Resum:Per reemplaçar la purín d'alcohol polivinílic (PVA) no degradable, es va preparar èter-hidroxipropil metilcel·lulosa de tija de cànem a partir de tiges de cànem de residus agrícoles i es va barrejar amb midó específic per preparar el purí. Es va tallar el fil barrejat de polièster-cotó T/C65/35 14,7 tex i es va provar el seu rendiment de mida. El procés òptim de producció d'hidroxipropil metilcel·lulosa va ser el següent: la fracció en massa de lixivia era del 35%; la relació de compressió de la cel·lulosa alcalina era de 2,4; La relació de volum líquid de metà i òxid de propilè és 7:3; diluir amb isopropanol; la pressió de reacció és 2. 0MPa. La mida preparada barrejant hidroxipropilmetilcel·lulosa i midó específic té un DQO més baix i és més respectuós amb el medi ambient, i tots els indicadors de mida poden substituir la mida del PVA.
Paraules clau:tija de cànem; èter de cel·lulosa de tija de cànem; alcohol polivinílic; encolat d'èter de cel·lulosa
0.Pròleg
La Xina és un dels països amb recursos de palla relativament rics. La producció del cultiu és de més de 700 milions de tones i la taxa d'utilització de la palla és només del 3% cada any. No s'ha utilitzat una gran quantitat de recursos de palla. La palla és una matèria primera lignocel·lulòsica natural rica, que es pot utilitzar en pinsos, fertilitzants, derivats de la cel·lulosa i altres productes.
En l'actualitat, la contaminació de les aigües residuals en el procés de producció tèxtil s'ha convertit en una de les principals fonts de contaminació. La demanda química d'oxigen del PVA és molt alta. Després que les aigües residuals industrials produïdes pel PVA en el procés d'impressió i tenyit siguin abocades al riu, inhibiran o fins i tot destruiran la respiració dels organismes aquàtics. A més, el PVA agreuja l'alliberament i la migració de metalls pesants en els sediments de les masses d'aigua, provocant problemes ambientals més greus. Per dur a terme investigacions sobre la substitució de PVA per purins verds, cal no només complir els requisits del procés de dimensionament, sinó també minimitzar la contaminació de l'aigua i l'aire durant el procés de dimensionament.
En aquest estudi, es va preparar èter de cel·lulosa de tija de cànem-hidroxipropil metilcel·lulosa (HPMC) a partir de tiges de cànem de residus agrícoles i es va discutir el seu procés de producció. I barregeu la hidroxipropilmetilcel·lulosa i la mida específica del midó com a mida per a la mida, compareu amb la mida de PVA i discutiu el seu rendiment de mida.
1. Experimenta
1 . 1 Materials i instruments
Tija de cànem, Heilongjiang; fil de barreja de polièster-cotó T/C65/3514,7 tex; Eter-hidroxipropil metilcel·lulosa de tija de cànem feta a si mateix; FS-101, midó modificat, PVA-1799, PVA-0588, Liaoning Zhongze Group Chaoyang Textile Co., Ltd.; propanol, grau superior; òxid de propilè, àcid acètic glacial, hidròxid de sodi, isopropanol, analíticament pur; clorur de metil, nitrogen d'alta puresa.
Bullidor de reacció GSH-3L, bany d'aigua amb agitació magnètica amb pantalla digital JRA-6, forn d'assecat a temperatura constant de calefacció elèctrica DHG-9079A, agitador mecànic superior IKARW-20, màquina de dimensionament de mostres ESS-1000, mesurador electrònic de força de fil únic YG 061/PC, Provador d'abrasió de fil informatitzat LFY-109B.
1.2 Preparació d'hidroxipropilmetilcel·lulosa
1. 2. 1 Preparació de fibra alcalina
Dividiu la tija de cànem, aixafeu-la a 20 malles amb un polveritzador, afegiu la pols de tija de cànem a una solució aquosa de NaOH al 35% i deixeu-la en remull a temperatura ambient durant 1 . 5 ~ 2 . 0 h. Premeu la fibra alcalina impregnada de manera que la proporció de massa d'àlcali, cel·lulosa i aigua sigui 1. 2:1. 2:1.
1. 2. 2 Reacció d'eterificació
Llenceu la cel·lulosa alcalina preparada a l'olla de reacció, afegiu 100 ml d'isopropanol com a diluent, afegiu líquids 140 ml de clorur de metil i 60 ml d'òxid de propilè, aspireu i pressuritzeu a 2 . 0 MPa, augmenta lentament la temperatura a 45 °C durant 1-2 hores i reacciona a 75 °C durant 1-2 hores per preparar hidroxipropilmetilcel·lulosa.
1. 2. 3 Postprocessament
Ajusteu el pH de l'èter de cel·lulosa eterificat amb àcid acètic glacial a 6. 5 ~ 7 . 5, rentat amb propanol tres vegades i assecat al forn a 85 °C.
1.3 Procés de producció d'hidroxipropilmetilcel·lulosa
1. 3. 1 La influència de la velocitat de rotació en la preparació de l'èter de cel·lulosa
En general, la reacció d'eterificació és una reacció heterogènia des de l'interior cap a l'interior. Si no hi ha energia externa, és difícil que l'agent d'eterificació entri a la cristal·lització de la cel·lulosa, per la qual cosa és necessari combinar completament l'agent d'eterificació amb la cel·lulosa mitjançant l'agitació. En aquest estudi, es va utilitzar un reactor agitat a alta pressió. Després d'experiments i demostracions repetides, la velocitat de rotació seleccionada va ser de 240-350 r/min.
1. 3. 2 L'efecte de la concentració d'àlcali en la preparació de l'èter de cel·lulosa
L'àlcali pot destruir l'estructura compacta de la cel·lulosa per fer-la inflar, i quan la inflor de la regió amorfa i la regió cristal·lina tendeixen a ser consistents, l'eterificació continua sense problemes. En el procés de producció d'èter de cel·lulosa, la quantitat d'àlcali utilitzat en el procés d'alcalinització de cel·lulosa té una gran influència en l'eficiència d'eterificació dels productes d'eterificació i el grau de substitució dels grups. En el procés de preparació d'hidroxipropil metilcel·lulosa, a mesura que augmenta la concentració de lixivia, també augmenta el contingut de grups metoxil; per contra, quan disminueix la concentració de lixivia, la hidroxipropil metilcel·lulosa El contingut de base és més gran. El contingut de grup metoxi és directament proporcional a la concentració de lixivia; el contingut d'hidroxipropil és inversament proporcional a la concentració de líquid. La fracció de massa de NaOH es va seleccionar com a 35% després de proves repetides.
1. 3. 3 L'efecte de la relació de premsat de cel·lulosa alcalina en la preparació d'èter de cel·lulosa
El propòsit de premsar fibra alcalina és controlar el contingut d'aigua de la cel·lulosa alcalina. Quan la proporció de premsat és massa petita, el contingut d'aigua augmenta, la concentració de lixivia disminueix, la velocitat d'eterificació disminueix i l'agent d'eterificació s'hidrolitza i augmenten les reaccions secundaries. , l'eficiència d'eterificació es redueix molt. Quan la proporció de premsat és massa gran, el contingut d'aigua disminueix, la cel·lulosa no es pot inflar i no té reactivitat, i l'agent d'eterificació no pot contactar completament amb la cel·lulosa alcalina i la reacció és desigual. Després de moltes proves i comparacions urgents, es va determinar que la proporció de massa d'àlcali, aigua i cel·lulosa era 1. 2:1. 2:1.
1. 3. 4 Efecte de la temperatura en la preparació de l'èter de cel·lulosa
En el procés de preparació de la hidroxipropilmetilcel·lulosa, primer controleu la temperatura a 50-60 °C i mantingueu-la a temperatura constant durant 2 hores. La reacció d'hidroxipropilació es pot dur a terme a uns 30 ℃ i la velocitat de reacció d'hidroxipropilació augmenta molt a 50 ℃; augmenta lentament la temperatura a 75 ℃ i controla la temperatura durant 2 hores. A 50 °C, la reacció de metilació gairebé no reacciona, a 60 °C, la velocitat de reacció és lenta, i a 75 °C, la velocitat de reacció de metilació s'accelera molt.
La preparació d'hidroxipropil metilcel·lulosa amb control de temperatura en diverses etapes no només pot controlar l'equilibri dels grups metoxil i hidroxipropil, sinó que també pot ajudar a reduir les reaccions secundaries i el posttractament i obtenir productes amb una estructura raonable.
1. 3. 5 Efecte de la proporció de dosificació de l'agent d'eterificació en la preparació d'èter de cel·lulosa
Com que la hidroxipropilmetilcel·lulosa és un èter mixt no iònic típic, els grups metil i hidroxipropil es substitueixen en diferents cadenes macromoleculars d'hidroxipropilmetilcel·lulosa, és a dir, diferents C en cada posició de l'anell de glucosa. D'altra banda, la relació de distribució de metil i hidroxipropil té una major dispersió i aleatorietat. La solubilitat en aigua de HPMC està relacionada amb el contingut del grup metoxi. Quan el contingut del grup metoxi és baix, es pot dissoldre en àlcali fort. A mesura que augmenta el contingut de metoxil, es torna més sensible a la inflor de l'aigua. Com més gran sigui el contingut de metoxi, millor serà la solubilitat en aigua i es pot formular en purins.
La quantitat d'agent eterificant clorur de metil i òxid de propilè té un impacte directe en el contingut de metoxil i hidroxipropil. Per tal de preparar hidroxipropil metilcel·lulosa amb bona solubilitat en aigua, es va seleccionar la proporció de volum líquid de clorur de metil i òxid de propilè com a 7:3.
1.3.6 El procés òptim de producció d'hidroxipropilmetilcel·lulosa
L'equip de reacció és un reactor agitat a alta pressió; la velocitat de rotació és de 240-350 r/min; la fracció en massa de lleixeix és del 35%; la relació de compressió de la cel·lulosa alcalina és de 2, 4; Hidroxipropoxilació a 50 °C durant 2 hores, metoxilació a 75 °C durant 2 hores; agent d'eterificació clorur de metil i òxid de propilè proporció de volum líquid 7:3; buit; pressió 2. 0 MPa; el diluent és isopropanol.
2. Detecció i aplicació
2.1 SEM de cel·lulosa de cànem i cel·lulosa alcalina
Comparant la cel·lulosa de cànem no tractada i la cel·lulosa de cànem tractada amb un 35% de NaOH, es pot trobar clarament que la cel·lulosa alcalinitzada té més esquerdes superficials, una superfície més gran, una major activitat i una reacció d'eterificació més fàcil.
2.2 Determinació per espectroscòpia infraroja
La cel·lulosa extreta de les tiges de cànem després del tractament i l'espectre infraroig de HPMC preparat a partir de la cel·lulosa de la tija de cànem. Entre ells, la banda d'absorció forta i àmplia a 3295 cm -1 és la banda d'absorció de vibració d'estirament del grup hidroxil d'associació HPMC, la banda d'absorció a 1250 ~ 1460 cm -1 és la banda d'absorció de CH, CH2 i CH3 i l'absorció. banda a 1600 cm -1 és la banda d'absorció d'aigua a la banda d'absorció del polímer. La banda d'absorció a 1025 cm -1 és la banda d'absorció de C — O — C al polímer.
2.3 Determinació de la viscositat
Agafeu la mostra d'èter de cel·lulosa de tija de cànnabis preparada i afegiu-la a un vas de precipitats per preparar una solució aquosa al 2%, remeneu-la bé, mesureu-ne la viscositat i l'estabilitat de la viscositat amb un viscosímetre i mesurau la viscositat mitjana 3 vegades. La viscositat de la mostra d'èter de cel·lulosa de tija de cànnabis preparada era 11 . 8 mPa·s.
2.4 Aplicació de dimensionament
2.4.1 Configuració de purins
La purín es va preparar en 1000 ml d'una purina amb una fracció de massa del 3, 5%, es va agitar uniformement amb un mesclador i després es va col·locar en un bany d'aigua i es va escalfar a 95 ° C durant 1 h. Al mateix temps, tingueu en compte que el recipient de cocció de la polpa s'ha de tancar bé per evitar que la concentració de purins augmenti a causa de l'evaporació de l'aigua.
2.4.2 Formulació de purins pH, miscibilitat i DQO
Barregeu la hidroxipropilmetilcel·lulosa i la mida específica del midó per preparar el purí (1 # ~ 4 #) i compareu amb el purín de fórmula PVA (0 #) per analitzar el pH, la miscibilitat i el DQO. El fil barrejat de polièster-cotó T/C65/3514.7 tex es va dimensionar a la màquina de dimensionament de mostres ESS1000 i es va analitzar el seu rendiment de mida.
Es pot veure que l'èter de cel·lulosa de tija de cànem casolà i la mida específica de midó 3 # són la formulació de mida òptima: 25% èter de cel·lulosa de tija de cànem, 65% midó modificat i 10% FS-101.
Totes les dades de mida són comparables a les dades de mida de la mida de PVA, cosa que indica que la mida mixta d'hidroxipropil metilcel·lulosa i midó específic té un bon rendiment de mida; el seu pH és més proper al neutre; hidroxipropil metilcel·lulosa i midó específic El DQO (17459,2 mg/L) de la mida específica del midó va ser significativament inferior al de la mida PVA (26448,0 mg/L) i el rendiment de protecció del medi ambient va ser bo.
3. Conclusió
El procés de producció òptim per a la preparació d'èter-hidroxipropil metilcel·lulosa de cel·lulosa de tija de cànem per al dimensionament és el següent: un reactor agitat a alta pressió amb una velocitat de rotació de 240-350 r/min, una fracció de massa de lixivia del 35% i una relació de compressió. de cel·lulosa alcalina 2,4, la temperatura de metilació és de 75 ℃ i la temperatura d'hidroxipropilació és de 50 ℃, cadascuna es manté durant 2 hores, la relació de volum líquid de clorur de metil i òxid de propilè és de 7:3, buit, la pressió de reacció és de 2,0 MPa, l'isopropanol és el diluent.
Es va utilitzar èter de cel·lulosa de tija de cànem per substituir la mida de PVA per a la mida, i la proporció de mida òptima va ser: 25% èter de cel·lulosa de tija de cànem, 65% midó modificat i 10% FS-101. El pH del purí és de 6,5 i el DQO (17459,2 mg/L) és significativament inferior al del purí de PVA (26448,0 mg/L), mostrant un bon rendiment ambiental.
Es va utilitzar èter de cel·lulosa de tija de cànem per dimensionar en comptes de la mida de PVA per dimensionar el fil barrejat de polièster-cotó T/C 65/3514.7tex. L'índex de mida és equivalent. El nou èter de cel·lulosa de tija de cànem i la mida mixta de midó modificat poden substituir la mida de PVA.
Hora de publicació: 20-feb-2023