1 Introduktion
För närvarande används den huvudsakliga råvaran vid framställning avcellulosaeterär bomull, och dess produktion minskar, och priset stiger också;
Dessutom är vanligt förekommande företringsmedel som klorättiksyra (mycket giftig) och etylenoxid (cancerframkallande) också mer skadliga för människokroppen och miljön. Bok
I detta kapitel används tallcellulosa med en relativ renhet på mer än 90 % som extraherades i det andra kapitlet som råmaterial, och natriumkloracetat och 2-kloretanol används som ersättningar.
Användning av mycket giftig klorättiksyra som företringsmedel, anjoniskkarboximetylcellulosa (CMC), nonjonisk hydroxietylcellulosa framställdes.
Cellulosa (HEC) och blandad hydroxietylkarboximetylcellulosa (HECMC) tre cellulosaetrar. en enda faktor
Framställningsteknikerna för tre cellulosaetrar optimerades med hjälp av experiment och ortogonala experiment, och de syntetiserade cellulosaetrarna karakteriserades med FT-IR, XRD, H-NMR, etc.
Grunderna i cellulosaföretring
Principen för cellulosaföretring kan delas in i två delar. Den första delen är alkaliseringsprocessen, det vill säga under alkaliseringsreaktionen av cellulosan,
Jämnt fördelad i NaOH-lösning sväller tallcellulosa kraftigt under mekanisk omrörning och med vattenexpansionen.
En stor mängd små NaOH-molekyler trängde in i tallcellulosans inre och reagerade med hydroxylgrupperna på ringen i glukosstrukturenheten,
Genererar alkalisk cellulosa, det aktiva centrumet i företringsreaktionen.
Den andra delen är företringsprocessen, det vill säga reaktionen mellan det aktiva centrumet och natriumkloracetat eller 2-kloretanol under alkaliska förhållanden, vilket resulterar i
Samtidigt kommer företringsmedlet natriumkloracetat och 2-kloretanol också att producera en viss mängd vatten under alkaliska förhållanden.
Sidoreaktionerna upplöses för att generera natriumglykolat respektive etylenglykol.
2 Koncentrerad alkalisk dekristalliseringsförbehandling av tallcellulosa
Först, bered en viss koncentration av NaOH-lösning med avjoniserat vatten. Sedan, vid en viss temperatur, 2 g tallfiber
Vitaminet löses upp i en viss volym NaOH-lösning, omrörs under en viss tid och filtreras sedan för användning.
Instrumentmodell Tillverkare
Precisions-pH-mätare
Magnetomrörare med konstant temperatur för kollektortyp
Vakuumtorkugn
Elektronisk våg
Multifunktionell vakuumpump av cirkulerande vattentyp
Fouriertransformerad infraröd spektrometer
Röntgendiffraktometer
Kärnmagnetisk resonansspektrometer
Hangzhou Aolilong Instrument Co., Ltd.
Hangzhou Huichuang Instrument Equipment Co., Ltd.
Shanghai Jinghong Experimentell Utrustning Co., Ltd.
METTLER TOLEDO Instruments (Shanghai) Co., Ltd.
Hangzhou David Science and Education Instrument Co., Ltd.
American Thermo Fisher Co., Ltd.
Amerikanskt termoelektriskt Schweiz ARL-företag
Schweiziskt företag BRUKER
35
Beredning av CMC:er
Användning av alkalicellulosa från tallträ förbehandlad genom koncentrerad alkalisk dekristallisation som råmaterial, användning av etanol som lösningsmedel och användning av natriumkloracetat som företring
CMC med högre DS framställdes genom att tillsätta alkali två gånger och företringsmedel två gånger. Tillsätt 2 g alkalicellulosa från tall i den fyrhalsade kolven, tillsätt sedan en viss volym etanollösningsmedel och rör om väl i 30 minuter.
ungefär så att den alkaliska cellulosan är helt dispergerad. Tillsätt sedan en viss mängd alkaliskt medel och natriumkloracetat för att reagera under en viss tidsperiod vid en viss företringstemperatur.
Efter en tid tillsätts en andra gång alkaliskt medel och natriumkloracetat följt av företring under en viss tid. Efter att reaktionen är över, låt svalna och sedan svalna.
Neutralisera med en lämplig mängd isättiksyra, sugfiltrera sedan, tvätta och torka.
Beredning av HEC:er
Användning av alkalicellulosa av tallträ förbehandlad med koncentrerad alkalisk dekristallisation som råmaterial, etanol som lösningsmedel och 2-kloretanol som företring
HEC med högre MS framställdes genom att tillsätta alkali två gånger och företringsmedel två gånger. Tillsätt 2 g alkalicellulosa från tallträ i en fyrhalsad kolv och tillsätt en viss volym 90 % (volymfraktion) etanol. Rör om.
Rör om en stund för att helt lösa upp det, tillsätt sedan en viss mängd alkali, och värm långsamt upp, tillsätt en viss volym av 2-
Kloretanol, företrad vid konstant temperatur under en tidsperiod, och sedan tillsatt återstående natriumhydroxid och 2-kloretanol för att fortsätta företringen under en tidsperiod.
När reaktionen är avslutad, neutralisera med en viss mängd isättiksyra och filtrera slutligen med ett glasfilter (G3), tvätta och torka.
Beredning av HEMCC
Med hjälp av HEC framställd i 3.2.3.4 som råmaterial, etanol som reaktionsmedium och natriumkloracetat som företringsmedel för att framställa
HECMC. Den specifika processen är: ta en viss mängd HEC, lägg den i en 100 ml fyrhalsad kolv och tillsätt sedan en viss volym
90 % etanol, rör om mekaniskt under en viss tid för att göra den helt dispergerad, tillsätt en viss mängd alkali efter uppvärmning och tillsätt långsamt
Natriumkloracetat, företringen vid konstant temperatur avslutas efter en viss tid. När reaktionen är avslutad, neutralisera den med isättiksyra för att neutralisera den, använd sedan ett glasfilter (G3)
Efter sugfiltrering, tvättning och torkning.
Rening av cellulosaetrar
Vid framställning av cellulosaeter produceras ofta vissa biprodukter, främst det oorganiska saltet natriumklorid och några andra
föroreningar. För att förbättra kvaliteten på cellulosaetern utfördes en enkel rening på den erhållna cellulosaetern, eftersom de är i vatten
Det finns olika löslighet, så experimentet använder en viss volymfraktion hydratiserad etanol för att rena de tre framställda cellulosaetrarna.
ändra.
Placera cellulosaeterprovet som framställts med en viss kvalitet i en bägare, tillsätt en viss mängd 80 % etanol som har förvärmts till 60 ℃ ~ 65 ℃ och upprätthåll mekanisk omrörning vid 60 ℃ ~ 65 ℃ på en magnetomrörare med konstant temperatur i 10 ℃. Låt supernatanten torka.
Använd silverkväveoxid i en ren bägare för att kontrollera om det finns kloridjoner. Om det finns en vit fällning, filtrera den genom ett glasfilter och ta det fasta materialet.
Upprepa föregående steg för kroppsdelen tills filtratet efter tillsats av 1 droppe AgNO3-lösning inte har någon vit fällning, det vill säga att reningen och tvättningen är slutförda.
36
i (främst för att avlägsna reaktionsbiprodukten NaCl). Efter sugfiltrering, torkning, kylning till rumstemperatur och vägning.
massa, g.
Test- och karakteriseringsmetoder för cellulosaetrar
Bestämning av substitutionsgrad (DS) och molär substitutionsgrad (MS)
Bestämning av DS: Väg först 0,2 g (noggrannhet 0,1 mg) av det renade och torkade cellulosaeterprovet och lös upp det i
80 ml destillerat vatten, omrört i ett vattenbad med konstant temperatur vid 30℃~40℃ i 10 minuter. Justera sedan med svavelsyralösning eller NaOH-lösning.
Lösningens pH-värde tills dess pH-värde är 8. Använd sedan en standardlösning av svavelsyra i en bägare utrustad med en pH-mätarelektrod.
För att titrera, under omrörning, observera pH-mätarens avläsning under titrering, när lösningens pH-värde är justerat till 3,74,
Titreringen avslutas. Notera volymen av svavelsyrastandardlösning som använts vid denna tidpunkt.
Generation:
Summan av de övre protontalen och hydroxietylgruppen
Förhållandet mellan antalet övre protoner; I7 är massan av metylengruppen på hydroxietylgruppen
Intensiteten hos protonresonansstoppen; är intensiteten hos protonresonansstoppen för 5 metingrupper och en metylengrupp på cellulosaglukosenheten
Belopp.
Testmetoderna som beskrivs för infraröd karakteriseringstestning av de tre cellulosaetrarna CMC, HEC och HEECMC
Lag
3.2.4.3 XRD-test
Röntgendiffraktionsanalyskarakteriseringstest av tre cellulosaetrar CMC, HEC och HEECMC
den beskrivna testmetoden.
3.2.4.4 Testning av H-NMR
1H-NMR-spektrometern för HEC mättes med en Avance400 1H-NMR-spektrometer tillverkad av BRUKER.
Med deutererad dimetylsulfoxid som lösningsmedel testades lösningen med flytande väte-NMR-spektroskopi. Testfrekvensen var 75,5 MHz.
Varm, lösningen är 0,5 ml.
3.3 Resultat och analys
3.3.1 Optimering av CMC-beredningsprocessen
Med hjälp av tallcellulosa som extraherades i det andra kapitlet som råmaterial, och med natriumkloracetat som företringsmedel, användes metoden med enfaktorexperiment,
Beredningsprocessen för CMC optimerades, och de initiala variablerna för experimentet ställdes in enligt tabell 3.3. Följande är HEC-beredningsprocessen.
Inom konsten, analysen av olika faktorer.
Tabell 3.3 Initiala faktorvärden
Faktor Initialt värde
Förbehandling alkaliserande temperatur/℃ 40
Förbehandling alkaliseringstid/h 1
Förbehandling fast-vätskeförhållande/(g/ml) 1:25
Förbehandlingslutkoncentration/% 40
38
Första stegets företringstemperatur/℃ 45
Första stegets företringstid/h 1
Andra stegets företringstemperatur/℃ 70
Andra stegets företringstid/h 1
Basdosering i företringsstadiet/g²
Mängd företringsmedel i företringssteget/g 4,3
Förhållande för eteriserat fast ämne/vätska/(g/ml) 1:15
3.3.1.1 Inverkan av olika faktorer på CMC-substitutionsgraden i förbehandlingens alkaliseringssteg
1. Effekten av förbehandlingens alkaliseringstemperatur på substitutionsgraden av CMC
För att beakta effekten av förbehandlingens alkaliseringstemperatur på substitutionsgraden i den erhållna CMC:n, i fallet med att fastställa andra faktorer som initialvärden,
Under dessa förhållanden diskuteras effekten av förbehandlingens alkaliseringstemperatur på CMC-substitutionsgraden, och resultaten visas i figur.
Förbehandling alkaliserande temperatur/℃
Effekt av förbehandlingens alkaliseringstemperatur på CMC-substitutionsgraden
Det framgår att substitutionsgraden av CMC ökar med ökningen av alkaliseringstemperaturen vid förbehandlingen, och alkaliseringstemperaturen är 30 °C.
Ovanstående substitutionsgrader minskar med ökande temperatur. Detta beror på att alkaliseringstemperaturen är för låg, och molekylerna är mindre aktiva och oförmögna att
Förstör effektivt cellulosans kristallina område, vilket gör det svårt för företringsmedlet att komma in i cellulosans inre i företringssteget, och reaktionsgraden är relativt hög.
låg, vilket resulterar i en lägre grad av produktsubstitution. Alkaliseringstemperaturen bör dock inte vara för hög. När temperaturen ökar, under inverkan av hög temperatur och stark alkali,
Cellulosa är benägen att nedbrytas oxidativt, och substitutionsgraden av produkten CMC minskar.
2. Inverkan av förbehandlingens alkaliseringstid på CMC-substitutionsgraden
Under förutsättningen att förbehandlingens alkaliseringstemperatur är 30 °C och andra faktorer är initialvärdena, diskuteras effekten av förbehandlingens alkaliseringstid på CMC.
Substitutionens effekt. Substitutionsgrad.
Förbehandling alkaliseringstid/timme
Effekt av alkaliseringstid för förbehandling påCMCsubstitutionsgrad
Själva bulkprocessen är relativt snabb, men alkalilösningen behöver en viss diffusionstid i fibern.
Det kan ses att när alkaliseringstiden är 0,5–1,5 timmar ökar produktens substitutionsgrad med ökande alkaliseringstid.
Substitutionsgraden för den erhållna produkten var högst när tiden var 1,5 timmar, och substitutionsgraden minskade med ökande tid efter 1,5 timmar. Detta kan
Det kan bero på att i början av alkaliseringen, med förlängd alkaliseringstid, är infiltrationen av alkali till cellulosan mer tillräcklig, så att fibern
Primärstrukturen är mer avslappnad, vilket ökar företringsmedlet och det aktiva mediet
Publiceringstid: 26 april 2024