1 Муқаддима
Дар айни замон, ашёи хоми асосӣ, ки барои тайёр кардани он истифода мешавадэфири селлюлозапахта аст ва истеҳсоли он коҳиш меёбад ва нарх низ боло меравад;
Ғайр аз ин, агентҳои эфиркунанда, ки маъмулан истифода мешаванд, ба монанди кислотаи хлорасетикӣ (хеле заҳролуд) ва оксиди этилен (канцерогенӣ), низ барои бадани инсон ва муҳити зист зараровартаранд. Китоб
Дар ин боб, селлюлозаи санавбар бо тозагии нисбии зиёда аз 90%, ки дар боби дуюм истихроҷ шудааст, ҳамчун ашёи хом истифода мешавад ва хлорацетати натрий ва 2-хлорэтанол ҳамчун ивазкунандаҳо истифода мешаванд.
Истифодаи кислотаи хлорасетики хеле заҳролуд ҳамчун агенти эфиркунанда, анионӣкарбоксиметилселлюлоза (CMC), гидроксиэтилселлюлозаи ғайриионӣ омода карда шуданд.
Се эфири селлюлозаи гидроксиэтилкарбоксиметилселлюлозаи омехта (HECMC), ки аз се эфири селлюлоза иборатанд. Як омил
Усулҳои тайёр кардани се эфири селлюлоза бо истифода аз таҷрибаҳо ва таҷрибаҳои ортогоналӣ оптимизатсия карда шуданд ва эфирҳои селлюлозаи синтезшуда бо истифода аз FT-IR, XRD, H-NMR ва ғайра тавсиф карда шуданд.
Асосҳои эфирификатсияи селлюлоза
Принсипи эфиризатсияи селлюлозаро ба ду қисм тақсим кардан мумкин аст. Қисми аввал раванди ишқорӣ, яъне ҳангоми реаксияи ишқорӣ кардани селлюлоза мебошад.
Селлюлозаи санавбар, ки дар маҳлули NaOH баробар пароканда шудааст, таҳти таъсири омехтакунии механикӣ ва бо васеъшавии об ба таври шадид варам мекунад.
Миқдори зиёди молекулаҳои хурди NaOH ба дохили селлюлозаи санавбар ворид шуда, бо гурӯҳҳои гидроксил дар ҳалқаи воҳиди сохтории глюкоза реаксия карданд.
Селлюлозаи ишқориро, ки маркази фаъоли реаксияи эфиризатсия мебошад, ба вуҷуд меорад.
Қисми дуюм раванди эфиризатсия аст, яъне реаксияи байни маркази фаъол ва хлорацетати натрий ё 2-хлорэтанол дар шароити ишқорӣ, ки дар натиҷа
Дар айни замон, агенти эфиркунанда хлорацетат натрий ва 2-хлорэтанол низ дар шароити ишқорӣ миқдори муайяни обро ба вуҷуд меоранд.
Реаксияҳои иловагӣ мутаносибан барои ҳосил кардани гликолати натрий ва этиленгликол ҳал карда мешаванд.
2 Пешкоркарди пешакии селлюлозаи санавбар бо декристализатсияи ишқории консентратсияшуда
Аввал, консентратсияи муайяни маҳлули NaOH-ро бо оби деионизатсияшуда омода кунед. Сипас, дар ҳарорати муайян, 2 г нахи санавбар
Витамин дар ҳаҷми муайяни маҳлули NaOH ҳал карда мешавад, муддате омехта карда мешавад ва сипас барои истифода филтр карда мешавад.
Истеҳсолкунандаи модели асбобҳо
Метрҳои дақиқи рН
Омехтакунандаи магнитии гармидиҳии ҳарорати доимии навъи коллекторӣ
Танӯри хушккунии вакуумӣ
Тавозуни электронӣ
Насоси вакуумии бисёрфунксионалии навъи оби гардишкунанда
Спектрометри инфрасурхи табдили Фурье
Дифрактометри рентгенӣ
Спектрометри резонанси магнитии ҳастаӣ
Ширкати асбобҳои мусиқии Ханчжоу Аолилонг
Ширкати таҷҳизоти асбобҳои Ханчжоу Хуичуан
Ширкати таҷҳизоти таҷрибавии Шанхай Ҷингхонг
Ширкати METTLER TOLEDO Instruments (Шанхай) Co., Ltd.
Ширкати асбобҳои илмӣ ва таълимии Ханчжоу Дэвид
Ширкати American Thermo Fisher Co., Ltd.
Ширкати ARL дар Швейтсарияи Амрикоии Термоэлектрикӣ
Ширкати швейтсарии BRUKER
35
Омодасозии CMC-ҳо
Истифодаи селлюлозаи ишқории чӯби санавбар, ки пешакӣ бо роҳи декристаллизатсияи ишқории консентратсияшуда коркард шудааст, истифодаи этанол ҳамчун ҳалкунанда ва истифодаи хлорацетат натрий ҳамчун эфирификация
CMC бо DS-и баландтар бо илова кардани ду маротиба ишқор ва ду маротиба агенти эфирӣ омода карда шуд. 2 г селлюлозаи ишқории чӯби санавбарро ба колбаи чоргардан илова кунед, сипас миқдори муайяни ҳалкунандаи этанолро илова кунед ва барои 30 дақиқа хуб омехта кунед.
тақрибан, то ки селлюлозаи ишқорӣ пурра пароканда шавад. Сипас, миқдори муайяни агенти ишқорӣ ва хлорацетат натрийро илова кунед, то дар муддати муайян дар ҳарорати эфиризатсия реаксия кунад.
Пас аз муддате, иловаи дуюми агенти ишқорӣ ва хлорацетат натрий ва сипас эфиризатсия барои муддате анҷом дода мешавад. Пас аз анҷоми реаксия, хунук ва хунук кунед, сипас
Бо миқдори мувофиқи кислотаи сиркои яхбаста безарар гардонед, сипас бо филтр ҷаббида, бишӯед ва хушк кунед.
Омодасозии HEC-ҳо
Истифодаи селлюлозаи ишқории чӯби санавбар, ки бо декристаллизатсияи ишқории консентратсияшуда ҳамчун ашёи хом пешакӣ коркард шудааст, этанол ҳамчун ҳалкунанда ва 2-хлорэтанол ҳамчун эфирификация
HEC бо MS-и баландтар бо илова кардани ду маротиба ишқор ва ду маротиба эфиркунонии агент омода карда шуд. 2 г селлюлозаи ишқории чӯби санавбарро ба колбаи чоргарданак илова кунед ва ҳаҷми муайяни 90% (қисмати ҳаҷм) этанолро илова кунед, омехта кунед
Барои муддати муайян омехта кунед, то пурра пароканда шавад, сипас миқдори муайяни ишқорро илова кунед ва оҳиста гарм кунед, ҳаҷми муайяни 2-ро илова кунед.
Хлороэтанол, дар ҳарорати доимӣ барои муддати муайян эфиризатсия карда шуд ва сипас гидроксиди натрий ва 2-хлорэтаноли боқимонда барои идома додани эфиризатсия барои муддати муайян илова карда шуд.
Пас аз анҷоми реаксия, онро бо миқдори муайяни кислотаи сиркои яхӣ безарар гардонед ва дар ниҳоят бо филтри шишагӣ (G3) филтр кунед, бишӯед ва хушк кунед.
Омодасозии HEMCC
Бо истифода аз HEC-и омодашуда дар 3.2.3.4 ҳамчун ашёи хом, этанол ҳамчун муҳити реаксия ва хлорацетат натрий ҳамчун агенти эфиркунанда барои тайёр кардан
HECMC. Раванди мушаххас чунин аст: миқдори муайяни HEC-ро гиред, онро ба колбаи чор гарданбанди 100 мл андозед ва сипас миқдори муайяни ҳаҷмро илова кунед.
90% этанол, барои муддати муайян ба таври механикӣ омехта кунед, то пурра пароканда шавад, пас аз гарм кардан миқдори муайяни ишқор илова кунед ва оҳиста илова кунед
Хлорацетати натрий, эфиризатсия дар ҳарорати доимӣ пас аз муддати муайян ба охир мерасад. Пас аз анҷоми реаксия, онро бо кислотаи сиркои яхбаста безарар гардонед, то безарар гардонед, сипас филтри шишагинро (G3) истифода баред.
Пас аз филтратсия, шустан ва хушк кардан.
Тозакунии эфирҳои селлюлоза
Дар раванди тайёр кардани эфири селлюлоза аксар вақт баъзе маҳсулоти иловагӣ, асосан намаки ғайриорганикӣ, хлориди натрий ва баъзе дигарҳо, истеҳсол мешаванд.
ифлосҳо. Барои беҳтар кардани сифати эфири селлюлоза, тозакунии оддӣ дар эфири селлюлозаи ҳосилшуда анҷом дода шуд, зеро онҳо дар об ҳастанд.
Ҳалшавандагии онҳо гуногун аст, аз ин рӯ, дар таҷриба барои тоза кардани се эфири селлюлозаи омодашуда як қисми ҳаҷмии муайяни этаноли гидратшуда истифода мешавад.
тағйир.
Намунаи эфири селлюлозаро, ки бо сифати муайян омода шудааст, дар стакан ҷойгир кунед, миқдори муайяни 80% этанолро, ки то 60 ℃ ~ 65 ℃ гарм карда шудааст, илова кунед ва омехтакунии механикиро дар ҳарорати 60 ℃ ~ 65 ℃ дар омехтакунандаи магнитии гармидиҳандаи ҳарорати доимӣ барои 10 ℃ нигоҳ доред. Қисми болоии обро барои хушк кардан гиред.
Дар як стакани тоза, аз нитрати нуқра барои санҷидани ионҳои хлорид истифода баред. Агар таҳшини сафед бошад, онро тавассути филтри шишагӣ филтр кунед ва моддаҳои сахтро гиред.
Қадамҳои қаблиро барои қисми бадан такрор кунед, то он даме ки филтрате пас аз илова кардани 1 қатра маҳлули AgNO3 таҳшини сафед надошта бошад, яъне тозакунӣ ва шустан ба анҷом расад.
36
ба (асосан барои хориҷ кардани маҳсулоти иловагии NaCl дар реаксия). Пас аз филтратсияи макидан, хушк кардан, хунук кардан то ҳарорати хонагӣ ва вазн кардан.
масса, г
Усулҳои озмоиш ва тавсифи эфирҳои селлюлоза
Муайян кардани дараҷаи ивазкунӣ (DS) ва дараҷаи молярии ивазкунӣ (MS)
Муайян кардани DS: Аввал 0,2 г (дақиқ то 0,1 мг) намунаи эфири селлюлозаи тозашуда ва хушкшударо баркашед, онро дар
80 мл оби тозашуда, дар ваннаи обии ҳарорати доимӣ дар ҳарорати 30℃ ~ 40℃ барои 10 дақиқа омехта карда мешавад. Сипас, бо маҳлули кислотаи сулфат ё маҳлули NaOH танзим карда мешавад.
рН-и маҳлулро то он даме, ки рН-и маҳлул ба 8 баробар шавад, баланд бардоред. Сипас, дар стакани муҷаҳҳаз бо электроди рН-метр, маҳлули стандартии кислотаи сулфатро истифода баред.
Барои титр кардан, дар шароити омехтакунӣ, ҳангоми титркунӣ, вақте ки арзиши рН-и маҳлул ба 3.74 танзим карда мешавад, нишондоди рН-метрро мушоҳида кунед.
Титркунӣ ба охир мерасад. Ҳаҷми маҳлули стандартии кислотаи сулфатро, ки дар ин вақт истифода шудааст, қайд кунед.
Насл:
Ҷамъи рақамҳои болоии протонҳо ва гурӯҳи гидроксиэтил
Таносуби шумораи протонҳои болоӣ; I7 массаи гурӯҳи метилен дар гурӯҳи гидроксиэтил аст
Шиддатнокии қуллаи резонанси протон; шиддатнокии қуллаи резонанси протонии 5 гурӯҳи метин ва як гурӯҳи метилен дар воҳиди селлюлозаи глюкоза мебошад.
Ҷамъ.
Усулҳои озмоишӣ, ки барои озмоиши тавсифи инфрасурхи се эфири селлюлоза CMC, HEC ва HEECMC тавсиф шудаанд
Қонун
3.2.4.3 Санҷиши рентгенӣ
Санҷиши тавсифи таҳлили дифраксияи рентгенӣ барои се эфири селлюлоза CMC, HEC ва HEECMC
усули озмоиши тавсифшуда.
3.2.4.4 Санҷиши H-NMR
Спектрометри H NMR-и HEC бо истифода аз спектрометри Avance400 H NMR, ки аз ҷониби BRUKER истеҳсол шудааст, чен карда шуд.
Бо истифода аз диметилсулфоксиди дейтерӣ ҳамчун ҳалкунанда, маҳлул бо истифода аз спектроскопияи ЯМР гидрогени моеъ санҷида шуд. Басомади санҷиш 75.5 МГц буд.
Ҳаҷми маҳлул гарм аст, 0,5 мл.
3.3 Натиҷаҳо ва таҳлил
3.3.1 Беҳсозии раванди омодасозии CMC
Бо истифода аз селлюлозаи санавбар, ки дар боби дуюм истихроҷ шудааст, ҳамчун ашёи хом ва бо истифода аз хлорацетат натрий ҳамчун агенти эфиркунанда, усули таҷрибаи як омилӣ қабул карда шуд,
Раванди омодасозии CMC оптимизатсия карда шуд ва тағирёбандаҳои ибтидоии таҷриба тавре ки дар Ҷадвали 3.3 нишон дода шудааст, муқаррар карда шуданд. Раванди омодасозии HEC дар зер оварда шудааст.
Дар санъат, таҳлили омилҳои гуногун.
Ҷадвали 3.3 Арзишҳои ибтидоии омилӣ
Арзиши ибтидоии омил
Ҳарорати алкализатсияи пеш аз табобат / ℃ 40
Вақти алкализатсияи пеш аз коркард/соат 1
Таносуби сахт-моеъ/(г/мл) пеш аз коркард 1:25
Консентратсияи ышдор пеш аз табобат/% 40
38
Ҳарорати эфиризатсияи марҳилаи аввал/℃ 45
Вақти эфиризатсияи марҳилаи аввал/соат 1
Ҳарорати эфиризатсияи марҳилаи дуюм/℃ 70
Вақти эфиризатсияи марҳилаи дуюм/соат 1
Миқдори асосӣ дар марҳилаи эфиризатсия/г 2
Миқдори агенти эфиркунанда дар марҳилаи эфиризатсия/г 4.3
Таносуби сахти эфирӣ-моеъ/(г/мл) 1:15
3.3.1.1 Таъсири омилҳои гуногун ба дараҷаи ивазкунии CMC дар марҳилаи ишқоркунии пеш аз табобат
1. Таъсири ҳарорати алкализатсияи пеш аз табобат ба дараҷаи ивазкунии CMC
Барои баррасии таъсири ҳарорати ишқоркунии пеш аз коркард ба дараҷаи ивазкунӣ дар CMC-и ҳосилшуда, дар сурати муқаррар кардани омилҳои дигар ҳамчун арзишҳои ибтидоӣ,
Дар шароит, таъсири ҳарорати ишқоркунии пеш аз коркард ба дараҷаи ивазкунии CMC баррасӣ мешавад ва натиҷаҳо дар расми 1 нишон дода шудаанд.
Ҳарорати алкализатсияи пеш аз коркард / ℃
Таъсири ҳарорати ишқоркунии пеш аз коркард ба дараҷаи ивазкунии CMC
Дидан мумкин аст, ки дараҷаи ивазшавии CMC бо афзоиши ҳарорати ишқоркунии пеш аз коркард меафзояд ва ҳарорати ишқоркунии он 30°C аст.
Дараҷаҳои дар боло зикршудаи ивазкунӣ бо афзоиши ҳарорат коҳиш меёбанд. Ин аз он сабаб аст, ки ҳарорати ишқорӣ хеле паст аст ва молекулаҳо камтар фаъоланд ва қодир нестанд
Минтақаи кристаллии селлюлозаро самаранок нобуд мекунад, ки воридшавии агенти эфиркунандаро ба дохили селлюлоза дар марҳилаи эфиризатсия душвор мегардонад ва дараҷаи реаксия нисбатан баланд аст.
паст буда, боиси паст шудани сатҳи ивазшавии маҳсулот мегардад. Аммо, ҳарорати ишқорӣ набояд аз ҳад зиёд баланд бошад. Ҳангоми баланд шудани ҳарорат, таҳти таъсири ҳарорати баланд ва ишқори қавӣ,
Селлюлоза ба таҷзияи оксидӣ майл дорад ва дараҷаи ивазшавии маҳсулоти CMC коҳиш меёбад.
2. Таъсири вақти ишқоркунии пеш аз табобат ба дараҷаи ивазкунии CMC
Дар сурате, ки ҳарорати ишқоркунии пеш аз коркард 30 °C бошад ва дигар омилҳо арзишҳои ибтидоӣ бошанд, таъсири вақти ишқоркунии пеш аз коркард ба CMC баррасӣ мешавад.
Таъсири ивазкунӣ. Дараҷаи ивазкунӣ
Вақти алкализатсияи пеш аз табобат/соат
Таъсири вақти алкализатсияи пеш аз табобат баCMCдараҷаи ивазкунӣ
Худи раванди ҷамъшавӣ нисбатан зуд аст, аммо маҳлули ишқорӣ ба вақти муайяни паҳншавӣ дар нах ниёз дорад.
Дидан мумкин аст, ки вақте ки вақти ишқоркунӣ 0,5-1,5 соат аст, дараҷаи ивазкунии маҳсулот бо афзоиши вақти ишқоркунӣ меафзояд.
Дараҷаи ивазкунии маҳсулоти ҳосилшуда вақте баландтарин буд, ки вақт 1,5 соат буд ва дараҷаи ивазкунӣ бо афзоиши вақт пас аз 1,5 соат коҳиш ёфт. Ин метавонад
Шояд ин аз он сабаб бошад, ки дар аввали ишқоркунӣ, бо дароз шудани вақти ишқоркунӣ, воридшавии ишқор ба селлюлоза кофӣтар аст, то ки нах
Сохтори асосӣ оромтар аст, ки агенти эфиркунанда ва муҳити фаъолро зиёд мекунад
Вақти нашр: 26 апрели соли 2024