1 Кереш сүз
Хәзерге вакытта, әзерләүдә кулланыла торган төп чималцеллюлоза эфирымамык, һәм аның җитештерү күләме кими, ә бәясе дә арта;
Моннан тыш, еш кулланыла торган хлорацетик кислота (бик агулы) һәм этилен оксиды (канцероген) кебек эфирлаштыручы матдәләр дә кеше организмы һәм әйләнә-тирә мохит өчен күбрәк зыян китерә. Китап
Бу бүлектә чимал буларак, икенче бүлектә алынган чагыштырмача сафлыгы 90% тан артык булган нарат целлюлозасы, ә алмаштыргычлар буларак натрий хлорацетаты һәм 2-хлорэтанол кулланыла.
Эфирлаштыручы агент буларак югары агулы хлорацетик кислота кулланып, анионкарбоксиметилцеллюлоза (CMC), ион булмаган гидроксиэтилцеллюлоза әзерләнде.
Целлюлоза (HEC) һәм катнаш гидроксиэтилкарбоксиметилцеллюлоза (HECMC) өч целлюлоза эфирлары. бер факторлы
Өч целлюлоза эфирын әзерләү ысуллары экспериментлар һәм ортогональ экспериментлар ярдәмендә оптимальләштерелде, ә синтезланган целлюлоза эфирлары FT-IR, XRD, H-NMR һ.б. ярдәмендә характерланды.
Целлюлоза эфирификациясенең нигезләре
Целлюлоза эфирификациясе принцибын ике өлешкә бүлеп була. Беренче өлеш - селтеләштерү процессы, ягъни целлюлозаның селтеләштерү реакциясе вакытында,
NaOH эремәсендә тигез таралган нарат целлюлозасы механик болгату тәэсирендә һәм су киңәю белән көчле шешенә.
Күп күләмдәге NaOH кечкенә молекулалары нарат целлюлозасы эченә үтеп кергән һәм глюкоза структураль берәмлеге боҗрасындагы гидроксил төркемнәре белән реакциягә кергән,
Эфирификация реакциясенең актив үзәге булган селте целлюлозасын барлыкка китерә.
Икенче өлеш - эфирификация процессы, ягъни актив үзәк белән натрий хлорацетаты яки 2-хлорэтанол арасындагы реакция селте шартларында бара, нәтиҗәдә
Шул ук вакытта, эфирлаштыручы матдә натрий хлорацетаты һәм 2-хлорэтанол да селте шартларында билгеле бер дәрәҗәдә су җитештерәчәк.
Яна реакцияләр, тиешенчә, натрий гликоляты һәм этиленгликоль барлыкка китерү өчен чишелеш таба.
2 Нарат целлюлозасын концентрланган селте декристаллизацияләү алдан эшкәртү
Башта, билгеле бер концентрациядәге NaOH эремәсен деионизацияләнгән су белән әзерләгез. Аннары, билгеле бер температурада, 2 г нарат җепселләре
Витамин билгеле бер күләмдәге NaOH эремәсендә эретелә, берникадәр вакыт болгата, аннары куллану өчен фильтрлана.
Приборлар моделе җитештерүчесе
Төгәл pH үлчәгече
Коллектор тибындагы даими температуралы җылыту магнит болгаткычы
Вакуум киптерү миче
Электрон баланс
Су әйләнеше төрендәге күп максатлы вакуум насосы
Фурье трансформациясе инфракызыл спектрометры
Рентген дифрактометры
Ядро магнит-резонанс спектрометры
Ханчжоу Аолилун инструментлары компаниясе, ҖЧҖ
Ханчжоу Хуэйчуан инструмент җиһазлары компаниясе, ҖЧҖ
Шанхай Джинхонг эксперименталь җиһазлар компаниясе, ҖЧҖ
METTLER TOLEDO Instruments (Шанхай) Co., Ltd.
Ханчжоу Дэвид фән һәм белем бирү кораллары компаниясе, ҖЧҖ
American Thermo Fisher Co., Ltd.
Америка термоэлектрик Швейцария ARL компаниясе
Швейцария компаниясе BRUKER
35
CMC әзерләү
Концентрацияләнгән селте декристаллизациясе белән алдан эшкәртелгән нарат агачы селте целлюлозасын чимал буларак куллану, этанолны эреткеч буларак һәм натрий хлорацетатны эфирлаштыру буларак куллану
Югарырак DS белән CMC ике тапкыр селте һәм ике тапкыр эфирлаштыручы агент өстәп әзерләнде. Дүрт муенлы колбага 2 г нарат агачы селте целлюлозасын өстәгез, аннары билгеле бер күләмдә этанол эреткече өстәгез һәм 30 минут дәвамында яхшылап болгатыгыз.
якынча, шулай итеп селте целлюлозасы тулысынча тарала. Аннары билгеле бер күләмдә селте матдәсе һәм натрий хлорацетат өстәп, билгеле бер эфирификация температурасында берникадәр вакыт реакциягә керегез.
Вакыт узгач, икенче тапкыр селте матдәсе һәм натрий хлорацетат өстәлә, аннары берникадәр вакыт эфирификацияләнә. Реакция тәмамлангач, суытыгыз һәм суытыгыз, аннары
Тиешле күләмдә боз сиркәсе кислотасы белән нейтральләштерегез, аннары суырып, фильтрлагыз, юыгыз һәм киптерегез.
HEC әзерләү
Чимал буларак концентрлы селте декристаллизациясе белән алдан эшкәртелгән нарат агачы селте целлюлозасын, эреткеч буларак этанолны һәм эфирификация буларак 2-хлорэтанолны куллану
Югарырак MS белән HEC ике тапкыр селте һәм ике тапкыр эфирлаштыручы агент өстәп әзерләнде. Дүрт муенлы колбага 2 г нарат агачы селте целлюлозасын өстәгез һәм билгеле бер күләмдә 90% (күләм өлеше) этанол өстәгез, болгатыгыз.
Тулысынча таралу өчен берникадәр вакыт болгатыгыз, аннары билгеле бер күләмдә селте өстәгез һәм әкренләп җылытыгыз, билгеле бер күләмдә 2-
Хлорэтанол, билгеле бер вакыт дәвамында даими температурада эфирлаштырылды, аннары калган натрий гидроксиды һәм 2-хлорэтанол өстәлде, эфирлаштыруны берникадәр вакыт дәвам иттерелде.
Реакция тәмамланганнан соң, билгеле бер күләмдә бозлы сиркә кислотасы белән нейтральләштерегез, һәм ахырда пыяла фильтр (G3) белән фильтрлагыз, юыгыз һәм киптерегез.
HEMCC әзерләү
3.2.3.4 пунктында әзерләнгән HEC чимал буларак, этанол реакция мохите буларак һәм натрий хлорацетат эфирлаштыручы агент буларак әзерләнә
HECMC. Конкрет процесс: билгеле бер күләмдә HEC алыгыз, аны 100 мл дүрт муенлы колбага салыгыз, аннары билгеле бер күләмдә күләм өстәгез
90% этанол, тулысынча таралу өчен берникадәр вакыт механик рәвештә болгатыгыз, җылытканнан соң билгеле бер күләмдә селте өстәгез һәм әкренләп өстәгез
Натрий хлорацетаты, даими температурада эфирификация билгеле бер вакыт узгач тәмамлана. Реакция тәмамланганнан соң, аны бозлы сиркә кислотасы белән нейтральләштерегез, аннары пыяла фильтр кулланыгыз (G3).
Сорудан соң фильтрлау, юу һәм киптерү.
Целлюлоза эфирларын чистарту
Целлюлоза эфирын әзерләү процессында еш кына кайбер өстәмә продуктлар барлыкка килә, нигездә органик булмаган тоз натрий хлориды һәм башка кайбер
катнашмалар. Целлюлоза эфирының сыйфатын яхшырту өчен, алынган целлюлоза эфирында гади чистарту үткәрелде. Чөнки алар суда
Төрле эрүчәнлек бар, шуңа күрә экспериментта әзерләнгән өч целлюлоза эфирын чистарту өчен гидратланган этанолның билгеле бер күләм өлеше кулланыла.
үзгәреш.
Билгеле бер сыйфат белән әзерләнгән целлюлоза эфиры үрнәген стаканга салыгыз, 60 ℃ ~ 65 ℃ кадәр җылытылган 80% этанолның билгеле бер күләмен өстәгез һәм даими температуралы җылыту магнит болгаткычында 60 ℃ ~ 65 ℃ температурада механик болгатыгыз. Минут дәвамында өслек катламын киптерегез.
Чиста стаканга көмеш нитраты кулланып, хлорид ионнарын тикшерегез. Әгәр ак утырма булса, аны пыяла фильтр аша фильтрлагыз һәм каты матдәләрне алыгыз.
Фильтратта 1 тамчы AgNO3 эремәсе өстәгәннән соң ак утырма булмаганчы, ягъни чистарту һәм юу тәмамланганчы, тән өлеше өчен алдагы адымнарны кабатлагыз.
36
(нигездә, реакция продукты NaCl ны бетерү өчен). Сорудан соң фильтрлау, киптерү, бүлмә температурасына кадәр суыту һәм үлчәү.
масса, г
Целлюлоза эфирларын сынау һәм характеристикалау ысуллары
Алмаштыру дәрәҗәсен (DS) һәм моляр алыштыру дәрәҗәсен (MS) билгеләү
DS билгеләү: Башта чистартылган һәм киптерелгән целлюлоза эфиры үрнәгеннән 0,2 г (0,1 мг төгәллек белән) үлчәгез, аны эретегез
80 мл дистилляцияләнгән су, 30℃ ~ 40℃ температурадагы даими температуралы су мунчасында 10 минут болгатыгыз. Аннары күкерт кислотасы эремәсе яки NaOH эремәсе белән көйләгез.
эремәнең pH дәрәҗәсен 8 гә җиткәнче күтәрегез. Аннары pH үлчәү электроды белән җиһазландырылган стаканда стандарт күкерт кислотасы эремәсен кулланыгыз
Болгату шартларында титрлау өчен, эремәнең рН кыйммәте 3,74кә көйләнгәндә, титрлаганда рН метр күрсәткечен күзәтегез,
Титрлау тәмамлана. Бу вакытта кулланылган күкерт кислотасы стандарт эремәсенең күләмен билгеләп үтегез.
Буын:
Югары протон саннары һәм гидроксиэтил төркеме суммасы
Өске протоннар санының нисбәте; I7 - гидроксиэтил төркемендәге метилен төркеменең массасы
Протон резонансы пигының интенсивлыгы; целлюлоза-глюкоза берәмлегендәге 5 метин төркеменең һәм бер метилен төркеменең протон резонансы пигының интенсивлыгы.
Сумма
Өч целлюлоза эфиры CMC, HEC һәм HEECMC инфракызыл характеристикасын сынау өчен тасвирланган сынау ысуллары
Закон
3.2.4.3 Рентген-диагностик тест
Өч целлюлоза эфиры CMC, HEC һәм HEECMC рентген дифракция анализы характеристикасын тикшерү
тасвирланган сынау ысулы.
3.2.4.4 H-ЯМР сынаулары
HEC-ның H ЯМР спектрометры BRUKER тарафыннан җитештерелгән Avance400 H ЯМР спектрометры белән үлчәнде.
Эреткеч буларак дейтерланган диметилсульфоксид кулланып, эремә сыек водород ЯМР спектроскопиясе ярдәмендә тикшерелде. Сынау ешлыгы 75,5 МГц иде.
Җылы килеш, эремә 0,5 мл.
3.3 Нәтиҗәләр һәм анализ
3.3.1 CMC әзерләү процессын оптимальләштерү
Икенче бүлектә алынган нарат целлюлозасын чимал буларак һәм натрий хлорацетатны эфирлаштыручы агент буларак кулланып, бер факторлы эксперимент ысулы кулланылды,
CMC әзерләү процессы оптимальләштерелде, һәм экспериментның башлангыч үзгәрүчәннәре 3.3 таблицасында күрсәтелгәнчә билгеләнде. Түбәндә HEC әзерләү процессы күрсәтелгән.
Сәнгатьтә төрле факторларны анализлау.
3.3 нче таблица. Башлангыч фактор кыйммәтләре
Башлангыч фактор кыйммәте
Эшкәртү алдыннан селтәләү температурасы/℃ 40
Эшкәртү алдыннан селтәләү вакыты/сәг 1
Эшкәртү алдыннан каты-сыеклык нисбәте/(г/мл) 1:25
Эшкәртү алдыннан селте концентрациясе/% 40
38
Беренче этаптагы эфирификация температурасы/℃ 45
Беренче этап эфирификация вакыты/сәг 1
Икенче этаптагы эфирификация температурасы/℃ 70
Икенче этап эфирификация вакыты/сәг 1
Эфирификация стадиясендәге төп доза/г 2
Эфирификация стадиясендә эфирлаштыручы агент күләме/г 4.3
Эфирлаштырылган каты матдә-сыеклык нисбәте/(г/мл) 1:15
3.3.1.1 Эшкәртүгә кадәрге селтеләү этабында төрле факторларның CMC алмаштыру дәрәҗәсенә йогынтысы
1. Эшкәртү алдыннан селтеләү температурасының CMC алмаштыру дәрәҗәсенә йогынтысы
Башка факторларны башлангыч кыйммәтләр итеп билгеләгән очракта, алынган CMCдагы алыштыру дәрәҗәсенә эшкәртүгә кадәрге селтеләү температурасының йогынтысын исәпкә алу өчен,
Шартларда, эшкәртүгә кадәрге селтеләү температурасының CMC алмаштыру дәрәҗәсенә йогынтысы тикшерелә, һәм нәтиҗәләр рәсемдә күрсәтелгән.
Эшкәртү алдыннан селтәләү температурасы / ℃
Эшкәртү алдыннан селтәү температурасының CMC алмаштыру дәрәҗәсенә йогынтысы
Күренә ки, CMC алмаштыру дәрәҗәсе эшкәртүгә кадәрге шелтәләү температурасы арткан саен арта, һәм шелтәләү температурасы 30 °C тәшкил итә.
Югарыда күрсәтелгән алыштыру дәрәҗәләре температура арткан саен кими. Бу селтеләштерү температурасы бик түбән булу сәбәпле, һәм молекулалар азрак актив һәм эшли алмыйлар.
Целлюлозаның кристалл өлкәсен нәтиҗәле рәвештә юк итә, бу эфирлаштыру этабында эфирлаштыручы матдәнең целлюлоза эченә керүен кыенлаштыра, һәм реакция дәрәҗәсе чагыштырмача югары.
түбән, нәтиҗәдә продуктларны алыштыру дәрәҗәсе түбәнрәк. Ләкин селтеләү температурасы бик югары булмаска тиеш. Температура арткан саен, югары температура һәм көчле селте тәэсирендә,
Целлюлоза оксидлашу процессына бирешүчән, һәм продукт CMC-ның алыштыру дәрәҗәсе кими.
2. Эшкәртүгә кадәрге селтелү вакытының CMC алмаштыру дәрәҗәсенә йогынтысы
Эшкәртү алдыннан селтәләү температурасы 30 °C һәм башка факторлар башлангыч кыйммәтләр булган очракта, эшкәртү алдыннан селтәләү вакытының CMCга йогынтысы тикшерелә.
Алыштыру эффекты. Алыштыру дәрәҗәсе
Эшкәртү алдыннан селтәләү вакыты/сәг
Эшкәртү алдыннан селтелү вакытының йогынтысыCMCалыштыру дәрәҗәсе
Күмәкләштерү процессы үзе чагыштырмача тиз, ләкин селте эремәсе җепселдә билгеле бер диффузия вакытын таләп итә.
Күренә ки, селтәләү вакыты 0,5-1,5 сәгать булганда, продуктның алыштыру дәрәҗәсе селтәләү вакыты арткан саен арта.
Алынган продуктның алыштыру дәрәҗәсе вакыт 1,5 сәгать булганда иң югары булган, һәм алыштыру дәрәҗәсе 1,5 сәгатьтән соң вакыт арту белән кимегән. Бу мөмкин
Бәлки, селтеләү башында, селтеләү вакыты озайган саен, селтенең целлюлозага үтеп керүе җитәрлекрәк була, шуңа күрә җепсел
Прайм структурасы йомшарганрак, эфирлаштыручы агентны һәм актив мохитне арттыра
Бастырып чыгару вакыты: 2024 елның 26 апреле