न सकिन्छ। पहिलो भाग क्षारीयकरण प्रक्रिया हो, अर्थात्, सेल्युलोजको क्षारीयकरण प्रतिक्रियाको समयमा,

NaOH घोलमा समान रूपमा छरिएको, पाइन सेल्युलोज यान्त्रिक हलचलको कार्यमा र पानीको विस्तारसँगै हिंस्रक रूपमा फुल्छ।

पाइन सेल्युलोजको भित्री भागमा ठूलो मात्रामा NaOH साना अणुहरू प्रवेश गरे, र ग्लुकोज संरचनात्मक एकाइको रिंगमा हाइड्रोक्सिल समूहहरूसँग प्रतिक्रिया गरे,

इथरिफिकेशन प्रतिक्रियाको सक्रिय केन्द्र, अल्काली सेल्युलोज उत्पन्न गर्दछ।

दोस्रो भाग ईथरिफिकेशन प्रक्रिया हो, अर्थात्, सक्रिय केन्द्र र सोडियम क्लोरोएसीटेट वा २-क्लोरोइथेनोल बीचको प्रतिक्रिया क्षारीय अवस्थामा हुन्छ, जसको परिणामस्वरूप

एकै समयमा, इथरिफाइङ एजेन्ट सोडियम क्लोरोएसीटेट र २-क्लोरोइथेनोलले पनि क्षारीय अवस्थामा निश्चित मात्रामा पानी उत्पादन गर्नेछ।

साइड प्रतिक्रियाहरू क्रमशः सोडियम ग्लाइकोलेट र इथिलीन ग्लाइकोल उत्पन्न गर्न समाधान हुन्छन्।

२ पाइन सेल्युलोजको केन्द्रित क्षार डिक्रिस्टलाइजेसन पूर्व-उपचार

पहिले, विआयनीकृत पानीसँग निश्चित सांद्रता NaOH घोल तयार गर्नुहोस्। त्यसपछि, निश्चित तापक्रममा, २ ग्राम पाइन फाइबर

भिटामिनलाई NaOH घोलको निश्चित मात्रामा घोलिन्छ, केही समयको लागि हलचल गरिन्छ, र त्यसपछि प्रयोगको लागि फिल्टर गरिन्छ।

उपकरण मोडेल निर्माता

प्रेसिजन pH मीटर

कलेक्टर प्रकारको स्थिर तापक्रम तताउने चुम्बकीय स्टिरर

भ्याकुम सुकाउने ओभन

इलेक्ट्रोनिक ब्यालेन्स

पानीको प्रकारको बहुउद्देश्यीय भ्याकुम पम्प घुमाउने

फुरियर ट्रान्सफर्म इन्फ्रारेड स्पेक्ट्रोमिटर

एक्स-रे डिफ्र्याक्टोमिटर

न्यूक्लियर म्याग्नेटिक रेजोनान्स स्पेक्ट्रोमिटर

हाङजाउ आओलिलोङ इन्स्ट्रुमेन्ट कं, लिमिटेड

हाङजाउ हुइचुआङ उपकरण उपकरण कं, लिमिटेड

सांघाई जिङहोङ प्रायोगिक उपकरण कं, लिमिटेड

मेट्लर टोलेडो इन्स्ट्रुमेन्ट्स (शाङ्घाई) कं, लिमिटेड

हाङजाउ डेभिड विज्ञान र शिक्षा उपकरण कं, लिमिटेड

अमेरिकी थर्मो फिशर कं, लिमिटेड

अमेरिकी थर्मोइलेक्ट्रिक स्विट्जरल्याण्ड एआरएल कम्पनी

स्विस कम्पनी BRUKER

35

CMC को तयारी

कच्चा पदार्थको रूपमा गाढा अल्काली डिक्रिस्टलाइजेसनद्वारा पूर्व-उपचार गरिएको पाइन काठ अल्काली सेल्युलोज प्रयोग गर्दै, विलायकको रूपमा इथेनॉल प्रयोग गर्दै र इथरिफिकेशनको रूपमा सोडियम क्लोरोएसीटेट प्रयोग गर्दै

उच्च DS भएको CMC दुई पटक अल्काली र दुई पटक इथरिफाइङ एजेन्ट थपेर तयार पारिएको थियो। चार-नेक्ड फ्लास्कमा २ ग्राम पाइन काठ अल्काली सेलुलोज थप्नुहोस्, त्यसपछि निश्चित मात्रामा इथेनॉल विलायक थप्नुहोस्, र ३० मिनेटसम्म राम्ररी चलाउनुहोस्।

लगभग, ताकि क्षार सेल्युलोज पूर्ण रूपमा छरिएको होस्। त्यसपछि निश्चित मात्रामा क्षार एजेन्ट र सोडियम क्लोरोएसीटेट थप्नुहोस् ताकि निश्चित इथरिफिकेशन तापक्रममा केही समयको लागि प्रतिक्रिया गर्न सकियोस्।

समय पछि, क्षारीय एजेन्ट र सोडियम क्लोरोएसीटेटको दोस्रो थप र त्यसपछि केही समयको लागि इथरिफिकेशन गरिन्छ। प्रतिक्रिया समाप्त भएपछि, चिसो पार्नुहोस् र चिसो पार्नुहोस्, त्यसपछि

उपयुक्त मात्रामा हिमनदीयुक्त एसिटिक एसिडले निष्क्रिय पार्नुहोस्, त्यसपछि सक्शन फिल्टर गर्नुहोस्, धुनुहोस् र सुकाउनुहोस्।

HECs को तयारी

कच्चा पदार्थको रूपमा गाढा अल्काली डिक्रिस्टलाइजेसनको साथ पूर्व-उपचार गरिएको पाइन काठ अल्काली सेल्युलोज, विलायकको रूपमा इथेनॉल र इथरिफिकेशनको रूपमा २-क्लोरोइथेनॉल प्रयोग गर्दै

उच्च MS भएको HEC दुई पटक क्षार र दुई पटक इथरफाइङ एजेन्ट थपेर तयार पारिएको थियो। चार-नेक फ्लास्कमा २ ग्राम पाइन काठको क्षार सेलुलोज थप्नुहोस्, र ९०% (भोल्युम अंश) इथेनॉलको निश्चित मात्रा थप्नुहोस्, हलचल गर्नुहोस्।

पूर्ण रूपमा फैलिनको लागि केही समयको लागि हलचल गर्नुहोस्, त्यसपछि निश्चित मात्रामा क्षार थप्नुहोस्, र बिस्तारै तताउनुहोस्, २- को निश्चित मात्रा थप्नुहोस्।

क्लोरोइथानोल, निश्चित समयको लागि स्थिर तापक्रममा इथरिफाइड गरियो, र त्यसपछि बाँकी सोडियम हाइड्रोक्साइड र २-क्लोरोइथानोल थपेर केही समयको लागि इथरिफिडेशन जारी राखियो। उपचार गर्नुहोस्

प्रतिक्रिया पूरा भएपछि, निश्चित मात्रामा हिमनदी एसिटिक एसिडले तटस्थ गर्नुहोस्, र अन्तमा गिलास फिल्टर (G3) ले फिल्टर गर्नुहोस्, धुनुहोस् र सुकाउनुहोस्।

HEMCC को तयारी

३.२.३.४ मा तयार पारिएको HEC लाई कच्चा पदार्थको रूपमा, इथेनॉललाई प्रतिक्रिया माध्यमको रूपमा र सोडियम क्लोरोएसीटेटलाई इथरफाइङ एजेन्टको रूपमा प्रयोग गर्दै

HECMC। विशिष्ट प्रक्रिया यो हो: निश्चित मात्रामा HEC लिनुहोस्, यसलाई १०० एमएल चार-नेक फ्लास्कमा राख्नुहोस्, र त्यसपछि निश्चित मात्रामा भोल्युम थप्नुहोस्।

९०% इथेनॉल, यसलाई पूर्ण रूपमा छरपस्ट बनाउनको लागि केही समयको लागि यान्त्रिक रूपमा हलचल गर्नुहोस्, तताइसकेपछि निश्चित मात्रामा क्षार थप्नुहोस्, र बिस्तारै थप्नुहोस्।

सोडियम क्लोरोएसीटेट, स्थिर तापक्रममा इथरिफिकेशन समयको एक अवधि पछि समाप्त हुन्छ। प्रतिक्रिया पूरा भएपछि, यसलाई बेअसर गर्न हिमनदी एसिटिक एसिडले बेअसर गर्नुहोस्, त्यसपछि गिलास फिल्टर (G3) प्रयोग गर्नुहोस्।

सक्शन फिल्टरेशन, धुने र सुकाउने पछि।

सेल्युलोज ईथरको शुद्धीकरण

सेल्युलोज ईथरको तयारी प्रक्रियामा, केही उप-उत्पादनहरू प्रायः उत्पादन गरिन्छ, मुख्यतया अजैविक नुन सोडियम क्लोराइड र केही अन्य।

अशुद्धताहरू। सेल्युलोज ईथरको गुणस्तर सुधार गर्न, प्राप्त सेल्युलोज ईथरमा साधारण शुद्धीकरण गरिएको थियो। किनभने तिनीहरू पानीमा छन्।

विभिन्न घुलनशीलताहरू छन्, त्यसैले प्रयोगले तयार पारिएका तीन सेल्युलोज ईथरहरूलाई शुद्ध गर्न हाइड्रेटेड इथेनॉलको निश्चित मात्राको अंश प्रयोग गर्दछ।

परिवर्तन।

निश्चित गुणस्तरको साथ तयार पारिएको सेल्युलोज ईथर नमूनालाई बीकरमा राख्नुहोस्, ६० ℃ ~ ६५ ℃ मा पहिले नै तताइएको ८०% इथेनॉलको निश्चित मात्रा थप्नुहोस्, र १० ℃ को लागि स्थिर तापक्रम तताउने चुम्बकीय स्टिररमा ६० ℃ ~ ६५ ℃ मा मेकानिकल स्टिरिंग कायम राख्नुहोस्। सुपरनेटेन्टलाई सुकाउन लैजानुहोस्।

सफा बीकरमा, क्लोराइड आयनहरू जाँच गर्न सिल्भर नाइट्रेट प्रयोग गर्नुहोस्। यदि सेतो अवक्षेपण छ भने, यसलाई गिलास फिल्टर मार्फत फिल्टर गर्नुहोस् र ठोस लिनुहोस्।

शरीरको भागको लागि अघिल्ला चरणहरू दोहोर्याउनुहोस्, जबसम्म AgNO3 घोलको १ थोपा थपेपछि फिल्टरेटमा सेतो अवक्षेपण हुँदैन, अर्थात्, शुद्धीकरण र धुलाई पूरा हुँदैन।

36

(मुख्यतया प्रतिक्रिया उप-उत्पादन NaCl हटाउन)। सक्शन निस्पंदन, सुकाउने, कोठाको तापक्रममा चिसो पार्ने र तौल गरेपछि।

पिण्ड, छ।

सेल्युलोज ईथरहरूको लागि परीक्षण र विशेषता निर्धारण विधिहरू

प्रतिस्थापनको डिग्री (DS) र प्रतिस्थापनको मोलर डिग्री (MS) को निर्धारण

DS को निर्धारण: पहिले, शुद्ध र सुकेको सेल्युलोज ईथर नमूनाको ०.२ ग्राम (०.१ मिलीग्राम सम्म सटीक) तौल गर्नुहोस्, यसलाई घुलाउनुहोस्।

८० मिलिलिटर डिस्टिल्ड पानी, ३० ℃ ~ ४० ℃ मा १० मिनेटको लागि स्थिर तापक्रमको पानी बाथमा हलचल गर्नुहोस्। त्यसपछि सल्फ्यूरिक एसिड घोल वा NaOH घोलसँग समायोजन गर्नुहोस्।

घोलको pH ८ नभएसम्म घोलको pH मापन गर्नुहोस्। त्यसपछि pH मिटर इलेक्ट्रोडले सुसज्जित बीकरमा, सल्फ्यूरिक एसिडको मानक घोल प्रयोग गर्नुहोस्।

टाइट्रेट गर्न, हलचल गर्ने अवस्थामा, टाइट्रेट गर्दा pH मिटर रिडिङ अवलोकन गर्नुहोस्, जब घोलको pH मान ३.७४ मा समायोजन गरिन्छ,

टाइट्रेसन समाप्त हुन्छ। यस समयमा प्रयोग गरिएको सल्फ्यूरिक एसिड मानक घोलको आयतनलाई ध्यान दिनुहोस्।

पुस्ता:

माथिल्लो प्रोटोन संख्या र हाइड्रोक्साइथाइल समूहको योगफल

माथिल्लो प्रोटोनको संख्याको अनुपात; I7 हाइड्रोक्साइथाइल समूहमा रहेको मिथिलिन समूहको पिण्ड हो।

प्रोटोन अनुनाद शिखरको तीव्रता; सेल्युलोज ग्लुकोज एकाइमा ५ मेथिन समूह र एउटा मेथिलिन समूहको प्रोटोन अनुनाद शिखरको तीव्रता हो।

योगफल।

तीन सेल्युलोज ईथर CMC, HEC र HEECMC को इन्फ्रारेड विशेषता परीक्षणको लागि वर्णन गरिएका परीक्षण विधिहरू

कानुन

३.२.४.३ XRD परीक्षण

तीन सेल्युलोज ईथर CMC, HEC र HEECMC को एक्स-रे विवर्तन विश्लेषण विशेषता परीक्षण

वर्णन गरिएको परीक्षण विधि।

३.२.४.४ H-NMR को परीक्षण

HEC को H NMR स्पेक्ट्रोमिटर BRUKER द्वारा उत्पादित Avance400 H NMR स्पेक्ट्रोमिटर द्वारा मापन गरिएको थियो।

विलायकको रूपमा डियुरेटेड डाइमिथाइल सल्फोक्साइड प्रयोग गरेर, घोललाई तरल हाइड्रोजन NMR स्पेक्ट्रोस्कोपीद्वारा परीक्षण गरिएको थियो। परीक्षण आवृत्ति ७५.५MHz थियो।

तातो, घोल ०.५ मिलिलिटर छ।

३.३ नतिजा र विश्लेषण

३.३.१ CMC तयारी प्रक्रियाको अनुकूलन

दोस्रो अध्यायमा निकालिएको पाइन सेल्युलोजलाई कच्चा पदार्थको रूपमा प्रयोग गर्दै, र सोडियम क्लोरोएसीटेटलाई इथरिफाइङ एजेन्टको रूपमा प्रयोग गर्दै, एकल कारक प्रयोगको विधि अपनाइयो,

CMC को तयारी प्रक्रियालाई अनुकूलित गरिएको थियो, र प्रयोगको प्रारम्भिक चरहरू तालिका ३.३ मा देखाइए अनुसार सेट गरिएको थियो। निम्न HEC तयारी प्रक्रिया हो।

कलामा, विभिन्न कारकहरूको विश्लेषण।

तालिका ३.३ प्रारम्भिक कारक मानहरू

कारक प्रारम्भिक मान

पूर्व-उपचार क्षारीयकरण तापमान/℃ ४०

पूर्व-उपचार क्षारीकरण समय/घण्टा १

पूर्व-उपचार ठोस-तरल अनुपात/(g/mL) १:२५

उपचारपूर्व लाइ सांद्रता/% ४०

38

पहिलो चरणको इथरिफिकेशन तापमान/℃ ४५

पहिलो-चरण ईथरिफिकेशन समय/घण्टा १

दोस्रो चरणको इथरिफिकेशन तापमान/℃ ७०

दोस्रो चरणको इथरिफिकेशन समय/घण्टा १

इथरिफिकेशन चरण/g २ मा आधारभूत खुराक

इथरिफिकेशन चरणमा इथरिफिकेशन एजेन्टको मात्रा/g ४.३

ईथरिफाइड ठोस-तरल अनुपात/(g/mL) १:१५

३.३.१.१ पूर्व-उपचार क्षारीकरण चरणमा CMC प्रतिस्थापन डिग्रीमा विभिन्न कारकहरूको प्रभाव

१. CMC को प्रतिस्थापन डिग्रीमा पूर्व-उपचार क्षारीकरण तापमानको प्रभाव

प्राप्त CMC मा प्रतिस्थापनको डिग्रीमा पूर्व-उपचार क्षारीकरण तापमानको प्रभावलाई विचार गर्न, अन्य कारकहरूलाई प्रारम्भिक मानको रूपमा निर्धारण गर्ने अवस्थामा,

अवस्थाहरू अन्तर्गत, CMC प्रतिस्थापन डिग्रीमा पूर्व-उपचार क्षारीकरण तापमानको प्रभावको बारेमा छलफल गरिएको छ, र परिणामहरू चित्रमा देखाइएको छ।

पूर्व-उपचार क्षारीयकरण तापमान/℃

CMC प्रतिस्थापन डिग्रीमा पूर्व-उपचार क्षारीय तापक्रमको प्रभाव

यो देख्न सकिन्छ कि CMC को प्रतिस्थापनको डिग्री प्रिट्रीटमेन्ट क्षारीकरण तापमान बढ्दै जाँदा बढ्छ, र क्षारीकरण तापमान ३० डिग्री सेल्सियस हुन्छ।

माथि उल्लेखित प्रतिस्थापनको डिग्री बढ्दो तापक्रमसँगै घट्छ। यो किनभने क्षारीय तापक्रम धेरै कम छ, र अणुहरू कम सक्रिय छन् र असमर्थ छन्

सेल्युलोजको क्रिस्टलीय क्षेत्रलाई प्रभावकारी रूपमा नष्ट गर्नुहोस्, जसले गर्दा इथरिफिकेशन चरणमा इथरिफिकेशन एजेन्टलाई सेल्युलोजको भित्री भागमा प्रवेश गर्न गाह्रो हुन्छ, र प्रतिक्रियाको डिग्री अपेक्षाकृत उच्च हुन्छ।

कम, जसले गर्दा उत्पादन प्रतिस्थापनको डिग्री कम हुन्छ। यद्यपि, क्षारीकरण तापमान धेरै उच्च हुनु हुँदैन। तापक्रम बढ्दै जाँदा, उच्च तापक्रम र बलियो क्षारको कार्य अन्तर्गत,

सेल्युलोज अक्सिडेटिभ डिग्रेडेसनको जोखिममा हुन्छ, र उत्पादन CMC को प्रतिस्थापनको डिग्री घट्छ।

२. CMC प्रतिस्थापन डिग्रीमा पूर्व-उपचार क्षारीयकरण समयको प्रभाव

प्रिट्रीटमेन्ट क्षारीकरणको तापक्रम ३० डिग्री सेल्सियस र अन्य कारकहरू प्रारम्भिक मानहरू भएको अवस्थामा, प्रिट्रीटमेन्ट क्षारीकरण समयको CMC मा प्रभावको बारेमा छलफल गरिएको छ।

प्रतिस्थापनको प्रभाव। प्रतिस्थापनको डिग्री

पूर्व-उपचार क्षारीकरण समय/घण्टा

उपचार पूर्व क्षारीयीकरण समयको प्रभावसीएमसीप्रतिस्थापन डिग्री

बल्किङ प्रक्रिया आफैंमा अपेक्षाकृत छिटो हुन्छ, तर क्षारको घोललाई फाइबरमा निश्चित प्रसार समय चाहिन्छ।

यो देख्न सकिन्छ कि जब क्षारीकरण समय ०.५-१.५ घण्टा हुन्छ, उत्पादनको प्रतिस्थापन डिग्री क्षारीकरण समयको वृद्धिसँगै बढ्छ।

१.५ घण्टा समय हुँदा प्राप्त उत्पादनको प्रतिस्थापनको डिग्री सबैभन्दा बढी थियो, र १.५ घण्टा पछि समय बढ्दै जाँदा प्रतिस्थापनको डिग्री घट्यो। यसले

क्षारीकरणको सुरुवातमा, क्षारीकरण समय लम्बिँदै जाँदा, सेल्युलोजमा क्षारको घुसपैठ पर्याप्त हुने हुन सक्छ, जसले गर्दा फाइबर

प्राइम संरचना बढी आरामदायी छ, जसले गर्दा इथरिफाइङ एजेन्ट र सक्रिय माध्यम बढ्छ।