1. Inleiding
Op dit moment is de belangrijkste grondstof die wordt gebruikt bij de bereiding vancellulose-etheris katoen, en de productie neemt af, en de prijs stijgt ook;
Bovendien zijn veelgebruikte veretheringsmiddelen zoals chloorazijnzuur (zeer giftig) en ethyleenoxide (kankerverwekkend) ook schadelijker voor het menselijk lichaam en het milieu.Boek
In dit hoofdstuk wordt de grenen cellulose met een relatieve zuiverheid van meer dan 90%, geëxtraheerd in het tweede hoofdstuk, gebruikt als grondstof, en natriumchlooracetaat en 2-chloorethanol worden gebruikt als vervangers.
Met behulp van zeer giftig chloorazijnzuur als veretheringsmiddel werden anionische carboxymethylcellulose (CMC), niet-ionische hydroxyethylcellulose bereid.
Cellulose (HEC) en gemengde hydroxyethylcarboxymethylcellulose (HECMC) drie cellulose-ethers.enkele factor
De bereidingstechnieken van drie cellulose-ethers werden geoptimaliseerd door middel van experimenten en orthogonale experimenten, en de gesynthetiseerde cellulose-ethers werden gekarakteriseerd door FT-IR, XRD, H-NMR, etc.
Grondbeginselen van celluloseverethering
Het principe van celluloseverethering kan in twee delen worden verdeeld.Het eerste deel is het alkalisatieproces, dat wil zeggen tijdens de alkalisatiereactie van cellulose,
Gelijkmatig verspreid in NaOH-oplossing zwelt dennencellulose hevig onder invloed van mechanisch roeren en met de uitzetting van water
Een grote hoeveelheid kleine NaOH-moleculen drong door in het binnenste van dennencellulose en reageerde met de hydroxylgroepen op de ring van de glucosestructuureenheid,
Genereert alkalicellulose, het actieve centrum van de veretheringsreactie.
Het tweede deel is het veretheringsproces, dat wil zeggen de reactie tussen het actieve centrum en natriumchlooracetaat of 2-chloorethanol onder alkalische omstandigheden, resulterend in
Tegelijkertijd zullen het veretheringsmiddel natriumchlooracetaat en 2-chloorethanol ook een bepaalde hoeveelheid water produceren onder alkalische omstandigheden.
De nevenreacties worden opgelost om respectievelijk natriumglycolaat en ethyleenglycol te genereren.
2 Geconcentreerde alkalische dekristallisatievoorbehandeling van grenen cellulose
Bereid eerst een bepaalde concentratie NaOH-oplossing voor met gedeïoniseerd water.Dan, bij een bepaalde temperatuur, 2g dennenvezel
De vitamine wordt opgelost in een bepaald volume NaOH-oplossing, enige tijd geroerd en vervolgens gefilterd voor gebruik.
Fabrikant van instrumentmodellen
Precisie pH-meter
Magnetische roerder met constante temperatuur en collectortype
Vacuüm droogoven
Elektronische balans
Multifunctionele vacuümpomp van het circulerende watertype
Fourier Transform Infrarood Spectrometer
Röntgendiffractometer
Nucleaire Magnetische Resonantie Spectrometer
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 Wetenschap en Onderwijs Instrument Co., Ltd.
Amerikaans Thermo Fisher Co., Ltd.
American Thermoelectric Zwitserland ARL Company
Zwitsers bedrijf BRUKER
35
Voorbereiding van CMC's
Gebruik van dennenhout alkalicellulose voorbehandeld door geconcentreerde alkali-dekristallisatie als grondstof, gebruik van ethanol als oplosmiddel en gebruik van natriumchlooracetaat als verethering
CMC met hogere DS werd bereid door tweemaal alkali en tweemaal veretheringsmiddel toe te voegen.Voeg 2 g dennenhout-alkalicellulose toe aan de vierhalskolf, voeg vervolgens een bepaald volume ethanoloplosmiddel toe en roer goed gedurende 30 minuten
ongeveer, zodat de alkalicellulose volledig wordt verspreid.Voeg vervolgens een bepaalde hoeveelheid alkalimiddel en natriumchlooracetaat toe om gedurende een bepaalde tijd bij een bepaalde veretheringstemperatuur te reageren
Na verloop van tijd een tweede toevoeging van alkalisch middel en natriumchlooracetaat, gevolgd door verethering gedurende een bepaalde tijd.Nadat de reactie voorbij is, koelt u af en koelt u af
Neutraliseren met een geschikte hoeveelheid ijsazijn, daarna afzuigfilter, wassen en drogen.
Voorbereiding van HEC's
Gebruik van dennenhout alkalicellulose voorbehandeld met geconcentreerde alkalische dekristallisatie als grondstof, ethanol als oplosmiddel en 2-chloorethanol als verethering
De HEC met hogere MS werd bereid door tweemaal alkali en tweemaal veretheringsmiddel toe te voegen.Voeg 2 g dennenhout alkalicellulose toe aan een vierhalskolf en voeg een bepaald volume van 90% (volumefractie) ethanol toe, roer
Roer een tijdje om volledig te dispergeren, voeg dan een bepaalde hoeveelheid alkali toe en verwarm langzaam, voeg een bepaald volume 2- toe
Chloorethanol, veretherd bij constante temperatuur gedurende een bepaalde tijd, en daarna het resterende natriumhydroxide en 2-chloorethanol toegevoegd om de verethering gedurende een bepaalde tijd voort te zetten.traktatie
Neutraliseer na afloop van de reactie met een bepaalde hoeveelheid ijsazijn en filtreer ten slotte met een glasfilter (G3), was en droog.
Voorbereiding van HEMCC
Gebruik van de HEC bereid in 3.2.3.4 als grondstof, ethanol als reactiemedium en natriumchlooracetaat als veretheringsmiddel om te bereiden
HECMC.Het specifieke proces is: neem een bepaalde hoeveelheid HEC, doe het in een vierhalskolf van 100 ml en voeg dan een bepaalde hoeveelheid toe
90% ethanol, mechanisch roeren gedurende een bepaalde tijd om het volledig gedispergeerd te maken, voeg een bepaalde hoeveelheid alkali toe na verwarming en voeg langzaam toe
Natriumchlooracetaat, de verethering bij constante temperatuur eindigt na verloop van tijd.Nadat de reactie is voltooid, neutraliseert u het met ijsazijn om het te neutraliseren en gebruikt u vervolgens een glasfilter (G3)
Na zuigfiltratie, wassen en drogen.
Zuivering van cellulose-ethers
Bij het bereidingsproces van cellulose-ether worden vaak enkele bijproducten geproduceerd, voornamelijk het anorganische zout natriumchloride en enkele andere
onzuiverheden.Om de kwaliteit van cellulose-ether te verbeteren, werd een eenvoudige zuivering uitgevoerd op de verkregen cellulose-ether.omdat ze in het water staan
Er zijn verschillende oplosbaarheden, dus het experiment gebruikt een bepaalde volumefractie gehydrateerde ethanol om de bereide drie cellulose-ethers te zuiveren.
wijziging.
Plaats het cellulose-ethermonster bereid met een bepaalde kwaliteit in een beker, voeg een bepaalde hoeveelheid 80% ethanol toe die is voorverwarmd tot 60 ℃ ~ 65 ℃, en handhaaf mechanisch roeren op 60 ℃ ~ 65 ℃ op een magnetische roerder met constante temperatuur voor 10 ℃.min.Neem het supernatant te drogen
Gebruik in een schone beker zilvernitraat om te controleren op chloride-ionen.Als er een wit neerslag is, filter het dan door een glasfilter en neem de vaste stof
Herhaal de vorige stappen voor het lichaamsdeel, totdat het filtraat na toevoeging van 1 druppel AgNO3-oplossing geen witte neerslag meer heeft, dat wil zeggen, de zuivering en het wassen zijn voltooid.
36
in (hoofdzakelijk om het bijproduct NaCl van de reactie te verwijderen).Na afzuigfiltratie, drogen, afkoelen tot kamertemperatuur en wegen.
massa, gr.
Test- en karakteriseringsmethoden voor cellulose-ethers
Bepaling van de substitutiegraad (DS) en de molaire substitutiegraad (MS)
Bepaling van DS: Weeg eerst 0,2 g (nauwkeurig tot op 0,1 mg) van het gezuiverde en gedroogde cellulose-ethermonster, los het op in
80 ml gedestilleerd water, geroerd in een waterbad met constante temperatuur bij 30 ℃ ~ 40 ℃ gedurende 10 minuten.Pas vervolgens aan met zwavelzuuroplossing of NaOH-oplossing
pH van de oplossing totdat de pH van de oplossing 8 is. Gebruik vervolgens in een beker uitgerust met een pH-meterelektrode een standaardoplossing van zwavelzuur
Om te titreren, onder roeromstandigheden, observeert u de aflezing van de pH-meter tijdens het titreren, wanneer de pH-waarde van de oplossing is aangepast tot 3,74,
De titratie eindigt.Noteer het volume zwavelzuurstandaardoplossing dat op dit moment wordt gebruikt.
Generatie:
De som van de bovenste protongetallen en de hydroxyethylgroep
De verhouding van het aantal bovenste protonen;I7 is de massa van de methyleengroep op de hydroxyethylgroep
Intensiteit van de protonresonantiepiek;is de intensiteit van de protonresonantiepiek van 5 methinegroepen en één methyleengroep op de celluloseglucose-eenheid
Som.
De beschreven testmethoden voor het testen van de infraroodkarakterisering van de drie cellulose-ethers CMC, HEC en HEECMC
Wet
3.2.4.3 XRD-test
Röntgendiffractieanalyse Karakteriseringstest van drie cellulose-ethers CMC, HEC en HEECMC
de beschreven testmethode.
3.2.4.4 Testen van H-NMR
De H NMR-spectrometer van HEC werd gemeten met de Avance400 H NMR-spectrometer geproduceerd door BRUKER.
Met behulp van gedeutereerd dimethylsulfoxide als oplosmiddel werd de oplossing getest met NMR-spectroscopie met vloeibare waterstof.De testfrequentie was 75,5 MHz.
Warm, de oplossing is 0,5 ml.
3.3 Resultaten en analyse
3.3.1 Optimalisatie van het CMC-voorbereidingsproces
Met behulp van de in het tweede hoofdstuk geëxtraheerde pijnboomcellulose als grondstof en met natriumchlooracetaat als veretheringsmiddel, werd de methode van het enkele-factor-experiment toegepast,
Het voorbereidingsproces van CMC werd geoptimaliseerd en de initiële variabelen van het experiment werden ingesteld zoals weergegeven in tabel 3.3.Het volgende is het HEC-voorbereidingsproces
In de kunst de analyse van verschillende factoren.
Tabel 3.3 Initiële factorwaarden
Factor Beginwaarde
Voorbehandeling alkaliserende temperatuur/℃ 40
Voorbehandeling alkalisatietijd/uur 1
Voorbehandeling verhouding vaste stof/vloeistof/(g/ml) 1:25
Voorbehandelingsloogconcentratie/% 40
38
De veretheringstemperatuur van de eerste trap/℃ 45
Veretheringstijd eerste trap/uur 1
Tweede trap veretheringstemperatuur/℃ 70
Veretheringstijd tweede trap/uur 1
Basisdosering in veretheringstrap/g 2
Hoeveelheid veretheringsmiddel in veretheringstrap/g 4.3
Veretherde vaste stof-vloeistofverhouding/(g/ml) 1:15
3.3.1.1 Invloed van verschillende factoren op de CMC-substitutiegraad in de alkalisatiefase van de voorbehandeling
1. Het effect van de alkalisatietemperatuur van de voorbehandeling op de substitutiegraad van CMC
Om het effect van de alkalisatietemperatuur van de voorbehandeling op de substitutiegraad in de verkregen CMC te overwegen, in het geval van vaststelling van andere factoren als beginwaarden,
Onder de omstandigheden wordt het effect van de alkalisatietemperatuur van de voorbehandeling op de CMC-substitutiegraad besproken en de resultaten worden getoond in Fig.
Voorbehandeling alkaliserende temperatuur/℃
Effect van de alkaliserende temperatuur van de voorbehandeling op de CMC-substitutiegraad
Men kan zien dat de mate van substitutie van CMC toeneemt met de toename van de alkalisatietemperatuur van de voorbehandeling, en de alkalisatietemperatuur is 30 °C.
De bovengenoemde substitutiegraden nemen af met toenemende temperatuur.Dit komt omdat de alkaliserende temperatuur te laag is en de moleculen minder actief zijn en niet in staat zijn
Vernietig effectief het kristallijne gebied van cellulose, wat het voor het veretheringsmiddel moeilijk maakt om het inwendige van de cellulose in de veretheringsfase binnen te dringen, en de reactiegraad is relatief hoog.
laag, wat resulteert in een lagere mate van productsubstitutie.De alkalisatietemperatuur mag echter niet te hoog zijn.Naarmate de temperatuur stijgt, onder invloed van hoge temperatuur en sterke alkali,
Cellulose is vatbaar voor oxidatieve afbraak en de substitutiegraad van het product CMC neemt af.
2. Invloed van de alkalinisatietijd van de voorbehandeling op de CMC-substitutiegraad
Onder de voorwaarde dat de alkalisatietemperatuur van de voorbehandeling 30 °C is en andere factoren de beginwaarden zijn, wordt het effect van de alkalisatietijd van de voorbehandeling op CMC besproken.
Het effect van vervanging.Mate van vervanging
Voorbehandeling alkalisatietijd/u
Effect van de alkalinisatietijd van de voorbehandeling op de CMC-substitutiegraad
Het vulproces zelf is relatief snel, maar de alkalische oplossing heeft een bepaalde diffusietijd in de vezel nodig.
Het is te zien dat wanneer de alkalisatietijd 0,5-1,5 uur is, de substitutiegraad van het product toeneemt met de toename van de alkalisatietijd.
De substitutiegraad van het verkregen product was het hoogst wanneer de tijd 1,5 uur was, en de substitutiegraad nam af met toenemende tijd na 1,5 uur.Dit kan
Het kan zijn omdat aan het begin van de alkalisatie, met de verlenging van de alkalisatietijd, de infiltratie van alkali in cellulose voldoende is, zodat de vezel
De primaire structuur is meer ontspannen, waardoor het veretherende middel en het actieve medium toenemen
Posttijd: 29 september 2022