1. Introduktion
På nuværende tidspunkt er det vigtigste råmateriale, der anvendes til fremstilling afcelluloseetherer bomuld, og dets produktion er faldende, og prisen stiger også;
Desuden er almindeligt anvendte etherificerende midler såsom chloreddikesyre (meget giftig) og ethylenoxid (kræftfremkaldende) også mere skadelige for den menneskelige krop og miljøet.Bestil
I dette kapitel anvendes fyrrecellulosen med en relativ renhed på mere end 90 % ekstraheret i andet kapitel som råvare, og natriumchloracetat og 2-chlorethanol anvendes som erstatninger.
Ved anvendelse af meget giftig chloreddikesyre som etherificeringsmiddel blev anionisk carboxymethylcellulose (CMC), ikke-ionisk hydroxyethylcellulose fremstillet.
Cellulose (HEC) og blandet hydroxyethylcarboxymethylcellulose (HECMC) tre celluloseethere.enkelt faktor
Fremstillingsteknikkerne for tre celluloseethere blev optimeret ved hjælp af eksperimenter og ortogonale eksperimenter, og de syntetiserede celluloseethere blev karakteriseret ved FT-IR, XRD, H-NMR osv.
Grundlæggende om celluloseforetring
Princippet om celluloseforetring kan opdeles i to dele.Den første del er alkaliseringsprocessen, det vil sige under alkaliseringsreaktionen af cellulose,
Jævnt fordelt i NaOH-opløsning kvælder fyrrecellulose voldsomt under påvirkning af mekanisk omrøring og med udvidelsen af vand
En stor mængde NaOH små molekyler trængte ind i det indre af fyrrecellulose og reagerede med hydroxylgrupperne på ringen af glucosestrukturenheden,
Genererer alkalicellulose, det aktive center for etherificeringsreaktionen.
Den anden del er etherificeringsprocessen, det vil sige reaktionen mellem det aktive center og natriumchloracetat eller 2-chlorethanol under alkaliske betingelser, hvilket resulterer i
Samtidig vil etherificeringsmidlet natriumchloracetat og 2-chlorethanol også producere en vis grad af vand under alkaliske forhold.
Bireaktionerne opløses for at generere henholdsvis natriumglycolat og ethylenglycol.
2 Koncentreret alkalidekrystallisationsforbehandling af fyrrecellulose
Forbered først en vis koncentration af NaOH-opløsning med deioniseret vand.Derefter, ved en bestemt temperatur, 2g fyrrefibre
Vitaminet opløses i en vis mængde NaOH-opløsning, omrøres i en periode og filtreres derefter til brug.
Instrument Model Producent
Præcisions pH-måler
Samler type konstant temperatur opvarmning magnetisk omrører
Vakuumtørreovn
Elektronisk balance
Multifunktions vakuumpumpe med cirkulerende vand
Fourier Transform infrarødt spektrometer
Røntgendiffraktometer
Kernemagnetisk resonansspektrometer
Hangzhou Aolilong Instrument Co., Ltd.
Hangzhou Huichuang Instrument Equipment Co., Ltd.
Shanghai Jinghong Experimental Equipment Co., Ltd.
METTLER TOLEDO Instruments (Shanghai) Co., Ltd.
Hangzhou David Science and Education Instrument Co., Ltd.
American Thermo Fisher Co., Ltd.
American Thermoelectric Switzerland ARL Company
schweiziske firma BRUKER
35
Udarbejdelse af CMC'er
Anvendelse af fyrretræ alkalicellulose forbehandlet ved koncentreret alkalidekrystallisation som råmateriale, ved anvendelse af ethanol som opløsningsmiddel og anvendelse af natriumchloracetat som etherificering
CMC med højere DS blev fremstillet ved at tilsætte alkali to gange og etherificeringsmiddel to gange.Tilsæt 2 g fyrretræ alkalicellulose i den firhalsede kolbe, tilsæt derefter en vis mængde ethanolopløsningsmiddel og omrør godt i 30 min.
omkring, således at alkalicellulosen er fuldstændig dispergeret.Tilsæt derefter en vis mængde alkalimiddel og natriumchloracetat for at reagere i en periode ved en bestemt etherificeringstemperatur
Efter tid, en anden tilsætning af alkalisk middel og natriumchloracetat efterfulgt af etherificering i en periode.Efter reaktionen er overstået, køl ned og afkøl derefter
Neutraliser med en passende mængde iseddike, sug filter, vask og tør.
Udarbejdelse af HEC'er
Anvendelse af fyrretræ alkalicellulose forbehandlet med koncentreret alkalidekrystallisation som råmateriale, ethanol som opløsningsmiddel og 2-chlorethanol som etherificering
HEC med højere MS blev fremstillet ved at tilsætte alkali to gange og etherificeringsmiddel to gange.Tilsæt 2 g fyrretræ alkalicellulose i en firhalset kolbe, og tilsæt en vis mængde 90% (volumenfraktion) ethanol, omrør
Rør i et stykke tid for at sprede sig fuldstændigt, tilsæt derefter en vis mængde alkali, og varm langsomt op, tilsæt et vist volumen på 2-
Chlorethanol, etherificeret ved konstant temperatur i et stykke tid, og derefter tilsat det resterende natriumhydroxid og 2-chlorethanol for at fortsætte etherificeringen i en periode.behandle
Efter at reaktionen er afsluttet, neutraliseres med en vis mængde iseddike, og til sidst filtreres med et glasfilter (G3), vaskes og tørres.
Udarbejdelse af HEMCC
Anvendelse af HEC fremstillet i 3.2.3.4 som råmateriale, ethanol som reaktionsmedium og natriumchloracetat som etherificeringsmiddel til fremstilling af
HECMC.Den specifikke proces er: Tag en vis mængde HEC, kom den i en 100 ml firhalset kolbe, og tilsæt derefter en vis mængde volumen
90% ethanol, rør mekanisk i en periode for at gøre det fuldstændigt dispergeret, tilsæt en vis mængde alkali efter opvarmning og tilsæt langsomt
Natriumchloracetat, etherificeringen ved konstant temperatur afsluttes efter et stykke tid.Efter at reaktionen er afsluttet, neutraliseres den med iseddike for at neutralisere den, og brug derefter et glasfilter (G3)
Efter sugefiltrering, vask og tørring.
Oprensning af celluloseethere
I fremstillingsprocessen af celluloseether produceres ofte nogle biprodukter, hovedsageligt det uorganiske salt natriumchlorid og nogle andre
urenheder.For at forbedre kvaliteten af celluloseether blev der udført enkel oprensning på den opnåede celluloseether.fordi de er i vand
Der er forskellige opløseligheder, så eksperimentet bruger en vis volumenfraktion af hydratiseret ethanol til at rense de fremstillede tre celluloseethere.
lave om.
Anbring celluloseetherprøven, der er fremstillet med en bestemt kvalitet, i et bægerglas, tilsæt en vis mængde 80 % ethanol, der er blevet forvarmet til 60 ℃ ~ 65 ℃, og oprethold mekanisk omrøring ved 60 ℃ ~ 65 ℃ på en magnetisk omrører med konstant temperatur. for 10 ℃.min.Tag supernatanten til tørre
I et rent bægerglas skal du bruge sølvnitrat til at kontrollere for kloridioner.Hvis der er et hvidt bundfald, filtrer det gennem et glasfilter og tag det faste stof
Gentag de foregående trin for kropsdelen, indtil filtratet efter tilsætning af 1 dråbe AgNO3-opløsning ikke har noget hvidt bundfald, det vil sige, at oprensningen og vaskningen er afsluttet.
36
ind i (hovedsageligt for at fjerne reaktionsbiproduktet NaCl).Efter sugefiltrering, tørring, afkøling til stuetemperatur og vejning.
masse, g.
Test- og karakteriseringsmetoder for celluloseethere
Bestemmelse af substitutionsgrad (DS) og molær substitutionsgrad (MS)
Bestemmelse af DS: Vej først 0,2 g (nøjagtigt til 0,1 mg) af den rensede og tørrede celluloseetherprøve, opløs den i
80mL destilleret vand, omrørt i et vandbad med konstant temperatur ved 30℃~40℃ i 10 min.Juster derefter med svovlsyreopløsning eller NaOH-opløsning
opløsningens pH, indtil opløsningens pH er 8. Brug derefter en standardopløsning af svovlsyre i et bægerglas udstyret med en pH-meterelektrode
For at titrere under omrøringsbetingelser skal du observere pH-meteraflæsningen under titrering, når pH-værdien af opløsningen er justeret til 3,74,
Titreringen slutter.Bemærk mængden af svovlsyrestandardopløsning, der anvendes på dette tidspunkt.
Generation:
Summen af de øvre protontal og hydroxyethylgruppen
Forholdet mellem antallet af øvre protoner;I7 er massen af methylengruppen på hydroxyethylgruppen
Intensiteten af protonresonanstoppen;er intensiteten af protonresonanstoppen af 5 methingrupper og en methylengruppe på celluloseglucoseenheden
Sum.
Testmetoderne beskrevet for infrarød karakteriseringstestning af de tre celluloseethere CMC, HEC og HEECMC
Lov
3.2.4.3 XRD-test
Røntgendiffraktionsanalyse karakteriseringstest af tre celluloseethere CMC, HEC og HEECMC
den beskrevne testmetode.
3.2.4.4 Test af H-NMR
H NMR-spektrometeret for HEC blev målt med Avance400 H NMR-spektrometer fremstillet af BRUKER.
Under anvendelse af deutereret dimethylsulfoxid som opløsningsmiddel blev opløsningen testet ved flydende hydrogen NMR-spektroskopi.Testfrekvensen var 75,5 MHz.
Varm, opløsningen er 0,5 ml.
3.3 Resultater og analyse
3.3.1 Optimering af CMC-forberedelsesprocessen
Ved at bruge fyrrecellulosen ekstraheret i andet kapitel som råmateriale og ved at bruge natriumchloracetat som etherificerende middel, blev metoden til enkeltfaktoreksperiment anvendt,
Forberedelsesprocessen for CMC blev optimeret, og de indledende variabler for eksperimentet blev indstillet som vist i tabel 3.3.Det følgende er HEC-forberedelsesprocessen
I kunst, analyse af forskellige faktorer.
Tabel 3.3 Indledende faktorværdier
Faktor Startværdi
Alkaliseringstemperatur for forbehandling/℃ 40
Alkaliseringstid for forbehandling/t 1
Forbehandling faststof-væske forhold/(g/ml) 1:25
Forbehandling ludkoncentration/% 40
38
Første trins etherificeringstemperatur/℃ 45
Første trins etherificeringstid/t 1
Andet trins etherificeringstemperatur/℃ 70
Andet trins etherificeringstid/t 1
Basedosis i etherificeringstrin/g 2
Mængde af etherificeringsmiddel i etherificeringstrin/g 4.3
Etherificeret faststof-væske-forhold/(g/ml) 1:15
3.3.1.1 Indflydelse af forskellige faktorer på CMC-substitutionsgrad i forbehandlingens alkaliseringsstadium
1. Virkningen af forbehandlingens alkaliseringstemperatur på substitutionsgraden af CMC
For at overveje virkningen af forbehandlingens alkaliseringstemperatur på substitutionsgraden i den opnåede CMC, i tilfælde af fastsættelse af andre faktorer som startværdier,
Under betingelserne diskuteres effekten af forbehandlingens alkaliseringstemperatur på CMC-substitutionsgraden, og resultaterne er vist i fig.
Alkaliseringstemperatur for forbehandling/℃
Effekt af alkaliseringstemperatur for forbehandling på CMC-substitutionsgrad
Det kan ses, at substitutionsgraden af CMC stiger med stigningen af forbehandlingens alkaliseringstemperatur, og alkaliseringstemperaturen er 30 °C.
Ovenstående substitutionsgrader falder med stigende temperatur.Dette skyldes, at alkaliseringstemperaturen er for lav, og molekylerne er mindre aktive og ude af stand til det
Ødelæg effektivt det krystallinske område af cellulose, hvilket gør det vanskeligt for etherificeringsmidlet at komme ind i cellulosens indre i etherificeringsstadiet, og reaktionsgraden er relativt høj.
lav, hvilket resulterer i en lavere grad af produktsubstitution.Alkaliseringstemperaturen bør dog ikke være for høj.Når temperaturen stiger, under påvirkning af høj temperatur og stærk alkali,
Cellulose er tilbøjelig til oxidativ nedbrydning, og graden af substitution af produktet CMC falder.
2. Indflydelse af alkaliniseringstid for forbehandling på CMC-substitutionsgrad
Under den betingelse, at forbehandlingens alkaliseringstemperatur er 30 °C, og andre faktorer er startværdierne, diskuteres effekten af forbehandlingens alkaliseringstid på CMC.
Effekten af substitution.Grad af substitution
Alkaliseringstid for forbehandling/t
Effekt af alkaliniseringstid for forbehandling på CMC-substitutionsgrad
Selve fyldningsprocessen er relativt hurtig, men alkaliopløsningen har brug for en vis diffusionstid i fiberen.
Det kan ses, at når alkaliseringstiden er 0,5-1,5 timer, stiger substitutionsgraden af produktet med forøgelsen af alkaliseringstiden.
Substitutionsgraden af det opnåede produkt var den højeste, når tiden var 1,5 time, og substitutionsgraden faldt med stigningen i tiden efter 1,5 time.Dette kan
Det kan skyldes, at ved begyndelsen af alkaliseringen, med forlængelsen af alkaliseringstiden, er infiltrationen af alkali til cellulose mere tilstrækkelig, således at fiberen
Den primære struktur er mere afslappet, hvilket øger det etherificerende middel og det aktive medium
Indlægstid: 29. september 2022