1 Innledning
For tiden er det viktigste råmaterialet som brukes i tilberedningen avcelluloseeterer bomull, og produksjonen synker, og prisen stiger også;
Dessuten er vanlige foretringsmidler som kloreddiksyre (svært giftig) og etylenoksid (kreftfremkallende) også mer skadelige for menneskekroppen og miljøet. Bok
I dette kapittelet brukes furucellulose med en relativ renhet på over 90 % ekstrahert i det andre kapittelet som råmateriale, og natriumkloracetat og 2-kloretanol brukes som erstatninger.
Bruk av svært giftig kloreddiksyre som foretringsmiddel, anioniskkarboksymetylcellulose (CMC), ikke-ionisk hydroksyetylcellulose ble fremstilt.
Cellulose (HEC) og blandet hydroksyetylkarboksymetylcellulose (HECMC) tre celluloseetere. enkeltfaktor
Fremstillingsteknikkene for tre celluloseetere ble optimalisert ved hjelp av eksperimenter og ortogonale eksperimenter, og de syntetiserte celluloseeterne ble karakterisert ved hjelp av FT-IR, XRD, H-NMR, etc.
Grunnleggende prinsipper for celluloseforetring
Prinsippet for celluloseforetring kan deles inn i to deler. Den første delen er alkaliseringsprosessen, det vil si under alkaliseringsreaksjonen av cellulose,
Jevnt fordelt i NaOH-løsning sveller furucellulose voldsomt under mekanisk omrøring og med vannutvidelsen.
En stor mengde små NaOH-molekyler trengte inn i det indre av furucellulose og reagerte med hydroksylgruppene på ringen i glukosestrukturenheten,
Genererer alkalisk cellulose, det aktive sentrum i foretringsreaksjonen.
Den andre delen er foretringsprosessen, det vil si reaksjonen mellom det aktive senteret og natriumkloracetat eller 2-kloretanol under alkaliske forhold, noe som resulterer i
Samtidig vil foretringsmiddelet natriumkloracetat og 2-kloretanol også produsere en viss grad av vann under alkaliske forhold.
Bivirkningene oppløses for å generere henholdsvis natriumglykolat og etylenglykol.
2 Konsentrert alkalisk dekrystalliseringsforbehandling av furucellulose
Først, tilbered en viss konsentrasjon av NaOH-løsning med avionisert vann. Deretter, ved en viss temperatur, tilbered 2 g furufiber
Vitaminet løses opp i et visst volum NaOH-løsning, omrøres i en periode og filtreres deretter for bruk.
Instrumentmodell Produsent
Presisjons pH-måler
Magnetisk omrører med konstant temperatur og oppvarming av kollektortypen
Vakuumtørkeovn
Elektronisk vekt
Sirkulerende vanntype multifunksjonsvakuumpumpe
Fourier-transform infrarødt spektrometer
Røntgendiffraktometer
Kjernemagnetisk resonansspektrometer
Hangzhou Aolilong Instrument Co., Ltd.
Hangzhou Huichuang Instrumentutstyr Co., Ltd.
Shanghai Jinghong eksperimentelt utstyr co., Ltd.
METTLER TOLEDO Instruments (Shanghai) Co., Ltd.
Hangzhou David Science and Education Instrument Co., Ltd.
American Thermo Fisher Co., Ltd.
Amerikansk termoelektrisk sveitsisk ARL-selskap
Det sveitsiske selskapet BRUKER
35
Fremstilling av CMC-er
Bruk av furuvedalkalicellulose forbehandlet med konsentrert alkalisk dekrystallisering som råmateriale, bruk av etanol som løsemiddel og bruk av natriumkloracetat som foretring
CMC med høyere DS ble fremstilt ved å tilsette alkali to ganger og foretringsmiddel to ganger. Tilsett 2 g furu-alkalicellulose i den firehalsede kolben, tilsett deretter et visst volum etanoloppløsningsmiddel, og rør godt i 30 minutter.
omtrent, slik at alkalicellulosen er fullstendig dispergert. Tilsett deretter en viss mengde alkalisk middel og natriumkloracetat for å reagere i en viss tidsperiode ved en viss foretringstemperatur.
Etter en stund tilsettes det et alkalisk middel og natriumkloracetat på nytt, etterfulgt av eterifisering i en periode. Etter at reaksjonen er over, avkjøles det deretter.
Nøytraliser med en passende mengde iseddik, sug deretter filtrer, vask og tørk.
Utarbeidelse av HEC-er
Bruk av furu-alkalicellulose forbehandlet med konsentrert alkalisk dekrystallisering som råmateriale, etanol som løsemiddel og 2-kloretanol som foretring
HEC med høyere MS ble fremstilt ved å tilsette alkali to ganger og foretringsmiddel to ganger. Tilsett 2 g furu-alkalicellulose i en firehalset kolbe, og tilsett et visst volum 90 % (volumfraksjon) etanol, rør om.
Rør om en stund til alt er helt oppløst, tilsett deretter en viss mengde alkali, varm sakte opp og tilsett et visst volum på 2-
Kloretanol, foretret ved konstant temperatur i en periode, og deretter tilsatt gjenværende natriumhydroksid og 2-kloretanol for å fortsette foretringen i en periode.
Etter at reaksjonen er fullført, nøytraliser med en viss mengde iseddik, og filtrer til slutt med et glassfilter (G3), vask og tørk.
Forberedelse av HEMCC
Ved å bruke HEC fremstilt i 3.2.3.4 som råmateriale, etanol som reaksjonsmedium og natriumkloracetat som foretringsmiddel for å fremstille
HECMC. Den spesifikke prosessen er: ta en viss mengde HEC, hell den i en 100 ml firehalset kolbe, og tilsett deretter en viss mengde volum
90 % etanol, rør mekanisk i en periode for å gjøre det fullstendig dispergert, tilsett en viss mengde alkali etter oppvarming, og tilsett sakte
Natriumkloracetat, foretringen ved konstant temperatur avsluttes etter en viss tid. Etter at reaksjonen er fullført, nøytraliser den med iseddik for å nøytralisere den, og bruk deretter et glassfilter (G3).
Etter sugefiltrering, vasking og tørking.
Rensing av celluloseetere
I fremstillingsprosessen av celluloseeter produseres det ofte noen biprodukter, hovedsakelig det uorganiske saltet natriumklorid og noen andre
urenheter. For å forbedre kvaliteten på celluloseeteren ble det utført en enkel rensing på den oppnådde celluloseeteren, fordi de er i vann
Det er ulik løselighet, så eksperimentet bruker en viss volumfraksjon av hydrert etanol for å rense de tre fremstilte celluloseeterne.
endre.
Plasser celluloseeterprøven som er fremstilt av en viss kvalitet i et begerglass, tilsett en viss mengde 80 % etanol som er forvarmet til 60 ℃ ~ 65 ℃, og oppretthold mekanisk omrøring ved 60 ℃ ~ 65 ℃ på en magnetrører med konstant temperatur i 10 ℃. La supernatanten tørke.
Bruk sølvnitrat i et rent begerglass for å sjekke om det er kloridioner. Hvis det er et hvitt bunnfall, filtrer det gjennom et glassfilter og ta det faste stoffet.
Gjenta de foregående trinnene for kroppsdelen, inntil filtratet etter tilsetning av 1 dråpe AgNO3-løsning ikke har noe hvitt bunnfall, det vil si at rensingen og vaskingen er fullført.
36
inn i (hovedsakelig for å fjerne reaksjonsbiproduktet NaCl). Etter sugefiltrering, tørking, avkjøling til romtemperatur og veiing.
masse, g.
Test- og karakteriseringsmetoder for celluloseetere
Bestemmelse av substitusjonsgrad (DS) og molar substitusjonsgrad (MS)
Bestemmelse av DS: Vei først 0,2 g (nøyaktighet 0,1 mg) av den rensede og tørkede celluloseeterprøven, og løs den opp i
80 ml destillert vann, omrørt i et vannbad med konstant temperatur ved 30℃~40℃ i 10 minutter. Juster deretter med svovelsyreløsning eller NaOH-løsning.
Løsningens pH-verdi justeres til den er 8. Deretter brukes en standardløsning av svovelsyre i et begerglass utstyrt med en pH-meterelektrode.
For å titrere under omrøring, observer pH-måleravlesningen mens du titrerer, når pH-verdien til løsningen er justert til 3,74,
Titreringen avsluttes. Merk volumet av svovelsyrestandardløsningen som ble brukt på dette tidspunktet.
Generasjon:
Summen av de øvre protontallene og hydroksyetylgruppen
Forholdet mellom antall øvre protoner; I7 er massen til metylengruppen på hydroksyetylgruppen
Intensiteten til protonresonanstoppen; er intensiteten til protonresonanstoppen for 5 metingrupper og én metylengruppe på celluloseglukoseenheten
Sum.
Testmetodene beskrevet for infrarød karakteriseringstesting av de tre celluloseetrene CMC, HEC og HEECMC
Lov
3.2.4.3 XRD-test
Røntgendiffraksjonsanalysekarakteriseringstest av tre celluloseetere CMC, HEC og HEECMC
den beskrevne testmetoden.
3.2.4.4 Testing av H-NMR
1H-NMR-spektrometeret av HEC ble målt med Avance400 1H-NMR-spektrometer produsert av BRUKER.
Løsningen ble testet ved hjelp av deuterert dimetylsulfoksid som løsemiddel ved hjelp av flytende hydrogen-NMR-spektroskopi. Testfrekvensen var 75,5 MHz.
Varm, løsningen er 0,5 ml.
3.3 Resultater og analyse
3.3.1 Optimalisering av CMC-forberedelsesprosessen
Ved å bruke furucellulose ekstrahert i andre kapittel som råmateriale, og ved å bruke natriumkloracetat som foretringsmiddel, ble metoden med enkeltfaktoreksperiment benyttet,
Forberedelsesprosessen for CMC ble optimalisert, og de innledende variablene for eksperimentet ble satt som vist i tabell 3.3. Følgende er HEC-forberedelsesprosessen.
I kunsten, analysen av ulike faktorer.
Tabell 3.3 Initielle faktorverdier
Faktor Startverdi
Forbehandling alkaliserende temperatur/℃ 40
Forbehandling alkaliseringstid/t 1
Forbehandling fast-væske-forhold/(g/ml) 1:25
Forbehandlingslutkonsentrasjon/% 40
38
Første trinns foretringstemperatur/℃ 45
Første trinns foretringstid/t 1
Andre trinns foretringstemperatur/℃ 70
Andre trinns foretringstid/t 1
Basedosering i foretringstrinn/g 2
Mengde foretringsmiddel i foretringstrinnet/g 4,3
Forhold mellom eterifisert fast stoff og væske (g/ml) 1:15
3.3.1.1 Innflytelse av ulike faktorer på CMC-substitusjonsgrad i alkaliseringstrinnet for forbehandling
1. Effekten av forbehandlingens alkaliseringstemperatur på substitusjonsgraden til CMC
For å vurdere effekten av forbehandlingens alkaliseringstemperatur på substitusjonsgraden i den oppnådde CMC, i tilfelle andre faktorer fastsettes som startverdier,
Under disse forholdene diskuteres effekten av forbehandlingens alkaliseringstemperatur på CMC-substitusjonsgraden, og resultatene er vist i figur.
Forbehandling alkaliserende temperatur/℃
Effekt av forbehandlingens alkaliseringstemperatur på CMC-substitusjonsgrad
Det kan sees at substitusjonsgraden av CMC øker med økningen av alkaliseringstemperaturen for forbehandling, og alkaliseringstemperaturen er 30 °C.
Substitusjonsgradene ovenfor avtar med økende temperatur. Dette skyldes at alkaliseringstemperaturen er for lav, og molekylene er mindre aktive og ute av stand til å
Ødelegger effektivt det krystallinske området av cellulose, noe som gjør det vanskelig for foretringsmiddelet å trenge inn i cellulosens indre i foretringstrinnet, og reaksjonsgraden er relativt høy.
lav, noe som resulterer i en lavere grad av produktsubstitusjon. Alkaliseringstemperaturen bør imidlertid ikke være for høy. Etter hvert som temperaturen øker, under påvirkning av høy temperatur og sterk alkali,
Cellulose er utsatt for oksidativ nedbrytning, og substitusjonsgraden av produktet CMC avtar.
2. Innflytelse av alkaliseringstid for forbehandling på substitusjonsgraden av CMC
Under forutsetningen at alkaliseringstemperaturen for forbehandling er 30 °C og andre faktorer er startverdiene, diskuteres effekten av alkaliseringstid for forbehandling på CMC.
Effekten av substitusjon. Grad av substitusjon
Forbehandling alkaliseringstid/t
Effekt av alkaliseringstid for forbehandling påCMCsubstitusjonsgrad
Selve bulkingprosessen er relativt rask, men alkaliløsningen trenger en viss diffusjonstid i fiberen.
Det kan sees at når alkaliseringstiden er 0,5–1,5 timer, øker substitusjonsgraden til produktet med økningen av alkaliseringstiden.
Substitusjonsgraden til det oppnådde produktet var høyest når tiden var 1,5 timer, og substitusjonsgraden minket med økende tid etter 1,5 timer. Dette kan
Det kan være fordi i begynnelsen av alkaliseringen, med forlengelsen av alkaliseringstiden, er infiltrasjonen av alkali til cellulose mer tilstrekkelig, slik at fiberen
Primstrukturen er mer avslappet, noe som øker foretringsmidlet og det aktive mediet
Publisert: 26. april 2024