1 Giriş
Häzirki wagtda taýýarlamakda ulanylýan esasy çig malsellüloza efiripagtadyr we onuň önümçiligi azalýar, bahasy hem ýokarlanýar;
Mundan başga-da, hlorsirke turşusy (ýokary zäherli) we etilen oksidi (kanserogen) ýaly giňden ulanylýan efirleşdiriji serişdeler hem adam bedenine we daşky gurşawa has zyýanlydyr. Kitap
Bu bapda, ikinji bapda çykarylan 90% -den gowrak deňeşdirme arassalygy bolan sosna sellýulozasy çig mal hökmünde ulanylýar, natriý hloroasetat we 2-hloroetanol bolsa ornuny tutujy hökmünde ulanylýar.
Efirleşdiriji serişde hökmünde ýokary derejede zäherli hlorosirke turşusyny ulanmak, anionkarboksimetilsellüloza (CMC), ion däl gidroksietil sellýuloza taýýarlanyldy.
Sellýuloza (HEC) we garyşyk gidroksietil karboksimetilsellýuloza (HECMC) üç selýuloza efirleri. bir faktorly
Üç sany sellýuloza efiriniň taýýarlanyş usullary tejribeler we ortogonal tejribeler arkaly optimizirlendi we sintezlenen sellýuloza efirleri FT-IR, XRD, H-NMR we ş.m. arkaly häsiýetlendirildi.
Sellýuloza eterleşdirmegiň esaslary
Sellýulozanyň eterleşme prinsipini iki bölege bölmek bolýar. Birinji bölek, sellýulozanyň şellenme reaksiýasy mahalynda, ýagny alkalizasiýa prosesidir.
NaOH ergininde deň derejede ýaýran sosna sellýulozasy mehaniki garyşdyrmagyň täsiri astynda we suwuň giňelmegi bilen güýçli şişýär
Sosna sellýulozasynyň içine köp mukdarda NaOH kiçi molekulalary aralaşyp, glýukoza gurluş birliginiň halkasyndaky gidroksil toparlary bilen reaksiýa girdi,
Efirleşme reaksiýasynyň işjeň merkezi bolan alkali sellýulozany öndürýär.
Ikinji bölek eterleşme prosesidir, ýagny aktiw merkez bilen natriý hloroasetat ýa-da 2-hloroetanolyň arasyndaky reaksiýa, netijede
Şol bir wagtyň özünde, efirleşdiriji agent natriý hloroasetat we 2-hloroetanol hem alkal şertlerinde belli bir derejede suw öndürer.
Goşmaça reaksiýalar degişlilikde natriý glikolat we etilen glikol öndürmek üçin çözülýär.
2 Sosna sellýulozasynyň konsentrirlenen gidroksidi dekristallaşygynyň öňünden işlenilmegi
Ilki bilen, deionizirlenen suw bilen belli bir konsentrasiýadaky NaOH erginini taýýarlaň. Soňra belli bir temperaturada 2g sosna süýümi
Witamin belli bir möçberde NaOH ergininde eredilýär, belli bir wagtlap garyşdyrylýar we soňra ulanmak üçin süzgüçden geçirilýär.
Enjam Modeliniň Öndürijisi
Takyk pH ölçeýji
Kolleksiýa görnüşli hemişelik temperatura gyzdyryjy magnit garyşdyryjy
Wakuum guradyjy peç
Elektron balans
Aýlanýan suw görnüşli köp maksatly wakuum nasosy
Furýe transform infragyzyl spektrometri
Rentgen difraktometri
Ýadro magnit rezonans spektrometri
Hangzhou Aolinong Instrument Co., Ltd.
Hangzhou Huichuang Instruments Equipment Co., Ltd.
Şanhaý Jinghong Eksperimental Enjamlar Kompaniýasy, Ltd.
METTLER TOLEDO Instruments (Şanhaý) Co., Ltd.
“Hançžou Deýwid Ylym we Bilim Gurallary” Çäklendiriji Kompaniýasy
“American Thermo Fisher Co., Ltd.” kompaniýasy
Amerikanyň Termoelektrik Şweýsariýanyň ARL kompaniýasy
Şweýsariýanyň BRUKER kompaniýasy
35
CMC-leri taýýarlamak
Konsentrirlenen aşgar dekristallaşdyrmasy arkaly öňünden işlenen sosna agajynyň aşgarly sellýulozasyny çig mal hökmünde ulanmak, etanoly ergin hökmünde ulanmak we natriý hloroasetaty eterleşme hökmünde ulanmak
Ýokary DS bilen CMC iki gezek aşgar we iki gezek efirleşdiriji serişde goşmak arkaly taýýarlanyldy. Dört boýunly kolba 2g sosna agajy aşgar sellýulozasyny goşuň, soňra belli bir möçberde etanol erginini goşuň we 30 minutlap gowy garyşdyryň.
takmynan, şel sellýuloza doly dargaýar. Soňra belli bir mukdarda şel agentini we natriý hloroasetatyny goşup, belli bir eterleşme temperaturasynda belli bir wagtlap reaksiýa geçiriň.
Wagtyň geçmegi bilen, ikinji gezek şekerli agent we natriý hloroasetat goşulýar, soňra belli bir wagtlap efirleşdirilýär. Reaksiýa tamamlanandan soň, sowadyň we sowadyň, soňra
Degişli mukdarda buz sirkesi turşusy bilen neýtrallaşdyryň, soňra süzgüçden geçirip ýuwuň we guradyň.
HEC-leri taýýarlamak
Çig mal hökmünde konsentrirlenen aşgar dekristallaşmasy bilen öňünden işlenen sosna agajynyň aşgarly sellýulozasyny, ergin hökmünde etanoly we efirleşme hökmünde 2-hloroetanoly ulanmak
Ýokary MS bolan HEC iki gezek aşgar we iki gezek efirleşdiriji serişde goşmak arkaly taýýarlanyldy. Dört boýunly kolba 2g sosna agajy aşgar sellýulozasyny goşuň we belli bir möçberde 90% (göwrüm bölegi) etanol goşuň, garyşdyryň.
Doly dargaýança belli bir wagtlap garyşdyryň, soňra belli bir mukdarda alkali goşuň we ýuwaş-ýuwaşdan gyzdyryň, belli bir mukdarda 2-
Hloroetanol belli bir wagtlap üýtgewsiz temperaturada efirleşdirildi, soňra belli bir wagtlap efirleşdirilmegi dowam etdirmek üçin galan natriý gidroksidini we 2-hloroetanol goşuldy.
Reaksiýa tamamlanandan soň, belli bir mukdarda buz sirkesi turşusy bilen neýtrallaşdyryň we ahyrsoňy aýna süzgüç (G3) bilen süzüň, ýuwuň we guradyň.
HEMCC-ni taýýarlamak
3.2.3.4-de taýýarlanan HEC çig mal hökmünde, reaksiýa serişdesi hökmünde etanol we efirleşdiriji serişde hökmünde natriý hloroasetat ulanylyp taýýarlanylýar
HECMC. Anyk proses şeýle: belli bir mukdarda HEC alyp, ony 100 ml dört boýunly kolba salyň we soňra belli bir mukdarda göwrüm goşuň
90% etanol, doly dargamak üçin belli bir wagtlap mehaniki usulda garyşdyryň, gyzdyrylandan soň belli bir mukdarda aşgar goşuň we ýuwaş-ýuwaşdan goşuň
Natriý hloroasetaty, üýtgewsiz temperaturada eterleşme belli bir wagtdan soň tamamlanýar. Reaksiýa tamamlanandan soň, ony buz sirkesi turşusy bilen neýtrallaşdyryň, soňra aýna süzgüjini ulanyň (G3)
Sorulyş süzgüçden soň, ýuwulýar we guradylýar.
Sellýuloza efirleriniň arassalanmagy
Sellýuloza efirini taýýarlamak prosesinde köplenç käbir goşmaça önümler, esasan organiki däl duz natriý hlorid we beýleki käbir önümler öndürilýär.
garyndylar. Sellýuloza efiriniň hilini ýokarlandyrmak üçin, alnan selýuloza efirinde ýönekeý arassalamak işleri geçirildi. sebäbi olar suwda
Dürli ereýänlikler bar, şonuň üçin tejribe taýýarlanan üç sellýuloza efirini arassalamak üçin gidratlanan etanolyň belli bir göwrüm bölegini ulanýar.
üýtgeşiklik.
Belli bir hilli taýýarlanan sellýuloza efir nusgasyny stakana salyň, belli bir mukdarda 60 ℃ ~ 65 ℃ gyzdyrylan 80% etanol goşuň we 60 ℃ ~ 65 ℃ temperaturada yzygiderli gyzdyryjy magnit garyşdyryjyda mehaniki garyşdyrmagy 10 ℃ dowam etdiriň. Üstki gatlagy guradyň.
Arassa stakanda hlorid ionlaryny barlamak üçin kümüş nitratyny ulanyň. Eger ak çökündi bolsa, ony aýna süzgüçden süzüň we gaty maddalary alyň.
AgNO3 ergininiň 1 damjasyny goşandan soň filtratda ak çökündi galmaýança, ýagny arassalamak we ýuwmak tamamlanýança, beden bölegi üçin öňki ädimleri gaýtalaň.
36
içine (esasan reaksiýanyň goşmaça önümi NaCl-i aýyrmak üçin). Sorulyp alnandan soň, süzgüçden geçirip, guradyp, otagyň temperaturasyna çenli sowadyp we agramyny ölçeýär.
massa, g
Sellýuloza efirlerini synagdan geçirmek we häsiýetlendirmek usullary
Çalşyrma derejesiniň (ÇÇD) we Molar Çalşyrma derejesiniň (ÇÇD) kesgitlenmegi
DS-i kesgitlemek: Ilki bilen, arassalanan we guradylan sellýuloza efir nusgasynyň 0,2 g (0,1 mg takyklyk bilen) ölçäp, ony erediň
80 ml distilled suw, 30℃ ~ 40℃ temperaturada 10 minutlap yzygiderli temperaturaly suw wannasynda garyşdyryň. Soňra kükürt kislotasynyň ergini ýa-da NaOH ergini bilen sazlaň.
erginiň pH derejesi 8 bolýança ýokarlandyryň. Soňra pH ölçeýji elektrod bilen enjamlaşdyrylan stakanda kükürt kislotasynyň standart erginini ulanyň
Titrlemek üçin, garyşdyrma şertlerinde, erginiň pH bahasy 3,74-e deňleşdirilende, titrlenende pH ölçeýjisiniň görkezijisine üns beriň.
Titrleme tamamlanýar. Şu wagt ulanylan kükürt kislotasynyň standart ergininiň möçberine üns beriň.
Nesil:
Ýokarky proton sanlarynyň we gidroksietil toparynyň jemi
Ýokarky protonlaryň sanynyň gatnaşygy; I7 gidroksietil toparyndaky metilen toparynyň massasydyr
Proton rezonans pikiniň intensiwligi; sellýuloza glýukoza birligindäki 5 metin toparynyň we bir metilen toparynyň proton rezonans pikiniň intensiwligidir
Jemi.
Üç sany sellüloza efiri CMC, HEC we HEECMC-niň infragyzyl häsiýetlendirme synagy üçin beýan edilen synag usullary
Kanun
3.2.4.3 Rentgen barlagy
Üç sany selýuloza efiri CMC, HEC we HEECMC-niň rentgen difraksiýa analiziniň häsiýetnama synagy
beýan edilen synag usuly.
3.2.4.4 H-NMR-iň synagdan geçirilmegi
HEC-iň H NMR spektrometri BRUKER tarapyndan öndürilen Avance400 H NMR spektrometri bilen ölçeldi.
Deýterirlenen dimetil sulfoksidi ergin hökmünde ulanyp, ergin suwuk wodorod NMR spektroskopiýasy arkaly synagdan geçirildi. Synag ýygylygy 75,5 MGs boldy.
Gyzgyn, ergin 0,5 ml.
3.3 Netijeler we seljerme
3.3.1 CMC taýýarlamak prosesini optimizirlemek
Ikinji bapda çykarylan sosna sellýulozasyny çig mal hökmünde we efirleşdiriji serişde hökmünde natriý hloroasetaty ulanyp, ýeke faktorly tejribe usuly kabul edildi,
KMK-nyň taýýarlanyş prosesi optimizirlendi we tejribe üçin başlangyç üýtgeýjiler 3.3-nji tablisada görkezilişi ýaly goýuldy. Aşakda HEC-iň taýýarlanyş prosesi görkezilýär.
Sungatda dürli faktorlaryň seljermesi.
3.3-nji tablisa Ilkinji faktor gymmatlyklary
Faktor başlangyç bahasy
Öňünden işlenişde alkalizasiýa temperaturasy / ℃ 40
Öňünden işlenişiň alkalizasiýa wagty/sagat 1
Öňünden işlenilen gaty-suwuklyk gatnaşygy/(g/ml) 1:25
Öňünden işlenilen aşgaryň konsentrasiýasy/% 40
38
Birinji tapgyrdaky eterleşdirme temperaturasy/℃ 45
Birinji tapgyrly efirleşdirme wagty/sagat 1
Ikinji tapgyrly eterleşdirme temperaturasy/℃ 70
Ikinji tapgyryň efirleşdiriliş wagty/sagat 1
Efirleşme tapgyryndaky esasy doza/g 2
Efirleşdiriş tapgyrynda efirleşdiriji agentiň mukdary/g 4.3
Efirleşdirilen gaty-suwuklyk gatnaşygy/(g/ml) 1:15
3.3.1.1 Öňünden işlenişde alkalizasiýa tapgyrynda KMC-niň ornuny tutma derejesine dürli faktorlaryň täsiri
1. Öňünden işlenilen şellenme temperaturasynyň KMK-nyň ornuny tutma derejesine täsiri
Başlangyç gymmatlyklar hökmünde başga faktorlary bellemek ýagdaýynda, alynýan KMK-da çalyşma derejesine öňünden işlenişiň alkalizasiýa temperaturasynyň täsirini göz öňünde tutmak üçin,
Şertlerde, öňki işlemeden öňki şellenme temperaturasynyň CMC orunbasarlyk derejesine täsiri ara alnyp maslahatlaşylýar we netijeler suratda görkezilýär.
Öňünden işlenilen alkalizasiýa temperaturasy / ℃
Öňünden işlenilen alkalizasiýa temperaturasynyň CMC ornuny tutma derejesine täsiri
KMK-nyň ornuny tutma derejesiniň öňki işleme temperaturasynyň ýokarlanmagy bilen artýandygyny we şirelenme temperaturasynyň 30 °C bolýandygyny görmek bolýar.
Ýokardaky çalşyrma derejeleri temperatura ýokarlanmagy bilen azalýar. Sebäbi alkalizasiýa temperaturasy gaty pes we molekulalar has az işjeň we
Sellýulozanyň kristal meýdanyny netijeli ýok edýär, bu bolsa efirleşdiriji agentiň eterleşdirme tapgyrynda sellýulozanyň içine girmegini kynlaşdyrýar we reaksiýa derejesi deňeşdirme boýunça ýokarydyr.
pes, netijede önümiň ornuny tutmagyň derejesi pes bolýar. Şeýle-de bolsa, şellenme temperaturasy gaty ýokary bolmaly däl. Temperatura ýokarlananda, ýokary temperatura we güýçli şeläniň täsiri astynda,
Sellýuloza oksidatiw dargamaga meýilli bolýar we CMC önüminiň ornuny tutma derejesi peselýär.
2. CMC-niň ornuny tutýan derejesine öňki alkalizasiýa wagtynyň täsiri
Öňünden işlenilen alkalizasiýa temperaturasy 30 °C we beýleki faktorlar başlangyç gymmatlyklar bolan şertde, öňki işlenilen alkalizasiýa wagtynyň KMC-e täsiri ara alnyp maslahatlaşylýar.
Çalşyrmanyň täsiri. Çalşyrma derejesi
Öňünden işlenilen alkalizasiýa wagty/s
Öňünden işlenişiň alkalizasiýa wagtynyň täsiriCMCçalşyryş derejesi
Toplamak prosesiniň özi deňeşdirme boýunça çalt, ýöne şekerli ergin süýümde belli bir diffuziýa wagtyny talap edýär.
Alkalizasiýa wagty 0,5-1,5 sagat bolanda, önümiň çalşyrma derejesiniň alkalizasiýa wagtynyň artmagy bilen ýokarlanýandygyny görmek bolýar.
Alnan önümiň çalşyrylma derejesi 1,5 sagat bolanda iň ýokary boldy we çalşyrylma derejesi 1,5 sagatdan soň wagtyň ulalmagy bilen peseldi. Bu mümkin
Munuň sebäbi, alkalizasiýanyň başynda, alkalizasiýa wagtynyň uzalmagy bilen, alkalyň sellýuloza siňmegi has ýeterlik bolýar, şonuň üçin süýüm
Esasy gurluş has boşalýar, efirleşdiriji agenti we işjeň gurşawy artdyrýar
Ýerleşdirilen wagty: 2024-nji ýylyň 26-njy apreli