1 Kirish
Hozirgi vaqtda tayyorlashda ishlatiladigan asosiy xomashyotsellyuloza efiripaxta, va uning ishlab chiqarish hajmi kamayib bormoqda, narxi ham oshmoqda;
Bundan tashqari, xlorosirka kislotasi (juda zaharli) va etilen oksidi (kanserogen) kabi keng tarqalgan efirlashtiruvchi vositalar ham inson tanasi va atrof-muhit uchun ko'proq zararli hisoblanadi. Kitob
Ushbu bobda, ikkinchi bobda ajratib olingan nisbiy tozaligi 90% dan ortiq bo'lgan qarag'ay tsellyulozasi xom ashyo sifatida, natriy xloroatsetat va 2-xloroetanol esa o'rnini bosuvchi moddalar sifatida ishlatiladi.
Yuqori darajada zaharli xlorosirka kislotasini eterifikatsiya qiluvchi vosita sifatida ishlatish, anionkarboksimetil tsellyuloza (CMC), ion bo'lmagan gidroksietil tsellyuloza tayyorlandi.
Tsellyuloza (HEC) va aralash gidroksietil karboksimetil tsellyuloza (HECMC) uchta tsellyuloza efirlari. bitta faktorli
Uchta tsellyuloza efirini tayyorlash texnikasi tajribalar va ortogonal tajribalar orqali optimallashtirildi va sintezlangan tsellyuloza efirlari FT-IR, XRD, H-NMR va boshqalar bilan tavsiflandi.
Tsellyuloza eterifikatsiyasining asoslari
Tsellyuloza eterifikatsiyasi printsipini ikki qismga bo'lish mumkin. Birinchi qism ishqoriylashtirish jarayoni, ya'ni tsellyuloza ishqoriylashtirish reaksiyasi davomida,
NaOH eritmasida bir tekis tarqalgan qarag'ay tsellyulozasi mexanik aralashtirish ta'sirida va suvning kengayishi bilan kuchli shishadi.
Qarag'ay tsellyulozasining ichki qismiga ko'p miqdorda NaOH kichik molekulalari kirib, glyukoza strukturaviy birligi halqasidagi gidroksil guruhlari bilan reaksiyaga kirishdi,
Eterifikatsiya reaksiyasining faol markazi bo'lgan ishqoriy tsellyuloza hosil qiladi.
Ikkinchi qism - eterifikatsiya jarayoni, ya'ni ishqoriy sharoitda faol markaz va natriy xloroatsetat yoki 2-xloroetanol o'rtasidagi reaksiya, natijada
Shu bilan birga, eterifikatsiya qiluvchi vosita natriy xloroatsetat va 2-xloroethanol ham ishqoriy sharoitda ma'lum darajada suv hosil qiladi.
Yon reaksiyalar mos ravishda natriy glikolat va etilen glikol hosil qilish uchun hal qilinadi.
2 Qarag'ay tsellyulozasini konsentrlangan ishqoriy dekristalizatsiya qilishdan oldingi ishlov berish
Avval deionlangan suv bilan ma'lum konsentratsiyadagi NaOH eritmasini tayyorlang. Keyin ma'lum bir haroratda 2 g qarag'ay tolasi
Vitamin ma'lum hajmdagi NaOH eritmasida eritiladi, bir muddat aralashtiriladi va keyin foydalanish uchun filtrlanadi.
Asbob modeli ishlab chiqaruvchisi
Aniq pH o'lchagich
Kollektor tipidagi doimiy haroratli isitish magnit aralashtirgichi
Vakuumli quritish pechi
Elektron balans
Aylanma suv turidagi ko'p maqsadli vakuum nasosi
Furye transformatsiya infraqizil spektrometri
Rentgen difraktometri
Yadro magnit-rezonans spektrometri
Xanchjou Aolinong Instrument Co., Ltd.
Hangzhou Huichuang Instrument Equipment Co., Ltd.
Shanxay Jinghong eksperimental uskunalari MChJ
METTLER TOLEDO Instruments (Shanxay) Co., Ltd.
Xanchjou Devid Fan va Ta'lim Asboblari MChJ
American Thermo Fisher Co., Ltd.
Amerika Termoelektrik Shveytsariya ARL kompaniyasi
Shveytsariya kompaniyasi BRUKER
35
CMClarni tayyorlash
Xom ashyo sifatida konsentrlangan ishqoriy dekristallanish orqali oldindan ishlov berilgan qarag'ay yog'ochi ishqoriy tsellyulozasidan foydalanish, erituvchi sifatida etanol va eterifikatsiya sifatida natriy xloroatsetatdan foydalanish
Yuqori DS ga ega CMC ikki marta ishqor va ikki marta efirlashtiruvchi vosita qo'shish orqali tayyorlandi. To'rt bo'yinli kolbaga 2 g qarag'ay yog'ochi ishqor tsellyulozasini qo'shing, so'ngra ma'lum miqdorda etanol erituvchisini qo'shing va 30 daqiqa davomida yaxshilab aralashtiring.
taxminan, shunda ishqoriy tsellyuloza to'liq tarqaladi. Keyin ma'lum miqdorda ishqoriy agent va natriy xloroatsetat qo'shib, ma'lum bir eterifikatsiya haroratida bir muddat reaksiyaga kirishing.
Vaqt o'tgach, ishqoriy modda va natriy xloroatsetatning ikkinchi qo'shilishi, so'ngra bir muddat efirifikatsiya amalga oshiriladi. Reaksiya tugagandan so'ng, sovutib, keyin sovuting, keyin
Kerakli miqdorda muz sirka kislotasi bilan neytrallashtiring, so'ngra so'rib oling, yuving va quriting.
HEClarni tayyorlash
Xom ashyo sifatida konsentrlangan ishqoriy dekristallanish bilan oldindan ishlov berilgan qarag'ay yog'ochi ishqoriy tsellyulozasidan, erituvchi sifatida etanoldan va eterifikatsiya sifatida 2-xloroetanoldan foydalanish
Yuqori MS ga ega HEC ikki marta ishqor va ikki marta efirlashtiruvchi vosita qo'shish orqali tayyorlandi. To'rt bo'yinli kolbaga 2 g qarag'ay yog'ochi ishqor tsellyulozasini qo'shing va ma'lum hajmdagi 90% (hajm ulushi) etanol qo'shing, aralashtiring.
To'liq tarqalishi uchun bir muddat aralashtiring, so'ngra ma'lum miqdorda ishqor qo'shing va sekin qizdiring, ma'lum hajmdagi 2-
Xloroetanol, ma'lum vaqt davomida doimiy haroratda efirifikatsiya qilindi, so'ngra ma'lum vaqt davomida efirifikatsiyani davom ettirish uchun qolgan natriy gidroksid va 2-xloroetanol qo'shildi.
Reaksiya tugagandan so'ng, ma'lum miqdorda muz sirka kislotasi bilan neytrallashtiriladi va nihoyat shisha filtr (G3) bilan filtrlanadi, yuviladi va quritiladi.
HEMCC ni tayyorlash
3.2.3.4-bandda tayyorlangan HEC xom ashyo sifatida, reaksiya muhiti sifatida etanol va efirlashtiruvchi vosita sifatida natriy xloroatsetatdan foydalanish
HECMC. Jarayonning o'ziga xos xususiyati: ma'lum miqdorda HEC oling, uni 100 ml li to'rt bo'yinli kolbaga soling va keyin ma'lum miqdorda hajm qo'shing.
90% etanol, uni to'liq tarqatish uchun bir muddat mexanik ravishda aralashtiring, qizdirgandan keyin ma'lum miqdorda ishqor qo'shing va asta-sekin qo'shing
Natriy xloroatsetat, doimiy haroratda eterifikatsiya ma'lum vaqtdan keyin tugaydi. Reaksiya tugagandan so'ng, uni muz sirka kislotasi bilan neytrallang, so'ngra shisha filtrdan foydalaning (G3).
So'rib olingandan so'ng, filtrlash, yuvish va quritish amalga oshiriladi.
Tsellyuloza efirlarini tozalash
Tsellyuloza efirini tayyorlash jarayonida ko'pincha ba'zi qo'shimcha mahsulotlar, asosan noorganik tuz natriy xlorid va boshqa ba'zi mahsulotlar ishlab chiqariladi
aralashmalar. Tsellyuloza efirining sifatini yaxshilash uchun olingan tsellyuloza efirida oddiy tozalash amalga oshirildi. chunki ular suvda
Turli xil eruvchanlik mavjud, shuning uchun tajribada tayyorlangan uchta tsellyuloza efirini tozalash uchun gidratlangan etanolning ma'lum hajm ulushi qo'llaniladi.
o'zgarish.
Muayyan sifatda tayyorlangan tsellyuloza efir namunasini stakanga soling, 60 ℃ ~ 65 ℃ gacha qizdirilgan ma'lum miqdorda 80% etanol qo'shing va mexanik aralashtirishni doimiy haroratli isituvchi magnit aralashtirgichda 60 ℃ ~ 65 ℃ da 10 ℃ davomida saqlang. Supernatantni quriting.
Toza stakanda xlorid ionlarini tekshirish uchun kumush nitratdan foydalaning. Agar oq cho'kma bo'lsa, uni shisha filtrdan o'tkazing va qattiq moddani oling.
Tana qismi uchun oldingi amallarni takrorlang, 1 tomchi AgNO3 eritmasi qo'shilgandan keyin filtrat oq cho'kma hosil bo'lmaguncha, ya'ni tozalash va yuvish tugaguncha.
36
(asosan reaksiya qo'shimcha mahsuloti NaCl ni olib tashlash uchun). So'rib olingandan so'ng, filtrlanadi, quritiladi, xona haroratiga qadar sovuriladi va tortiladi.
massa, g
Tsellyuloza efirlarini sinash va tavsiflash usullari
O'rin almashish darajasini (DS) va Molar o'rin almashish darajasini (MS) aniqlash
DS ni aniqlash: Avval tozalangan va quritilgan tsellyuloza efir namunasidan 0,2 g (0,1 mg gacha aniqlikda) tortib oling, uni eriting
80 ml distillangan suv, 30℃ ~ 40℃ haroratda doimiy haroratli suv hammomida 10 daqiqa davomida aralashtiriladi. Keyin sulfat kislota eritmasi yoki NaOH eritmasi bilan moslashtiriladi.
Eritmaning pH qiymati 8 ga yetguncha eritmaning pH qiymatini o'zgartiring. Keyin pH o'lchagich elektrod bilan jihozlangan stakanda sulfat kislotaning standart eritmasidan foydalaning.
Aralashtirish sharoitida titrlash uchun, eritmaning pH qiymati 3,74 ga o'rnatilganda, titrlash paytida pH o'lchagich ko'rsatkichini kuzating.
Titrlash tugaydi. Bu vaqtda ishlatilgan sulfat kislota standart eritmasining hajmiga e'tibor bering.
Avlod:
Yuqori proton sonlari va gidroksietil guruhining yig'indisi
Yuqori protonlar sonining nisbati; I7 gidroksietil guruhidagi metilen guruhining massasi
Proton rezonans cho'qqisining intensivligi; tsellyuloza glyukoza birligidagi 5 ta metin guruhi va bitta metilen guruhining proton rezonans cho'qqisining intensivligidir.
Summa.
Uchta tsellyuloza efirlari CMC, HEC va HEECMC ning infraqizil xarakteristikasini sinash uchun tavsiflangan sinov usullari
Qonun
3.2.4.3 XRD testi
Uchta tsellyuloza efiri CMC, HEC va HEECMC ning rentgen difraksiya tahlili xarakteristikasini sinovdan o'tkazish
tasvirlangan sinov usuli.
3.2.4.4 H-NMR ni sinovdan o'tkazish
HEC ning H NMR spektrometri BRUKER tomonidan ishlab chiqarilgan Avance400 H NMR spektrometri yordamida o'lchandi.
Deyterlangan dimetil sulfoksid erituvchi sifatida qo'llanilgan holda, eritma suyuq vodorod NMR spektroskopiyasi yordamida sinovdan o'tkazildi. Sinov chastotasi 75,5 MGts ni tashkil etdi.
Issiq, eritma 0,5 ml ni tashkil qiladi.
3.3 Natijalar va tahlil
3.3.1 CMC tayyorlash jarayonini optimallashtirish
Ikkinchi bobda ajratib olingan qarag'ay tsellyulozasini xom ashyo sifatida va natriy xloroatsetatni efirlashtiruvchi vosita sifatida qo'llash orqali bitta faktorli tajriba usuli qo'llanildi,
CMC tayyorlash jarayoni optimallashtirildi va tajribaning dastlabki o'zgaruvchilari 3.3-jadvalda ko'rsatilgandek o'rnatildi. Quyida HEC tayyorlash jarayoni keltirilgan.
San'atda turli omillarni tahlil qilish.
3.3-jadval. Boshlang'ich omil qiymatlari
Boshlang'ich qiymat
Ishqoriylashtirish harorati / ℃ 40 dan oldingi ishlov berish
Ishqoriylashtirish vaqti/soat 1
Davolashdan oldingi qattiq-suyuqlik nisbati/(g/ml) 1:25
Ishlov berishdan oldingi ishqor konsentratsiyasi/% 40
38
Birinchi bosqich eterifikatsiya harorati/℃ 45
Birinchi bosqichli eterifikatsiya vaqti/soat 1
Ikkinchi bosqich eterifikatsiya harorati/℃ 70
Ikkinchi bosqich eterifikatsiya vaqti/soat 1
Eterifikatsiya bosqichidagi asosiy doza/g 2
Efirifikatsiya bosqichidagi efirlashtiruvchi vosita miqdori/g 4.3
Efirlangan qattiq-suyuqlik nisbati/(g/ml) 1:15
3.3.1.1 Davolashdan oldingi ishqoriylashtirish bosqichida turli omillarning CMC almashtirish darajasiga ta'siri
1. Davolashdan oldingi ishqoriylik haroratining CMC ning almashtirish darajasiga ta'siri
Olingan CMCdagi almashtirish darajasiga ishlov berishdan oldingi ishqoriylanish haroratining ta'sirini hisobga olish uchun, boshqa omillarni boshlang'ich qiymatlar sifatida belgilashda,
Shartlarda, ishlov berishdan oldingi ishqoriylanish haroratining CMC almashtirish darajasiga ta'siri muhokama qilinadi va natijalar 1-rasmda ko'rsatilgan.
Ishqoriylashtirish harorati / ℃
Ishqalanishdan oldingi haroratning CMC almashtirish darajasiga ta'siri
Ko'rinib turibdiki, CMC ning o'rnini bosish darajasi ishlov berishdan oldingi ishqoriylash haroratining oshishi bilan ortadi va ishqoriylash harorati 30 °C ni tashkil qiladi.
Yuqoridagi almashtirish darajalari harorat oshishi bilan kamayadi. Buning sababi, ishqoriylik harorati juda past va molekulalar kamroq faol va ... ga qodir emas.
Tsellyulozaning kristalli maydonini samarali ravishda yo'q qiladi, bu esa eterifikatsiya qiluvchi vositaning eterifikatsiya bosqichida tsellyulozaning ichki qismiga kirishini qiyinlashtiradi va reaksiya darajasi nisbatan yuqori.
past, natijada mahsulot almashinuvi pastroq bo'ladi. Biroq, ishqoriylanish harorati juda yuqori bo'lmasligi kerak. Harorat oshgani sayin, yuqori harorat va kuchli ishqoriy ta'sirida,
Tsellyuloza oksidlanish degradatsiyasiga moyil bo'ladi va mahsulot CMC ning o'rnini bosish darajasi pasayadi.
2. Davolashdan oldingi ishqoriylik vaqtining CMC almashtirish darajasiga ta'siri
Agar ishlov berishdan oldingi ishqoriylash harorati 30 °C bo'lsa va boshqa omillar boshlang'ich qiymatlar bo'lsa, ishlov berishdan oldingi ishqoriylash vaqtining CMCga ta'siri muhokama qilinadi.
O'rinbosarlikning ta'siri. O'rinbosarlik darajasi
Davolashdan oldingi ishqoriylashtirish vaqti/soat
Davolashdan oldingi ishqoriylashtirish vaqtining ta'siriCMCalmashtirish darajasi
To'plash jarayonining o'zi nisbatan tez, ammo ishqoriy eritma tolada ma'lum bir diffuziya vaqtini talab qiladi.
Ko'rinib turibdiki, ishqoriylanish vaqti 0,5-1,5 soat bo'lganda, mahsulotning o'rnini bosish darajasi ishqoriylanish vaqtining oshishi bilan ortadi.
Olingan mahsulotning o'rnini bosish darajasi vaqt 1,5 soat bo'lganda eng yuqori bo'ldi va o'rnini bosish darajasi 1,5 soatdan keyin vaqt o'tishi bilan kamaydi. Bu mumkin
Buning sababi, ishqoriylanish boshida, ishqoriylanish vaqtining uzayishi bilan, ishqoriyning tsellyulozaga infiltratsiyasi yetarli bo'ladi, shuning uchun tola
Asosiy struktura yanada bo'shashgan bo'lib, efirlashtiruvchi vosita va faol muhitni oshiradi
Nashr vaqti: 2024-yil 26-aprel