Етерификационна реакция върху целулозен етер

Етерификационната активност на целулозата се изследва съответно чрез месечна машина и разбъркващ реактор и хидроксиетил целулоза и карбоксиметил целулоза се получават съответно чрез хлороетанол и монохлороцетна киселина. Резултатите показват, че реакцията на етерификация на целулозата се провежда чрез разбъркване на реактора при условие на възбуда с висока интензивност. Целулозата има добра етерификационна реактивност, която е по -добра от метода на омести за подобряване на ефективността на етерификацията и засилване на светлинното предаване на продукта във воден разтвор.) Следователно подобряването на интензивността на разбъркване на реакционния процес е по -добър начин за развитие на заместваща хомогенна целулоза етерификация продукти.

Ключови думи:Етерификационна реакция; Целулоза;Хидроксиетил целулоза; Карбоксиметил целулоза

При разработването на рафинирани продукти от памучен целулозен етер методът се използва широко и се използва машината за месене като реакционно оборудване. Въпреки това, памучната целулоза се състои главно от кристални участъци, където молекулите са подредени спретнато и отблизо. Когато машината за месене се използва като реакционно оборудване, рамото на месене на месене е бавна по време на реакция, а съпротивлението на етеризиращия агент да влезе в различни слоеве на целулозата е голяма и скоростта е бавна, което води до дълго време на реакция, висока част на страната Реакции и неравномерно разпределение на заместващи групи върху целулозните молекулни вериги.

Обикновено реакцията на етерифика на целулозата е хетерогенна реакция отвън и отвътре. Ако няма външно динамично действие, етеризиращият агент е трудно да влезе в зоната на кристализация на целулозата. И чрез предварително третиране на рафиниран памук (като използване на физически методи за увеличаване на повърхността на рафинирания памук), в същото време с разбъркване на реактор за реакционно оборудване, като се използва бързо разбъркваща етерификационна реакция, според разсъжденията, целулозата може силно да се подува, подуването на целулозната аморфна област и зоната на кристализация обикновено са последователни, подобряват реакционната активност. Хомогенното разпределение на заместителите на целулозния етер в системата за реакция на хетерогенна етерификация може да бъде постигнато чрез увеличаване на външната разбъркваща мощност. Така че ще бъде бъдещата посока на развитие на нашата страна да разработва висококачествени продукти за етерифика за целулоза с чайник за реакция на разбъркване тип като реакционно оборудване.

1. Експериментална част

1.1 Рафинирана памучна целулозна суровина за тест

Според различното реакционно оборудване, използвано в експеримента, методите за предварителна обработка на памучната целулоза са различни. Когато кварталът се използва като реакционно оборудване, методите за предварителна обработка също са различни. Когато керачът се използва като реакционно оборудване, кристалността на използваната рафинирана памучна целулоза е 43,9%, а средната дължина на рафинираната памучна целулоза е 15 ~ 20 мм. Кристалността на рафинираната памучна целулоза е 32,3%, а средната дължина на рафинираната памучна целулоза е по -малка от 1 мм при разбъркване на реактор като реакционно оборудване.

1.2 Развитие на карбоксиметил целулоза и хидроксиетил целулоза

Приготвянето на карбоксиметил целулоза и хидроксиетил целулоза може да се извърши чрез използване на 2L омекач като реакционно оборудване (средната скорост по време на реакцията е 50r/min) и 2L разбъркващ реактор като реакционно оборудване (средната скорост по време на реакция е 500r/min).

По време на реакцията всички суровини се получават от строгата количествена реакция. Продуктът, получен от реакцията, се промива с w = 95% етанол и след това се суши с вакуум за 24 часа при отрицателно налягане от 60 ℃ и 0,005MPa. Съдържанието на влага в получената проба е w = 2,7%± 0,3%, а пробата на продукта за анализ се промива, докато съдържанието на пепел w <0,2%.

Стъпките за подготовка на машина за омесване като реакционно оборудване са както следва:

Етерификационна реакция → Измиване на продукта → Изсушаване → Гранулация на настъргването → Опаковката се извършва при настилка.

Стъпките на подготовката за разбъркване на реактора като реакционно оборудване са както следва:

Етерификационна реакция → Измиване на продукта → Изсушаване и гранулиране → Опаковането се извършва в разбъркан реактор.

Вижда се, че оветчът се използва като реакционно оборудване за приготвяне на характеристиките на ниската ефективност на реакцията, сушенето и смилането на гранулирането стъпка по стъпка и качеството на продукта ще бъде значително намалено в процеса на смилане.

Характеристиките на процеса на подготовка с разбъркания реактор като реакционно оборудване са както следва: Висока ефективност на реакцията, гранулирането на продукта не приема традиционния метод на изсушаване и смилане, а процесът на сушене и гранулиране се извършва едновременно с Непрекъснатите продукти след измиване и качеството на продукта остава непроменено в процеса на сушене и гранулиране.

1.3 Анализ на рентгенова дифракция

Рентгеновият дифракционен анализ се извършва чрез рентгенов дифрактометър Rigaku D/Max-3A, графитен монохроматор, θ ъгълът е 8 ° ~ 30 °, CUKα лъч, налягане на тръбата и поток на тръбата са 30kV и 30mA.

1.4 Анализ на инфрачервения спектър

За анализ на инфрачервен спектър е използван Spectrum-2000PE FTIR инфрачервен спектрометър. Всички проби за анализ на инфрачервен спектър имаха тегло 0,0020 g. Тези проби се смесват съответно с 0,1600 g kbr и след това се натискат (с дебелина <0,8 мм) и се анализират.

1.5 Откриване на предаване

Предавателността е открита от 721 спектрофотометър. CMC разтворът W = W1% беше поставен в 1 см колориметрично ястие с дължина на вълната 590nm.

1.6 степен на откриване на заместване

Степента на заместване на HEC на хидроксиетил целулоза се измерва чрез стандартен метод за химичен анализ. Принципът е, че HEC може да бъде разложен чрез Hi Hydroiodate при 123 ℃, а степента на заместване на HEC може да бъде известна чрез измерване на разложените вещества, произведени етилен и етилен йодид. Степента на заместване на хидроксиметил целулозата също може да бъде тествана чрез стандартни методи за химичен анализ.

2. Резултати и дискусии

Тук се използват два вида реакционен чайник: единият е машина за омесване като реакционно оборудване, другият е разбъркващ тип реакционен чайник като реакционно оборудване, в хетерогенна реакционна система се изследва алкална състояние и алкохолна вода разтворител, етерификационна реакция на рафинирана памучна целулоза. Сред тях технологичните характеристики на машината за омесване като реакционно оборудване са: В реакцията скоростта на рамото е бавна, времето за реакция е дълго, съотношението на страничните реакции е висока, скоростта на използване на етеризиращия агент е ниска, а пропорцията Еднообразието на заместване на групата разпределение при етеризираща реакция е лоша. Процесът на изследване може да бъде ограничен само до сравнително тесни реакционни условия. В допълнение, регулируемостта и контролируемостта на основните реакционни условия (като съотношение на банята, концентрация на алкали, скорост на омесване на рамото на машината за месене) са много лоши. Трудно е да се постигне приблизителната равномерност на реакцията на етерификация и да се проучи масовото прехвърляне и проникването на процеса на реакция на етерификация в дълбочина. Характеристиките на процеса на разбъркване на реактора като реакционно оборудване са: бърза скорост на разбъркване при реакция, бърза скорост на реакцията, висока скорост на използване на етеризиращия агент, равномерно разпределение на етеризиращи заместители, регулируеми и контролируеми условия на основната реакция.

Карбоксиметил целулозата CMC се приготвя чрез реакционно оборудване на колела и оборудване за реакция на разбъркване на реакцията съответно. Когато месечът се използва като реакционно оборудване, интензитетът на разбъркване е нисък и средната скорост на въртене е 50R/min. Когато разбъркващият реактор се използва като реакционно оборудване, интензивността на разбъркване е висока и средната скорост на въртене е 500r/min. Когато моларното съотношение на монохлороцетна киселина към целулозен монозахарид е 1: 5: 1, времето на реакция е 1,5h при 68 ℃. Светлинният пропуск на CMC, получен чрез машина за омесване, е 98,02%, а ефективността на етерификацията е 72% поради добрата пропускливост на cm в етеризиращото средство на хлороцетна киселина. Когато разбъркващият реактор се използва като реакционно оборудване, пропускливостта на етеризиращия агент е по -добра, предаването на CMC е 99,56%, а ефективността на реакцията на ефир е повишена до 81%.

Хидроксиетил целулозата HEC се приготвя с настилка и разбъркващ реактор като реакционно оборудване. When kneader was used as reaction equipment, the reaction efficiency of etherizing agent was 47% and water solubility was poor when the permeability of chloroethyl alcohol etherizing agent was poor and the molar ratio of chloroethanol to cellulose monosaccharide was 3:1 at 60℃ for 4h . Само когато моларното съотношение на хлороетанол към целулозни монозахариди е 6: 1, могат ли да се образуват продуктите с добра разтворимост на вода. Когато разбъркващият реактор се използва като реакционно оборудване, пропускливостта на етерификационния агент за алкохол хлороетил става по -добра при 68 ℃ за 4h. Когато моларното съотношение на хлороетанол и целулозен монозахарид е 3: 1, полученият HEC има по -добра разтворимост на водата и ефективността на реакцията на етерификация се повишава до 66%.

Ефективността на реакцията и скоростта на реакция на етеризиращия агент хлороцетна киселина са много по -високи от тази на хлороетанола, а разбъркващият реактор като етеризиращо реакционно оборудване има очевидни предимства пред оместника, което значително подобрява етеризиращата ефективност на реакцията. Високата пропускливост на CMC също индиректно показва, че разбъркващият реактор като етеризиращо реакционно оборудване може да подобри хомогенността на етеризиращата реакция. Това е така, защото целулозната верига има три хидроксилни групи на всеки пръстен от глюкозна група, а само в силно подуто или разтворено състояние са достъпни от целулозните хидроксилни двойки на етеризиращите молекули на агента. Реакцията на етерификация на целулозата обикновено е хетерогенна реакция отвън от вътрешната страна, особено в кристалната област на целулозата. Когато кристалната структура на целулозата остава непокътната без ефекта на външната сила, етеризиращият агент е трудно да влезе в кристалната структура, засягащ хомогенността на хетерогенната реакция. Следователно, чрез предварително обработка на рафинирания памук (като увеличаване на специфичната повърхност на рафинирания памук), реактивността на рафинирания памук може да бъде подобрена. В голямото съотношение на банята (етанол/целулоза или изопропил алкохол/целулоза и реакция на високоскоростна разбъркване, според разсъжденията, редът на зоната на кристализация на целулозата ще бъде намален, в този момент целулозата може силно да набъбне, така че подуването да се намали, в този момент целулозата може силно да набъбне, така че подуването От аморфната и кристалната целулозна зона има тенденция да бъде последователна, като по този начин реактивността на аморфната област и кристалната област е подобна.

Чрез анализ на инфрачервен спектър и рентгенов дифракционен анализ, процесът на реакция на ефирификация на целулозата може да бъде разбран по-ярко, когато разбъркващият реактор се използва като оборудване за реакция на ефирификация.

Тук бяха анализирани инфрачервените спектри и рентгеновите дифракционни спектри. Реакцията на етерификация на CMC и HEC се провежда в разбъркан реактор при реакционните условия, описани по -горе.

Анализът на инфрачервения спектър показва, че реакцията на ефира на CMC и HEC се променя редовно с удължаването на времето за реакция, степента на заместване е различна.

Чрез анализа на рентгеновия модел на дифракция, кристалността на CMC и HEC има тенденция към нула с удължаването на времето за реакция, което показва, че процесът на декристализация е реализиран основно в етапа на алкализация и нагряващия етап преди реакцията на етерификация на рафинирания памук . Следователно, карбоксиметил и хидроксиетил етериализиране реактивността на рафинирания памук вече не се ограничава главно от кристалността на рафинирания памук. Той е свързан с пропускливостта на етеризиращия агент. Може да се покаже, че реакцията на етерификация на CMC и HEC се извършва с разбъркващ реактор като реакционно оборудване. При разбъркване с висока скорост той е от полза за процеса на декристализация на рафинирания памук в етапа на алкализация и етапа на нагряване преди реакцията на етерификация и помага на етерификационния агент да проникне в целулозата, така че да се подобри ефективността на реакцията на етерификация и равномерността на заместване .

В заключение, това проучване подчертава влиянието на разбъркващата мощност и други фактори върху ефективността на реакцията по време на реакционния процес. Следователно, предложението на това проучване се основава на следните причини: В системата за реакция на хетерогенна етериация използването на голямо съотношение на банята и висока интензивност на разбъркване и др дистрибуция; В специфична система за реакция на хетерогенна етерична етерна, високоефективна целулозна етер с приблизително равномерно разпределение на заместители може да се приготви чрез използване на разбъркващ реактор като реакционно оборудване, което показва, че водният разтвор на целулозния етер има високо предавание, което е от голямо значение за разширяване на свойствата и функции на целулозен етер. Машината за месене се използва като реакционно оборудване за изследване на реакцията на етерификация на рафиниран памук. Поради ниската интензивност на разбъркване, той не е добре за проникването на етерификационния агент и има някои недостатъци, като висок дял на страничните реакции и лоша разпределение на равномерността на етерификационните заместители.