رد فعل الأثير على الأثير السليلوز

تمت دراسة نشاط أثير السليلوز بواسطة آلة العجن ومفاعل التحريك على التوالي، وتم تحضير هيدروكسي إيثيل السليلوز وكربوكسي ميثيل السليلوز بواسطة الكلورويثانول وحمض أحادي كلورو أسيتيك على التوالي. أظهرت النتائج أن تفاعل أثير السليلوز تم بواسطة مفاعل التحريك تحت ظروف تقليب عالية الشدة. يحتوي السليلوز على تفاعل أثير جيد، وهو أفضل من طريقة العجن في تحسين كفاءة الأثير وتعزيز انتقال الضوء للمنتج في محلول مائي.) لذلك، فإن تحسين شدة التحريك في عملية التفاعل يعد طريقة أفضل لتطوير استبدال أثير السليلوز المتجانس. منتجات.

الكلمات الرئيسية:رد فعل الأثير. السليلوز.هيدروكسي إيثيل السليلوز; كربوكسي ميثيل السليلوز

في تطوير منتجات أثير السليلوز القطني المكرر، يتم استخدام طريقة المذيبات على نطاق واسع ويتم استخدام آلة العجن كمعدات تفاعل. ومع ذلك، يتكون السليلوز القطني بشكل أساسي من مناطق بلورية حيث يتم ترتيب الجزيئات بشكل أنيق ومتقارب. عندما يتم استخدام آلة العجن كمعدات تفاعل، فإن ذراع العجن لآلة العجن تكون بطيئة أثناء التفاعل، وتكون مقاومة عامل الإثير لدخول طبقات مختلفة من السليلوز كبيرة وتكون السرعة بطيئة، مما يؤدي إلى وقت تفاعل طويل، ونسبة عالية من الجانب التفاعلات والتوزيع غير المتكافئ للمجموعات البديلة على سلاسل السليلوز الجزيئية.

عادةً ما يكون تفاعل أثير السليلوز عبارة عن تفاعل غير متجانس من الخارج والداخل. إذا لم يكن هناك عمل ديناميكي خارجي، فمن الصعب أن يدخل عامل التثير إلى منطقة تبلور السليلوز. ومن خلال المعالجة المسبقة للقطن المكرر (مثل استخدام الطرق الفيزيائية لزيادة سطح القطن المكرر)، في نفس الوقت مع مفاعل التحريك لمعدات التفاعل، باستخدام تفاعل التحريك السريع للأثير، وفقًا للمنطق، يمكن أن ينتفخ السليلوز بقوة، والتورم منطقة السليلوز غير المتبلورة ومنطقة التبلور تميل إلى أن تكون متسقة، مما يحسن نشاط التفاعل. يمكن تحقيق التوزيع المتجانس لبدائل إيثر السليلوز في نظام تفاعل الإيثر غير المتجانس عن طريق زيادة قوة التحريك الخارجية. لذلك سيكون اتجاه التطوير المستقبلي لبلدنا هو تطوير منتجات أثير السليلوز عالية الجودة مع غلاية التفاعل من النوع المقلب كمعدات تفاعل.

1. الجزء التجريبي

1.1 مادة خام السليلوز القطنية المكررة للاختبار

وفقا لمعدات التفاعل المختلفة المستخدمة في التجربة، تختلف طرق المعالجة المسبقة لسليلوز القطن. عندما يتم استخدام العجن كمعدات التفاعل، فإن طرق المعالجة المسبقة تكون مختلفة أيضًا. عندما يتم استخدام العجن كمعدات التفاعل، فإن تبلور السليلوز القطني المكرر المستخدم هو 43.9%، ومتوسط ​​طول السليلوز القطني المكرر هو 15 ~ 20 مم. تبلغ نسبة تبلور السليلوز القطني المكرر 32.3%، ومتوسط ​​طول السليلوز القطني المكرر أقل من 1 مم عند استخدام مفاعل التحريك كمعدات تفاعل.

1.2 تطوير كربوكسي ميثيل السليلوز وهيدروكسي إيثيل السليلوز

يمكن إجراء تحضير كربوكسي ميثيل السليلوز وهيدروكسي إيثيل السليلوز باستخدام عجن 2 لتر كمعدات تفاعل (متوسط ​​السرعة أثناء التفاعل هو 50 دورة / دقيقة) ومفاعل التحريك 2 لتر كمعدات تفاعل (متوسط ​​السرعة أثناء التفاعل هو 500 دورة / دقيقة).

أثناء التفاعل، يتم اشتقاق جميع المواد الخام من التفاعل الكمي الصارم. يتم غسل المنتج الذي تم الحصول عليه من التفاعل باستخدام نسبة وزن = 95% من الإيثانول، ثم يتم تجفيفه بواسطة التفريغ لمدة 24 ساعة تحت ضغط سلبي يبلغ 60 درجة مئوية و0.005 مللي باسكال. يكون محتوى الرطوبة في العينة التي تم الحصول عليها هو w=2.7%±0.3%، ويتم غسل عينة المنتج للتحليل حتى يصل محتوى الرماد إلى <0.2%.

خطوات تحضير آلة العجن كمعدات تفاعل هي كما يلي:

تفاعل الأثير ← غسل المنتج ← التجفيف ← التحبيب المبشور ← يتم التغليف في العجن.

خطوات تحضير مفاعل التحريك كمعدات تفاعل هي كما يلي:

تفاعل الأثير ← غسل المنتج ← التجفيف والتحبيب ← يتم التغليف في مفاعل مقلب.

يمكن ملاحظة أن العجن يستخدم كمعدات تفاعل لإعداد خصائص كفاءة التفاعل المنخفضة والتجفيف والطحن خطوة بخطوة، وستنخفض جودة المنتج بشكل كبير في عملية الطحن.

خصائص عملية التحضير مع المفاعل المقلب كمعدات تفاعل هي كما يلي: كفاءة التفاعل العالية، تحبيب المنتج لا يعتمد طريقة عملية التحبيب التقليدية للتجفيف والطحن، ويتم تنفيذ عملية التجفيف والتحبيب في نفس الوقت مع المنتجات غير المجففة بعد الغسيل، وتبقى جودة المنتج دون تغيير في عملية التجفيف والتحبيب.

1.3 تحليل حيود الأشعة السينية

تم إجراء تحليل حيود الأشعة السينية بواسطة مقياس حيود الأشعة السينية Rigaku D / max-3A، أحادي اللون من الجرافيت، زاوية Θ كانت 8 درجات ~ 30 درجة، وأشعة CuKα، وضغط الأنبوب وتدفق الأنبوب 30 كيلو فولت و30 مللي أمبير.

1.4 تحليل طيف الأشعة تحت الحمراء

تم استخدام مطياف الأشعة تحت الحمراء Spectrum-2000PE FTIR لتحليل طيف الأشعة تحت الحمراء. جميع العينات لتحليل طيف الأشعة تحت الحمراء كان وزنها 0.0020 جرام. تم خلط هذه العينات مع 0.1600 جم KBr، على التوالي، ثم ضغطت (بسمك <0.8 مم) وتم تحليلها.

1.5 كشف النفاذية

تم الكشف عن النفاذية بواسطة مقياس الطيف الضوئي 721. تم وضع محلول CMC w = w1٪ في طبق قياس الألوان 1 سم عند الطول الموجي 590 نانومتر.

1.6 درجة الكشف عن الاستبدال

تم قياس درجة استبدال HEC لهيدروكسي إيثيل السليلوز بطريقة التحليل الكيميائي القياسية. المبدأ هو أن HEC يمكن أن يتحلل بواسطة HI hydroiodate عند 123 درجة مئوية، ويمكن معرفة درجة استبدال HEC عن طريق قياس المواد المتحللة الإيثيلين ويوديد الإيثيلين المنتجة. يمكن أيضًا اختبار درجة استبدال هيدروكسي ميثيل السليلوز بواسطة طرق التحليل الكيميائي القياسية.

2. النتائج والمناقشة

يتم استخدام نوعين من غلايات التفاعل هنا: أحدهما عبارة عن آلة عجن كمعدات تفاعل، والآخر عبارة عن غلاية تفاعل من النوع المتحرك كمعدات تفاعل، في نظام التفاعل غير المتجانس، والحالة القلوية ونظام مذيب الماء الكحولي، تتم دراسة تفاعل الأثير لسليلوز القطن المكرر. من بينها، الخصائص التكنولوجية لآلة العجن كمعدات تفاعل هي: في التفاعل، تكون سرعة ذراع العجن بطيئة، ووقت التفاعل طويل، ونسبة التفاعلات الجانبية مرتفعة، ومعدل استخدام عامل الإثير منخفض، و إن توحيد توزيع المجموعة البديلة في تفاعل الأثير ضعيف. لا يمكن أن تقتصر عملية البحث إلا على ظروف رد فعل ضيقة نسبيًا. بالإضافة إلى ذلك، فإن قابلية التعديل والتحكم في ظروف التفاعل الرئيسية (مثل نسبة الاستحمام، وتركيز القلويات، وسرعة ذراع العجن في آلة العجن) تكون سيئة للغاية. من الصعب تحقيق التوحيد التقريبي لتفاعل الأثير ودراسة نقل الكتلة واختراق عملية تفاعل الأثير بعمق. ميزات عملية مفاعل التحريك كمعدات تفاعل هي: سرعة التحريك السريعة في التفاعل، سرعة التفاعل السريعة، معدل الاستخدام العالي لعامل الأثير، التوزيع الموحد لبدائل الأثير، ظروف التفاعل الرئيسية القابلة للتعديل والتي يمكن التحكم فيها.

تم تحضير كاربوكسي ميثيل السليلوز CMC بواسطة معدات تفاعل العجن ومعدات تفاعل مفاعل التحريك على التوالي. عندما تم استخدام العجن كمعدات التفاعل، كانت شدة التحريك منخفضة وكان متوسط ​​سرعة الدوران 50 دورة / دقيقة. عندما تم استخدام مفاعل التحريك كمعدات التفاعل، كانت شدة التحريك عالية وكان متوسط ​​سرعة الدوران 500 دورة / دقيقة. عندما كانت النسبة المولية لحمض أحادي كلورو أسيتيك إلى سكريات أحادية السليلوز 1:5:1، كان وقت التفاعل 1.5 ساعة عند 68 درجة مئوية. كانت نفاذية ضوء CMC التي تم الحصول عليها عن طريق آلة العجن 98.02٪ وكانت كفاءة الأثيرة 72٪ بسبب النفاذية الجيدة لـ CM في عامل أثير حمض الكلوروسيتيك. عندما تم استخدام مفاعل التحريك كمعدات التفاعل، كانت نفاذية عامل الأثير أفضل، وكانت نفاذية CMC 99.56%، وتمت زيادة كفاءة تفاعل الأثير إلى 81%.

تم تحضير هيدروكسي إيثيل السليلوز HEC باستخدام العجن ومفاعل التحريك كمعدات تفاعل. عندما تم استخدام العجن كمعدات تفاعل، كانت كفاءة تفاعل عامل الأثير 47% وكانت قابلية الذوبان في الماء ضعيفة عندما كانت نفاذية عامل أثير كحول كلورو إيثيل ضعيفة وكانت النسبة المولية للكلور إيثانول إلى أحادي السكاريد السليلوز 3: 1 عند 60 درجة مئوية لمدة 4 ساعات. . فقط عندما تكون النسبة المولية للكلور إيثانول إلى السكريات الأحادية السليولوزية 6:1، يمكن تكوين المنتجات ذات الذوبان الجيد في الماء. عندما تم استخدام مفاعل التحريك كمعدات التفاعل، أصبحت نفاذية عامل أثير كحول الكلوروإيثيل أفضل عند 68 درجة مئوية لمدة 4 ساعات. عندما كانت النسبة المولية للكلورويثانول إلى أحادي السكاريد السليلوز 3:1، كان لـ HEC الناتج قابلية أفضل للذوبان في الماء، وتمت زيادة كفاءة تفاعل الأثير إلى 66٪.

إن كفاءة التفاعل وسرعة التفاعل لعامل الأثير حمض الكلوروسيتيك أعلى بكثير من تلك الخاصة بالكلورويثانول، ومفاعل التحريك كمعدات تفاعل الأثير له مزايا واضحة على العجن، مما يحسن بشكل كبير من كفاءة تفاعل الأثير. تشير النفاذية العالية لـ CMC أيضًا بشكل غير مباشر إلى أن مفاعل التحريك كمعدات تفاعل الأثير يمكن أن يحسن تجانس تفاعل الأثير. وذلك لأن سلسلة السليلوز تحتوي على ثلاث مجموعات هيدروكسيل في كل حلقة من مجموعة الجلوكوز، وفقط في حالة التورم الشديد أو الذوبان يمكن الوصول إلى جميع أزواج هيدروكسيل السليلوز من جزيئات عامل الأثير. رد فعل الأثير من السليلوز عادة ما يكون رد فعل غير متجانس من الخارج إلى الداخل، وخاصة في المنطقة البلورية من السليلوز. عندما يظل التركيب البلوري للسليلوز سليمًا دون تأثير قوة خارجية، يصعب دخول عامل الإثير إلى التركيب البلوري، مما يؤثر على تجانس التفاعل غير المتجانس. لذلك، من خلال المعالجة المسبقة للقطن المكرر (مثل زيادة السطح المحدد للقطن المكرر)، يمكن تحسين تفاعل القطن المكرر. في نسبة الحمام الكبيرة (الإيثانول / السليلوز أو كحول الأيزوبروبيل / السليلوز وتفاعل التحريك عالي السرعة، وفقًا للمنطق، سيتم تقليل ترتيب منطقة تبلور السليلوز، وفي هذا الوقت يمكن أن ينتفخ السليلوز بقوة، بحيث ينتفخ تميل منطقة السليلوز غير المتبلورة والبلورية إلى أن تكون متسقة، وبالتالي، فإن تفاعل المنطقة غير المتبلورة والمنطقة البلورية متشابه.

عن طريق تحليل طيف الأشعة تحت الحمراء وتحليل حيود الأشعة السينية، يمكن فهم عملية تفاعل الأثير للسليلوز بشكل أكثر وضوحًا عند استخدام مفاعل التحريك كمعدات تفاعل الأثير.

هنا، تم تحليل أطياف الأشعة تحت الحمراء وأطياف حيود الأشعة السينية. تم إجراء تفاعل الأثير لـ CMC وHEC في مفاعل مُقلب تحت ظروف التفاعل الموصوفة أعلاه.

يُظهر تحليل طيف الأشعة تحت الحمراء أن تفاعل الأثير لـ CMC وHEC يتغير بانتظام مع تمديد وقت التفاعل، وتختلف درجة الاستبدال.

من خلال تحليل نمط حيود الأشعة السينية، تميل تبلور CMC وHEC إلى الصفر مع تمديد وقت التفاعل، مما يشير إلى أن عملية إزالة البلورة قد تحققت بشكل أساسي في مرحلة القلونة ومرحلة التسخين قبل تفاعل الأثير للقطن المكرر. . لذلك، لم تعد تفاعلية إيثرة الكربوكسيميثيل والهيدروكسي إيثيل في القطن المكرر مقيدة بشكل أساسي ببلورة القطن المكرر. يتعلق الأمر بنفاذية عامل الأثير. يمكن إثبات أن تفاعل الأثيرة لـ CMC وHEC يتم تنفيذه باستخدام مفاعل التحريك كمعدات تفاعل. في ظل التحريك عالي السرعة، يكون مفيدًا لعملية إزالة تبلور القطن المكرر في مرحلة القلونة ومرحلة التسخين قبل تفاعل الأثير، ويساعد عامل الأثير على التغلغل في السليلوز، وذلك لتحسين كفاءة تفاعل الأثير وتوحيد الاستبدال .

في الختام، تؤكد هذه الدراسة على تأثير قوة التحريك والعوامل الأخرى على كفاءة التفاعل أثناء عملية التفاعل. ولذلك، فإن اقتراح هذه الدراسة يعتمد على الأسباب التالية: في نظام تفاعل الأثير غير المتجانس، يعد استخدام نسبة حمام كبيرة وكثافة تحريك عالية، وما إلى ذلك، الشروط الأساسية لتحضير إيثر السليلوز المتجانس تقريبًا مع المجموعة البديلة. توزيع؛ في نظام تفاعل إيثر غير متجانس محدد، يمكن تحضير إيثر السليلوز عالي الأداء مع توزيع موحد تقريبًا للبدائل باستخدام مفاعل التحريك كمعدات تفاعل، مما يوضح أن المحلول المائي لإيثر السليلوز له نفاذية عالية، وهو أمر ذو أهمية كبيرة لتوسيع الخواص ووظائف الأثير السليلوز. يتم استخدام آلة العجن كمعدات تفاعل لدراسة تفاعل الأثير للقطن المكرر. نظرًا لكثافة التحريك المنخفضة، فهو ليس جيدًا لاختراق عامل الأثير، وله بعض العيوب مثل النسبة العالية من التفاعلات الجانبية وضعف انتظام توزيع بدائل الأثير.