1 Uvod
Trenutno je glavna surovina, ki se uporablja pri pripravicelulozni eterje bombaž, njegova proizvodnja upada, cena pa tudi narašča;
Poleg tega so pogosto uporabljena eterifikacijska sredstva, kot sta kloroocetna kislina (zelo strupena) in etilen oksid (rakotvorna), prav tako bolj škodljiva za človeško telo in okolje. Knjiga
V tem poglavju se kot surovina uporablja borova celuloza z relativno čistostjo več kot 90 %, ekstrahirana v drugem poglavju, kot nadomestka pa natrijev kloroacetat in 2-kloroetanol.
Uporaba zelo strupene kloroocetne kisline kot eterifikacijskega sredstva, anionskekarboksimetil celuloza (CMC), pripravljena je bila neionska hidroksietil celuloza.
Trije celulozni etri celuloze (HEC) in mešane hidroksietil karboksimetil celuloze (HECMC). En faktor
Tehnike priprave treh celuloznih etrov so bile optimizirane s pomočjo eksperimentov in ortogonalnih poskusov, sintetizirani celulozni etri pa so bili karakterizirani s FT-IR, XRD, H-NMR itd.
Osnove eterifikacije celuloze
Načelo eterifikacije celuloze lahko razdelimo na dva dela. Prvi del je proces alkalizacije, to je med reakcijo alkalizacije celuloze,
Borova celuloza, enakomerno dispergirana v raztopini NaOH, močno nabrekne pod vplivom mehanskega mešanja in z raztezanjem vode.
Velika količina majhnih molekul NaOH je prodrla v notranjost borove celuloze in reagirala s hidroksilnimi skupinami na obroču glukozne strukturne enote,
Ustvari alkalno celulozo, aktivno središče reakcije eterifikacije.
Drugi del je proces eterifikacije, to je reakcija med aktivnim centrom in natrijevim kloroacetatom ali 2-kloroetanolom v alkalnih pogojih, kar ima za posledico
Hkrati bosta eterifikacijsko sredstvo natrijev kloroacetat in 2-kloroetanol v alkalnih pogojih proizvedla tudi določeno količino vode.
Stranske reakcije se razrešijo in nastane natrijev glikolat oziroma etilen glikol.
2. Predobdelava borove celuloze s koncentrirano alkalijami za dekristalizacijo
Najprej pripravite raztopino NaOH določene koncentracije z deionizirano vodo. Nato pri določeni temperaturi 2 g borovih vlaken
Vitamin se raztopi v določeni količini raztopine NaOH, meša nekaj časa in nato filtrira za uporabo.
Proizvajalec modela instrumenta
Precizni pH-meter
Kolektorski magnetni mešalnik s konstantno temperaturo ogrevanja
Vakuumska sušilna pečica
Elektronsko tehtnico
Večnamenska vakuumska črpalka s kroženjem vode
Infrardeči spektrometer s Fourierjevo transformacijo
Rentgenski difraktometer
Spektrometer za jedrsko magnetno resonanco
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.
Ameriško podjetje Thermo Fisher Co., Ltd.
Ameriško termoelektrično podjetje Switzerland ARL
Švicarsko podjetje BRUKER
35
Priprava karbokromatičnih karbonatnih ...
Uporaba alkalne celuloze iz borovega lesa, predhodno obdelane s koncentrirano alkalno dekristalizacijo, kot surovine, uporaba etanola kot topila in uporaba natrijevega kloroacetata kot eterifikacije
CMC z višjim DS smo pripravili z dvakratnim dodatkom alkalije in dvakratnim dodatkom eterifikacijskega sredstva. V štirivratno bučko smo dodali 2 g alkalne celuloze iz borovega lesa, nato dodali določeno količino etanola in dobro mešali 30 minut.
približno, tako da se alkalna celuloza popolnoma dispergira. Nato dodamo določeno količino alkalnega sredstva in natrijevega kloroacetata, da reagiramo nekaj časa pri določeni temperaturi eterifikacije.
Po določenem času se ponovno doda alkalno sredstvo in natrijev kloroacetat, čemur sledi eterifikacija za določen čas. Po končani reakciji se ohladi in ohladi, nato pa se
Nevtraliziramo z ustrezno količino ledocetne kisline, nato filtriramo z odsesanjem, operemo in posušimo.
Priprava HEC-ov
Uporaba alkalne celuloze iz borovega lesa, predhodno obdelane s koncentrirano alkalno dekristalizacijo, kot surovine, etanola kot topila in 2-kloroetanola kot eterifikacijskega materiala
HEC z višjo MS smo pripravili z dvakratnim dodatkom alkalije in dvakratnega eterifikacijskega sredstva. V štirivratno bučko smo dodali 2 g alkalne celuloze iz borovega lesa, nato pa še določeno količino 90 % (volumski delež) etanola in premešali.
Mešajte nekaj časa, da se popolnoma raztopi, nato dodajte določeno količino alkalije in počasi segrevajte, dodajte določeno količino 2-
Kloroetanol, eterificiran pri konstantni temperaturi nekaj časa, nato pa dodamo preostali natrijev hidroksid in 2-kloroetanol, da se eterifikacija nadaljuje nekaj časa.
Po končani reakciji nevtraliziramo z določeno količino ledocetne kisline in na koncu filtriramo s steklenim filtrom (G3), speremo in posušimo.
Priprava HEMCC
Z uporabo HEC, pripravljenega v 3.2.3.4, kot surovine, etanola kot reakcijskega medija in natrijevega kloroacetata kot eterifikacijskega sredstva za pripravo
HECMC. Specifičen postopek je naslednji: v 100 ml štirivratno bučko vzemite določeno količino HEC in jo nato dodajte določeno količino.
90 % etanola, mehansko mešajte nekaj časa, da se popolnoma dispergira, po segrevanju dodajte določeno količino alkalije in počasi dodajte
Natrijev kloroacetat, eterifikacija pri konstantni temperaturi se po določenem času konča. Po končani reakciji ga nevtraliziramo z ledeno ocetno kislino, nato pa uporabimo stekleni filter (G3).
Po odsesovalni filtraciji, pranju in sušenju.
Čiščenje celuloznih etrov
Pri postopku priprave celuloznega etra pogosto nastajajo nekateri stranski produkti, predvsem anorganska sol natrijev klorid in nekateri drugi
nečistoče. Da bi izboljšali kakovost celuloznega etra, je bilo izvedeno preprosto čiščenje pridobljenega celuloznega etra. ker so v vodi
Topnost je različna, zato poskus uporablja določen volumski delež hidriranega etanola za čiščenje pripravljenih treh celuloznih etrov.
sprememba.
Vzorec celuloznega etra določene kakovosti dajte v čašo, dodajte določeno količino 80-odstotnega etanola, ki je bil predhodno segret na 60 ℃ ~ 65 ℃, in vzdržujte mehansko mešanje pri 60 ℃ ~ 65 ℃ na magnetnem mešalniku s konstantno temperaturo 10 ℃. Supernatant pustite, da se posuši.
V čisti čaši s srebrovim nitratom preverite prisotnost kloridnih ionov. Če se pojavi bela oborina, jo filtrirajte skozi stekleni filter in trdno snov odstranite.
Ponovite prejšnje korake za del telesa, dokler filtrat po dodatku 1 kapljice raztopine AgNO3 ne vsebuje več bele oborine, kar pomeni, da sta čiščenje in pranje končana.
36
v (predvsem za odstranitev stranskega produkta reakcije NaCl). Po odsesalni filtraciji, sušenju, ohlajanju na sobno temperaturo in tehtanju.
masa, g.
Metode testiranja in karakterizacije celuloznih etrov
Določanje stopnje substitucije (DS) in molske stopnje substitucije (MS)
Določanje DS: Najprej stehtajte 0,2 g (natančno na 0,1 mg) prečiščenega in posušenega vzorca celuloznega etra, ga raztopite v
80 ml destilirane vode, mešano v vodni kopeli s konstantno temperaturo pri 30 ℃~40 ℃ 10 minut. Nato uravnajte z raztopino žveplove kisline ali raztopino NaOH.
pH raztopine spreminjajte, dokler pH raztopine ne doseže 8. Nato v čaši, opremljeni s pH-metrsko elektrodo, uporabite standardno raztopino žveplove kisline.
Za titracijo med mešanjem opazujte odčitek pH metra med titracijo, ko je pH vrednost raztopine naravnana na 3,74,
Titracija se konča. Zapišite količino uporabljene standardne raztopine žveplove kisline.
Generacija:
Vsota zgornjih protonskih števil in hidroksietilne skupine
Razmerje števila zgornjih protonov; I7 je masa metilenske skupine na hidroksietilni skupini
Intenzivnost vrha protonske resonance; je intenzivnost vrha protonske resonance 5 metinskih skupin in ene metilenske skupine na celulozno-glukozni enoti
Vsota.
Preskusne metode, opisane za infrardeče karakterizacijske teste treh celuloznih etrov CMC, HEC in HEECMC
Pravo
3.2.4.3 XRD test
Karakterizacijski test rentgenske difrakcijske analize treh celuloznih etrov CMC, HEC in HEECMC
opisana preskusna metoda.
3.2.4.4 Testiranje H-NMR
H NMR spektrometer HEC je bil izmerjen z H NMR spektrometrom Avance400, ki ga je proizvajalca BRUKER.
Raztopino smo testirali z NMR spektroskopijo s tekočim vodikom, pri čemer smo kot topilo uporabili devterirani dimetil sulfoksid. Testna frekvenca je bila 75,5 MHz.
Topla raztopina je 0,5 ml.
3.3 Rezultati in analiza
3.3.1 Optimizacija postopka priprave CMC
Z uporabo borove celuloze, ekstrahirane v drugem poglavju, kot surovine in natrijevega kloroacetata kot eterifikacijskega sredstva je bila uporabljena metoda enofaktorskega eksperimenta,
Postopek priprave CMC je bil optimiziran, začetne spremenljivke poskusa pa so bile določene, kot je prikazano v tabeli 3.3. Sledi postopek priprave HEC.
V umetnosti, analiza različnih dejavnikov.
Tabela 3.3 Začetne vrednosti faktorjev
Začetna vrednost faktorja
Temperatura predobdelave z alkaliziranjem/℃ 40
Čas alkalizacije pred obdelavo/h 1
Razmerje trdne snovi in tekočine pred obdelavo/(g/ml) 1:25
Koncentracija luga pred obdelavo/% 40
38
Temperatura eterifikacije v prvi fazi/℃ 45
Čas eterifikacije prve stopnje/h 1
Temperatura eterifikacije v drugi fazi/℃ 70
Čas eterifikacije druge stopnje/h 1
Osnovni odmerek v fazi eterifikacije/g 2
Količina eterifikacijskega sredstva v fazi eterifikacije/g 4,3
Razmerje eterificirane trdne snovi in tekočine/(g/ml) 1:15
3.3.1.1 Vpliv različnih dejavnikov na stopnjo substitucije CMC v fazi predobdelave z alkalizacijo
1. Vpliv temperature predobdelave alkalizacije na stopnjo substitucije CMC
Da bi upoštevali vpliv temperature predobdelave alkalizacije na stopnjo substitucije v pridobljenem CMC-ju, v primeru določitve drugih dejavnikov kot začetnih vrednosti,
V danih pogojih je obravnavan vpliv temperature predobdelave alkalizacije na stopnjo substitucije s CMC, rezultati pa so prikazani na sliki.
Temperatura alkalizacije predobdelave/℃
Vpliv temperature predobdelave z alkalizacijo na stopnjo substitucije CMC
Vidimo lahko, da se stopnja substitucije CMC povečuje z naraščanjem temperature predobdelave alkalizacije, temperatura alkalizacije pa je 30 °C.
Zgornje stopnje substitucije se zmanjšujejo z naraščajočo temperaturo. To je zato, ker je temperatura alkalizacije prenizka, molekule pa so manj aktivne in ne morejo
Učinkovito uniči kristalno območje celuloze, zaradi česar eterifikacijskemu sredstvu v fazi eterifikacije otežuje vstop v notranjost celuloze, stopnja reakcije pa je relativno visoka.
nizka, kar ima za posledico manjšo stopnjo substitucije produkta. Vendar temperatura alkalizacije ne sme biti previsoka. Ko se temperatura dvigne, pod vplivom visoke temperature in močnih alkalij,
Celuloza je nagnjena k oksidativni razgradnji, stopnja substitucije produkta s CMC pa se zmanjša.
2. Vpliv časa predobdelave z alkalizacijo na stopnjo substitucije s CMC
Pod pogojem, da je temperatura predobdelave alkalizacije 30 °C in so drugi dejavniki začetne vrednosti, je obravnavan vpliv časa predobdelave alkalizacije na CMC.
Učinek substitucije. Stopnja substitucije
Čas alkalizacije predobdelave/h
Vpliv časa predobdelave z alkalizacijo naCMCstopnja substitucije
Sam postopek nabiranja snovi je relativno hiter, vendar alkalna raztopina potrebuje določen čas difuzije v vlaknu.
Vidimo lahko, da se pri času alkalizacije 0,5-1,5 ure stopnja substitucije produkta povečuje z naraščajočim časom alkalizacije.
Stopnja substitucije dobljenega produkta je bila najvišja pri času 1,5 ure, stopnja substitucije pa se je z naraščanjem časa po 1,5 uri zmanjševala. To je mogoče
Morda je to zato, ker je na začetku alkalizacije, s podaljševanjem časa alkalizacije, infiltracija alkalije v celulozo zadostnejša, tako da vlakna
Primarna struktura je bolj sproščena, kar povečuje eterifikacijsko sredstvo in aktivni medij
Čas objave: 26. april 2024