1 Utangulizi
Kwa sasa, malighafi kuu inayotumika katika utayarishaji waetha ya selulosini pamba, na uzalishaji wake unapungua, na bei pia inapanda;
Zaidi ya hayo, mawakala wa kupoza wanaotumika sana kama vile asidi ya kloroasetiki (yenye sumu kali) na oksidi ya ethilini (inayosababisha kansa) pia ni hatari zaidi kwa mwili wa binadamu na mazingira.
Katika sura hii, selulosi ya msonobari yenye usafi wa zaidi ya 90% iliyotolewa katika sura ya pili inatumika kama malighafi, na kloroacetate ya sodiamu na 2-kloroetanoli hutumika kama mbadala.
Kutumia asidi ya kloroasetiki yenye sumu kali kama wakala wa kupoza, anionikiselulosi ya kaboksimethili (CMC), selulosi isiyo ya ioni ya hidroksiethili ilitayarishwa.
Selulosi (HEC) na mchanganyiko wa hydroxyethyl carboxymethyl selulosi (HECMC) etha tatu za selulosi. kipengele kimoja
Mbinu za utayarishaji wa etha tatu za selulosi ziliboreshwa kwa njia ya majaribio na majaribio ya orthogonal, na etha za selulosi zilizotengenezwa zilibainishwa na FT-IR, XRD, H-NMR, n.k.
Misingi ya etherization ya selulosi
Kanuni ya etherization ya selulosi inaweza kugawanywa katika sehemu mbili. Sehemu ya kwanza ni mchakato wa alkali, yaani, wakati wa mmenyuko wa alkaliization wa selulosi,
Selulosi ya msonobari ikitawanywa sawasawa katika myeyusho wa NaOH, huvimba kwa nguvu chini ya hatua ya kukoroga kwa mitambo, na kwa upanuzi wa maji.
Kiasi kikubwa cha molekuli ndogo za NaOH zilipenya ndani ya selulosi ya msonobari, na zikaitikia vikundi vya hidroksili kwenye pete ya kitengo cha kimuundo cha glukosi,
Huzalisha selulosi ya alkali, kitovu kinachofanya kazi cha mmenyuko wa etherization.
Sehemu ya pili ni mchakato wa etherization, yaani, mmenyuko kati ya kituo kinachofanya kazi na kloroacetate ya sodiamu au 2-kloroetanoli chini ya hali ya alkali, na kusababisha
Wakati huo huo, wakala wa kupoza sodiamu kloroacetate na 2-kloroetanoli pia vitatoa kiwango fulani cha maji chini ya hali ya alkali.
Athari za upande huamuliwa kutoa sodiamu glycolate na ethilini glycol, mtawalia.
2 Matibabu ya awali ya kuondoa fuwele zenye alkali iliyokolea ya selulosi ya pine
Kwanza, andaa mkusanyiko fulani wa myeyusho wa NaOH kwa kutumia maji yaliyosafishwa. Kisha, kwa halijoto fulani, 2g ya nyuzinyuzi za msonobari
Vitamini hiyo huyeyushwa katika ujazo fulani wa myeyusho wa NaOH, huchanganywa kwa muda, na kisha huchujwa kwa matumizi.
Mtengenezaji wa Mfano wa Ala
Kipimo cha pH cha Usahihi
Kichocheo cha sumaku cha joto la kawaida cha aina ya mkusanyaji
Tanuri ya kukausha kwa ombwe
Salio la kielektroniki
Pampu ya utupu ya aina ya maji inayozunguka yenye matumizi mengi
Spektromita ya Infrared ya Mabadiliko ya Fourier
Kipima-ufafanuzi cha X-ray
Spektromita ya Mwangwi wa Sumaku ya Nyuklia
Hangzhou Aolilong Instrument Co., Ltd.
Hangzhou Huichuang Vifaa vya Vifaa Co., Ltd.
Shanghai Jinghong Vifaa vya Majaribio Co., Ltd.
Mettler TOLEDO Instruments (Shanghai) Co., Ltd.
Kampuni ya Vifaa vya Sayansi na Elimu ya Hangzhou David, Ltd.
Kampuni ya Thermo Fisher ya Marekani, Ltd.
Kampuni ya ARL ya Uswisi ya Thermoelectric ya Marekani
Kampuni ya Uswisi BRUKER
35
Maandalizi ya CMC
Kutumia selulosi ya alkali ya mbao za misonobari iliyotibiwa awali kwa kuondoa fuwele kwenye alkali iliyokolea kama malighafi, kutumia ethanoli kama kiyeyusho na kutumia kloroacetate ya sodiamu kama etherization
CMC yenye DS ya juu ilitayarishwa kwa kuongeza alkali mara mbili na kikali cha kupoza mara mbili. Ongeza 2g ya selulosi ya alkali ya mbao za msonobari kwenye chupa yenye shingo nne, kisha ongeza kiasi fulani cha kiyeyusho cha ethanoli, na koroga vizuri kwa dakika 30.
karibu, ili selulosi ya alkali isambazwe kikamilifu. Kisha ongeza kiasi fulani cha wakala wa alkali na kloroacetate ya sodiamu ili kuguswa kwa muda fulani katika halijoto fulani ya etherization
Baada ya muda, nyongeza ya pili ya wakala wa alkali na kloroacetate ya sodiamu ikifuatiwa na uhamishaji kwa muda. Baada ya mmenyuko kuisha, poza na upoe, kisha
Punguza kwa kutumia kiasi kinachofaa cha asidi ya asetiki ya barafu, kisha chuja, osha na uikaushe.
Maandalizi ya HECs
Kutumia selulosi ya alkali ya mbao za msonobari iliyotibiwa awali kwa decrystallization iliyokolea ya alkali kama malighafi, ethanoli kama kiyeyusho na 2-kloroethanoli kama etherization
HEC yenye MS ya juu ilitayarishwa kwa kuongeza alkali mara mbili na kikali cha kupoza mara mbili. Ongeza 2g ya selulosi ya alkali ya mbao za msonobari kwenye chupa yenye shingo nne, na ongeza kiasi fulani cha 90% (sehemu ya ujazo) ya ethanoli, koroga.
Koroga kwa muda ili kutawanyika kikamilifu, kisha ongeza kiasi fulani cha alkali, na upashe moto polepole, ongeza kiasi fulani cha 2-
Kloroethanoli, ikayeyushwa kwa joto linalolingana kwa muda, kisha ikaongeza hidroksidi ya sodiamu iliyobaki na kloroethanoli 2 ili kuendelea kueyushwa kwa muda.
Baada ya mmenyuko kukamilika, punguza kiwango cha asidi ya asetiki ya barafu, na hatimaye chuja kwa kichujio cha glasi (G3), osha, na ukaushe.
Maandalizi ya HEMCC
Kutumia HEC iliyoandaliwa katika 3.2.3.4 kama malighafi, ethanoli kama njia ya mmenyuko, na kloroacetate ya sodiamu kama wakala wa kupoza ili kuandaa
HECMC. Mchakato mahususi ni: chukua kiasi fulani cha HEC, ukiweke kwenye chupa yenye mililita 100 yenye shingo nne, kisha ongeza kiasi fulani cha ujazo.
Ethanoli 90%, koroga kwa muda ili isambazwe kikamilifu, ongeza kiasi fulani cha alkali baada ya kupashwa joto, na ongeza polepole
Kloroacetate ya sodiamu, uhamishaji wa ether kwenye halijoto isiyobadilika huisha baada ya muda. Baada ya mmenyuko kukamilika, ibadilishe kwa asidi asetiki ya barafu ili kuibadilisha, kisha tumia kichujio cha glasi (G3)
Baada ya kuchuja, kuosha na kukausha.
Utakaso wa etha za selulosi
Katika mchakato wa utayarishaji wa etha ya selulosi, baadhi ya bidhaa za ziada mara nyingi huzalishwa, hasa chumvi isokaboni sodiamu kloridi na zingine
uchafu. Ili kuboresha ubora wa etha ya selulosi, utakaso rahisi ulifanyika kwenye etha ya selulosi iliyopatikana. Kwa sababu iko ndani ya maji.
Kuna umumunyifu tofauti, kwa hivyo jaribio linatumia sehemu fulani ya ujazo wa ethanoli iliyotiwa maji ili kusafisha etha tatu za selulosi zilizotayarishwa.
mabadiliko.
Weka sampuli ya etha ya selulosi iliyoandaliwa kwa ubora fulani kwenye kopo, ongeza kiasi fulani cha ethanoli 80% ambayo imewashwa moto hadi 60 ℃ ~ 65 ℃, na uendelee kukoroga kwa kutumia mitambo kwa 60 ℃ ~ 65 ℃ kwenye kichocheo cha sumaku kinachopasha joto kwa dakika 10 ℃. Chukua supernatant ili ikauke.
Katika kopo safi, tumia nitrati ya fedha kuangalia ioni za kloridi. Ikiwa kuna mchirizi mweupe, chuja kupitia kichujio cha glasi na chukua kigumu
Rudia hatua zilizopita kwa sehemu ya mwili, hadi kichujio baada ya kuongeza tone 1 la myeyusho wa AgNO3 kiwe hakina mvuke mweupe, yaani, utakaso na uoshaji vimekamilika.
36
ndani (hasa ili kuondoa NaCl inayotokana na mmenyuko). Baada ya kuchuja, kukausha, kupoza hadi joto la kawaida na kupima.
uzito, g.
Mbinu za Upimaji na Uainishaji wa Etha za Selulosi
Uamuzi wa Shahada ya Ubadilishaji (DS) na Shahada ya Ubadilishaji ya Molar (MS)
Uamuzi wa DS: Kwanza, pima 0.2 g (sahihi hadi 0.1 mg) ya sampuli ya etha ya selulosi iliyosafishwa na kukaushwa, ifute ndani
80mL ya maji yaliyosafishwa, yakichanganywa katika umwagaji wa maji wenye joto la kawaida kwa nyuzi joto 30°C ~ 40°C kwa dakika 10. Kisha rekebisha na mchanganyiko wa asidi ya sulfuriki au mchanganyiko wa NaOH.
pH ya myeyusho hadi pH ya myeyusho iwe 8. Kisha kwenye kopo lenye elektrodi ya kipimo cha pH, tumia myeyusho wa kawaida wa asidi ya sulfuriki.
Ili kupima titi, chini ya hali ya kukoroga, angalia usomaji wa kipimo cha pH wakati wa kupima titi, wakati thamani ya pH ya myeyusho imerekebishwa hadi 3.74,
Utitishaji unaisha. Kumbuka ujazo wa myeyusho wa kawaida wa asidi ya sulfuriki unaotumika wakati huu.
Kizazi:
Jumla ya nambari za protoni za juu na kundi la hydroxyethyl
Uwiano wa idadi ya protoni za juu; I7 ni uzito wa kundi la methylene kwenye kundi la hydroxyethyl
Kiwango cha kilele cha mwangwi wa protoni; ni kiwango cha kilele cha mwangwi wa protoni cha vikundi 5 vya methini na kikundi kimoja cha methini kwenye kitengo cha glukosi ya selulosi.
Jumla.
Mbinu za majaribio zilizoelezwa kwa ajili ya upimaji wa uainishaji wa infrared wa etha tatu za selulosi CMC, HEC na HEECMC
Sheria
3.2.4.3 Jaribio la XRD
Jaribio la Uainishaji wa Uchambuzi wa Mtawanyiko wa X-ray wa Etha Tatu za Selulosi CMC, HEC na HEECMC
mbinu ya majaribio iliyoelezwa.
3.2.4.4 Upimaji wa H-NMR
Spektromita ya H NMR ya HEC ilipimwa kwa spktromita ya Avance400 H NMR iliyotengenezwa na BRUKER.
Kwa kutumia dimethili salfoksidi iliyosafishwa kama kiyeyusho, myeyusho ulijaribiwa kwa kutumia spektroskopia ya hidrojeni kioevu ya NMR. Masafa ya jaribio yalikuwa 75.5MHz.
Joto, suluhisho ni 0.5mL.
3.3 Matokeo na Uchambuzi
3.3.1 Uboreshaji wa mchakato wa maandalizi ya CMC
Kwa kutumia selulosi ya msonobari iliyotolewa katika sura ya pili kama malighafi, na kwa kutumia kloroacetate ya sodiamu kama wakala wa kupoza, mbinu ya jaribio la kipengele kimoja ilitumika,
Mchakato wa maandalizi ya CMC uliboreshwa, na vigezo vya awali vya jaribio viliwekwa kama inavyoonyeshwa kwenye Jedwali 3.3. Ifuatayo ni mchakato wa maandalizi ya HEC
Katika sanaa, uchambuzi wa mambo mbalimbali.
Jedwali 3.3 Thamani za Vigezo vya Awali
Thamani ya awali ya kipengele
Joto la alkalizing kabla ya matibabu/℃ 40
Muda wa awali wa alkalizing kwa matibabu/saa 1
Uwiano wa awali wa kioevu-kioevu/(g/mL) 1:25
Kiwango cha awali cha lye/% 40
38
Joto la etherification ya hatua ya kwanza/℃ 45
Muda wa etherization ya hatua ya kwanza/saa 1
Joto la etherization ya hatua ya pili/℃ 70
Muda wa etherization ya hatua ya pili/saa 1
Kipimo cha msingi katika hatua ya etherization/g 2
Kiasi cha wakala wa kupoza katika hatua ya kupoza/g 4.3
Uwiano wa kioevu-kioevu kilichotiwa ether/(g/mL) 1:15
3.3.1.1 Ushawishi wa mambo mbalimbali kwenye kiwango cha ubadilishaji wa CMC katika hatua ya alkali ya matibabu ya awali
1. Athari ya halijoto ya alkali ya matibabu ya awali kwenye kiwango cha ubadilishaji cha CMC
Ili kuzingatia athari ya halijoto ya alkali ya matibabu ya awali kwenye kiwango cha ubadilishaji katika CMC iliyopatikana, katika kesi ya kuweka vipengele vingine kama thamani za awali,
Chini ya masharti hayo, athari ya halijoto ya alkali kabla ya matibabu kwenye kiwango cha ubadilishaji wa CMC inajadiliwa, na matokeo yanaonyeshwa kwenye Mchoro.
Joto la alkali ya matibabu ya awali/℃
Athari ya joto la alkali kabla ya matibabu kwenye kiwango cha ubadilishaji wa CMC
Inaweza kuonekana kwamba kiwango cha ubadilishaji wa CMC huongezeka kadri halijoto ya alkali inavyoongezeka kabla ya matibabu, na halijoto ya alkali ni 30 °C.
Viwango vya ubadilishaji vilivyo hapo juu hupungua kadri halijoto inavyoongezeka. Hii ni kwa sababu halijoto ya alkali ni ya chini sana, na molekuli hazifanyi kazi vizuri na haziwezi
Huharibu kwa ufanisi eneo la fuwele la selulosi, ambalo hufanya iwe vigumu kwa wakala wa kupoza kuingia ndani ya selulosi katika hatua ya kupoza, na kiwango cha mmenyuko ni cha juu kiasi.
chini, na kusababisha kiwango cha chini cha ubadilishaji wa bidhaa. Hata hivyo, halijoto ya alkali haipaswi kuwa juu sana. Kadri halijoto inavyoongezeka, chini ya ushawishi wa halijoto ya juu na alkali kali,
Selulosi inakabiliwa na uharibifu wa oksidi, na kiwango cha ubadilishaji wa bidhaa ya CMC hupungua.
2. Ushawishi wa muda wa alkali ya matibabu ya awali kwenye kiwango cha ubadilishaji wa CMC
Chini ya sharti kwamba halijoto ya alkali kabla ya matibabu ni 30 °C na mambo mengine ni thamani za awali, athari ya muda wa alkali kabla ya matibabu kwenye CMC inajadiliwa.
Athari ya ubadilishaji. Kiwango cha ubadilishaji
Muda wa awali wa alkalizing kwa saa
Athari ya muda wa alkali ya matibabu kabla ya matibabuCMCshahada ya mbadala
Mchakato wa kuongeza uzito wenyewe ni wa haraka kiasi, lakini myeyusho wa alkali unahitaji muda fulani wa kusambaa kwenye nyuzi.
Inaweza kuonekana kwamba wakati muda wa alkali ni saa 0.5-1.5, kiwango cha ubadilishaji wa bidhaa huongezeka kadri muda wa alkali unavyoongezeka.
Kiwango cha ubadilishaji wa bidhaa kilichopatikana kilikuwa cha juu zaidi wakati muda ulikuwa saa 1.5, na kiwango cha ubadilishaji kilipungua kadri muda ulivyoongezeka baada ya saa 1.5. Hii inaweza
Huenda ikawa ni kwa sababu mwanzoni mwa alkali, pamoja na muda wa alkali kuongezeka, uingiaji wa alkali hadi selulosi unatosha zaidi, hivyo nyuzinyuzi
Muundo mkuu umetulia zaidi, na kuongeza kichocheo cha kupoza na njia inayofanya kazi
Muda wa chapisho: Aprili-26-2024