Reaksyon sa etherification sa cellulose ether

Ang kalihokan sa etherification sa cellulose gitun-an pinaagi sa kneading machine ug stirring reactor matag usa, ug ang hydroxyethyl cellulose ug carboxymethyl cellulose giandam sa chloroethanol ug monochloroacetic acid matag usa. Ang mga resulta nagpakita nga ang etherification reaksyon sa cellulose gidala sa gawas pinaagi sa stirring reactor ubos sa kahimtang sa high intensity agitation. Ang cellulose adunay maayo nga etherification reactivity, nga mas maayo kay sa kneader nga pamaagi sa pagpalambo sa etherification efficiency ug pagpausbaw sa kahayag transmission sa produkto sa tubig nga solusyon.) Busa, ang pagpalambo sa stirring intensity sa proseso sa reaksyon mao ang usa ka mas maayo nga paagi sa pagpalambo sa substituting homogeneous cellulose etherification mga produkto.

yawe nga mga pulong:reaksyon sa etherification; selulusa;Hydroxyethyl cellulose; Carboxymethyl cellulose

Sa pagpalambo sa refined cotton cellulose ether nga mga produkto, ang paagi sa solvent kaylap nga gigamit ug ang kneading machine gigamit isip mga ekipo sa reaksyon. Bisan pa, ang gapas nga selulusa kasagaran gilangkuban sa mga kristal nga rehiyon diin ang mga molekula gihan-ay nga hapsay ug suod. Kung gigamit ang makina sa pagmasa ingon mga kagamitan sa reaksyon, ang bukton sa kneading machine hinay sa panahon sa reaksyon, ug ang pagsukol sa etherifying agent nga mosulod sa lainlaing mga layer sa cellulose dako ug ang katulin hinay, nga moresulta sa taas nga oras sa reaksyon, taas nga bahin sa kilid. mga reaksyon ug dili patas nga pag-apod-apod sa mga substituent nga grupo sa mga kadena sa molekula sa selulusa.

Kasagaran ang etherification nga reaksyon sa cellulose usa ka heterogeneous nga reaksyon sa gawas ug sa sulod. Kung walay eksternal nga dinamikong aksyon, ang etherifying agent lisud nga mosulod sa crystallization zone sa cellulose. Ug pinaagi sa pretreatment sa refined gapas (sama sa paggamit sa pisikal nga mga pamaagi aron sa pagdugang sa nawong sa refined gapas), sa samang higayon uban sa stirring reactor alang sa reaksyon ekipo, sa paggamit sa paspas nga stirring etherification reaksyon, sumala sa pangatarungan, cellulose mahimong kusog nga hubag, ang hubag sa cellulose amorphous nga dapit ug crystallization nga dapit lagmit nga makanunayon, pagpalambo sa reaksyon nga kalihokan. Ang homogenous distribution sa cellulose ether substituents sa heterogeneous etherification reaction system mahimong makab-ot pinaagi sa pagdugang sa external stirring power. Mao nga kini ang umaabot nga direksyon sa pag-uswag sa atong nasud aron mapalambo ang taas nga kalidad nga mga produkto sa cellulose etherification nga adunay gipalihok nga tipo nga reaksyon kettle ingon mga kagamitan sa reaksyon.

1. Eksperimento nga bahin

1.1 Refined cotton cellulose hilaw nga materyal alang sa pagsulay

Sumala sa lainlaing mga kagamitan sa reaksyon nga gigamit sa eksperimento, ang mga pamaagi sa pretreatment sa cotton cellulose lahi. Kung ang kneader gigamit ingon nga kagamitan sa reaksyon, lahi usab ang mga pamaagi sa pretreatment. Sa diha nga ang kneader gigamit ingon nga reaksyon ekipo, ang crystallinity sa refined gapas cellulose nga gigamit mao ang 43.9%, ug ang average nga gitas-on sa refined gapas cellulose mao ang 15 ~ 20mm. Ang crystallinity sa refined cotton cellulose mao ang 32.3% ug ang average nga gitas-on sa refined cotton cellulose mao ang ubos pa kay sa 1mm sa diha nga stirring reactor gigamit ingon nga reaksyon ekipo.

1.2 Pagpalambo sa carboxymethyl cellulose ug hydroxyethyl cellulose

Ang pag-andam sa carboxymethyl cellulose ug hydroxyethyl cellulose mahimong ipahigayon pinaagi sa paggamit sa 2L kneader isip reaction equipment (ang average speed sa panahon sa reaksyon mao ang 50r/min) ug 2L stirring reactor isip reaction equipment (ang average speed atol sa reaksyon mao ang 500r/min).

Atol sa reaksyon, ang tanan nga hilaw nga materyales nakuha gikan sa estrikto nga quantitative nga reaksyon. Ang produkto nga nakuha gikan sa reaksyon gihugasan sa w = 95% ethanol, ug dayon gipauga sa vacuum sulod sa 24 ka oras ubos sa negatibo nga presyur sa 60 ℃ ug 0.005mpa. Ang umog nga sulod sa sample nga nakuha mao ang w=2.7%±0.3%, ug ang sample sa produkto alang sa pagtuki gihugasan hangtud nga ang abo nga sulod w <0.2%.

Ang mga lakang sa pag-andam sa makina sa pagmasa ingon mga kagamitan sa reaksyon mao ang mga musunud:

Reaksyon sa etherification → paghugas sa produkto → pagpauga → grated granulation → pagputos gihimo sa kneader.

Ang mga lakang sa pag-andam sa stirring reactor isip mga kagamitan sa reaksyon mao ang mosunod:

Ang reaksyon sa etherification → paghugas sa produkto → pagpauga ug granulation → pagputos gihimo sa usa ka gipalihok nga reaktor.

Kini makita nga ang kneader gigamit ingon nga reaksyon ekipo alang sa pag-andam sa mga kinaiya sa ubos nga reaksyon efficiency, pa-uga ug grinding granulation lakang sa lakang, ug ang kalidad sa mga produkto nga pag-ayo pagkunhod sa proseso sa paggaling.

Ang mga kinaiya sa proseso sa pag-andam nga adunay gipalihok nga reaktor ingon mga kagamitan sa reaksyon mao ang mga musunud: taas nga kahusayan sa reaksyon, ang granulation sa produkto wala magsagop sa tradisyonal nga pamaagi sa proseso sa granulation sa pagpauga ug paggaling, ug ang proseso sa pagpauga ug pag-granula gihimo sa parehas nga oras sa ang wala pa uga nga mga produkto pagkahuman sa paghugas, ug ang kalidad sa produkto nagpabilin nga wala mausab sa proseso sa pagpauga ug granulation.

1.3 Pagtuki sa X-ray diffraction

Ang pagtuki sa X-ray diffraction gihimo sa Rigaku D / max-3A X-ray diffractometer, graphite monochromator, Θ Anggulo mao ang 8 ° ~ 30 °, CuKα ray, pressure sa tubo ug dagan sa tubo mao ang 30kV ug 30mA.

1.4 Pagtuki sa infrared spectrum

Spectrum-2000PE FTIR infrared spectrometer gigamit alang sa infrared spectrum analysis. Ang tanan nga mga sample alang sa infrared spectrum analysis adunay gibug-aton nga 0.0020g. Kini nga mga sample gisagol sa 0.1600g KBr, matag usa, ug dayon gipugos (nga adunay gibag-on nga <0.8mm) ug gisusi.

1.5 Transmittance detection

Ang transmittance nakit-an sa 721 spectrophotometer. Ang solusyon sa CMC w=w1% gibutang sa usa ka 1cm colorimetric dish sa 590nm wavelength.

1.6 Degree sa pag-ila sa kapuli

Ang HEC substitution degree sa hydroxyethyl cellulose gisukod pinaagi sa standard nga kemikal nga pagtuki nga pamaagi. Ang prinsipyo mao nga ang HEC mahimong madunot sa HI hydroiodate sa 123 ℃, ug ang lebel sa pag-ilis sa HEC mahibal-an pinaagi sa pagsukod sa mga decomposed substance nga ethylene ug ethylene iodide nga gihimo. Ang lebel sa pag-ilis sa hydroxymethyl cellulose mahimo usab nga masulayan pinaagi sa sumbanan nga mga pamaagi sa pag-analisar sa kemikal.

2. Resulta ug panaghisgot

Duha ka klase sa reaction kettle ang gigamit dinhi: ang usa mao ang kneading machine isip reaction equipment, ang usa mao ang stirring type reaction kettle isip reaction equipment, sa heterogeneous reaction system, alkaline condition ug alcoholic water solvent system, etherification reaction sa refined cotton cellulose gitun-an. Lakip niini, ang mga teknolohikal nga kinaiya sa makina sa pagmasa ingon mga kagamitan sa reaksyon mao ang: Sa reaksyon, ang katulin sa pagmasa sa bukton hinay, ang oras sa reaksyon taas, ang proporsyon sa mga reaksyon sa kilid taas, ang rate sa paggamit sa etherifying agent gamay, ug ang pagkaparehas sa pag-ilis sa apod-apod sa grupo sa etherizing reaksyon dili maayo. Ang proseso sa panukiduki mahimo lamang nga limitado sa medyo pig-ot nga mga kondisyon sa reaksyon. Dugang pa, ang adjustability ug controllability sa mga nag-unang reaksyon nga mga kondisyon (sama sa bath ratio, alkali konsentrasyon, kneading bukton ni speed sa kneading machine) kaayo kabus. Lisud ang pagkab-ot sa gibana-bana nga pagkaparehas sa reaksyon sa etherification ug sa pagtuon sa mass transfer ug penetration sa proseso sa reaksyon sa etherification sa giladmon. Ang mga bahin sa proseso sa stirring reactor isip reaction equipment mao ang: paspas nga stirring speed sa reaksyon, paspas nga reaction speed, taas nga utilization rate sa etherizing agent, uniporme nga pag-apod-apod sa etherizing substituents, adjustable ug controllable main reaction conditions.

Ang Carboxymethyl cellulose CMC giandam sa kneader reaction equipment ug stirring reactor reaction equipment matag usa. Sa diha nga ang kneader gigamit ingon nga mga ekipo sa reaksyon, ang stirring intensity mao ang ubos ug ang average rotation speed mao ang 50r/min. Sa diha nga ang stirring reactor gigamit ingon nga reaksyon nga kagamitan, ang stirring intensity taas ug ang average nga rotation speed mao ang 500r/min. Sa diha nga ang molar ratio sa monochloroacetic acid ngadto sa cellulose monosaccharide mao ang 1:5:1, ang reaksyon panahon mao ang 1.5h sa 68 ℃. Ang light transmittance sa CMC nga nakuha pinaagi sa kneading machine mao ang 98.02% ug ang etherification efficiency mao ang 72% tungod sa maayo nga permeability sa CM sa chloroacetic acid etherifying agent. Sa diha nga ang stirring reactor gigamit ingon nga mga ekipo sa reaksyon, ang pagkamatuhup sa etherifying agent mas maayo, ang transmittance sa CMC mao ang 99.56%, ug ang etherizing reaction efficiency misaka ngadto sa 81%.

Ang hydroxyethyl cellulose HEC giandam gamit ang kneader ug stirring reactor isip reaction equipment. Kung gigamit ang kneader ingon mga kagamitan sa reaksyon, ang kahusayan sa reaksyon sa ahente sa etherizing mao ang 47% ug ang pagkatunaw sa tubig dili maayo kung ang pagkamatuhup sa ahente nga etherizing sa chloroethyl alkohol dili maayo ug ang ratio sa molar sa chloroethanol sa cellulose monosaccharide mao ang 3: 1 sa 60 ℃ alang sa 4h. . Lamang sa diha nga ang molar ratio sa chloroethanol sa cellulose monosaccharides mao ang 6:1, ang mga produkto nga adunay maayo nga tubig solubility maporma. Sa diha nga ang stirring reactor gigamit ingon nga ang reaksyon ekipo, ang pagkamatuhup sa chloroethyl alkohol etherification ahente nahimong mas maayo sa 68 ℃ alang sa 4h. Sa diha nga ang molar ratio sa chloroethanol ngadto sa cellulose monosaccharide mao ang 3: 1, ang resulta HEC adunay mas maayo nga tubig solubility, ug ang etherification reaksyon efficiency misaka ngadto sa 66%.

Ang reaksyon efficiency ug reaksyon speed sa etherizing ahente chloroacetic acid mao ang mas taas pa kay sa chloroethanol, ug ang stirring reactor ingon etherizing reaksyon ekipo adunay dayag nga bentaha sa kneader, nga sa hilabihan gayud sa pagpalambo sa etherizing reaksyon efficiency. Ang taas nga transmittivity sa CMC usab dili direkta nga nagpakita nga ang stirring reactor ingon etherizing reaction equipment makapauswag sa homogeneity sa etherizing reaction. Kini tungod kay ang cellulose chain adunay tulo ka hydroxyl groups sa matag glucose-group ring, ug sa usa ka kusog nga hubag o dissolved nga kahimtang ang tanan nga cellulose hydroxyl nga mga pares sa etherifying agent nga mga molekula ma-access. Ang reaksyon sa etherification sa cellulose kasagaran usa ka heterogeneous nga reaksyon gikan sa gawas hangtod sa sulod, labi na sa kristal nga rehiyon sa cellulose. Kung ang kristal nga istruktura sa selulusa nagpabilin nga wala’y epekto sa gawas nga puwersa, ang ahente sa etherifying lisud nga mosulod sa istruktura nga kristal, nga makaapekto sa homogeneity sa heterogeneous nga reaksyon. Busa, pinaagi sa pretreating sa refined cotton (sama sa pagdugang sa piho nga nawong sa refined cotton), ang reactivity sa refined cotton mahimong mapalambo. Sa dako nga bath ratio (ethanol / cellulose o isopropyl alcohol / cellulose ug high-speed stirring reaction, sumala sa pangatarungan, ang han-ay sa cellulose crystallization zone mapakunhod, niining panahona ang cellulose mahimong kusog nga mohubag, aron ang paghubag sa amorphous ug crystalline cellulose zone lagmit nga makanunayon, Busa, ang reactivity sa amorphous rehiyon ug kristal nga rehiyon susama.

Pinaagi sa infrared spectrum analysis ug X-ray diffraction analysis, ang etherification reaction process sa cellulose mas klarong masabtan kung ang stirring reactor gigamit isip etherification reaction equipment.

Dinhi, gisusi ang infrared spectra ug X-ray diffraction spectra. Ang reaksyon sa etherification sa CMC ug HEC gihimo sa usa ka stirred reactor ubos sa mga kondisyon sa reaksyon nga gihulagway sa ibabaw.

Ang pag-analisa sa infrared spectrum nagpakita nga ang reaksyon sa etheration sa CMC ug HEC kanunay nga nagbag-o sa pagpalawig sa oras sa reaksyon, lahi ang lebel sa pagpuli.

Pinaagi sa pag-analisa sa X-ray diffraction pattern, ang crystallinity sa CMC ug HEC lagmit nga zero sa pagpalawig sa oras sa reaksyon, nga nagpaila nga ang proseso sa dekristalisasyon sa batakan natuman sa yugto sa alkalization ug ang yugto sa pagpainit sa wala pa ang reaksyon sa etherification sa pino nga gapas. . Busa, ang carboxymethyl ug hydroxyethyl etherification reaktibidad sa refined gapas wala na nag-una restricted sa crystallinity sa refined gapas. Kini may kalabutan sa pagkamatuhup sa etherifying agent. Mapakita nga ang etherification reaction sa CMC ug HEC gihimo gamit ang stirring reactor isip reaction equipment. Ubos sa hatag-as nga speed stirring, kini mao ang mapuslanon sa decrystallization proseso sa refined gapas sa alkaliization yugto ug sa pagpainit yugto sa atubangan sa etherification reaksyon, ug makatabang sa etherification ahente sa motuhop ngadto sa cellulose, aron sa pagpalambo sa etherification reaksyon efficiency ug substitution pagkaparehas. .

Sa konklusyon, kini nga pagtuon nagpasiugda sa impluwensya sa stirring power ug uban pang mga hinungdan sa pagkaepektibo sa reaksyon sa panahon sa proseso sa reaksyon. Busa, ang sugyot niini nga pagtuon gibase sa mosunod nga mga rason: Sa heterogeneous etheration reaction system, ang paggamit sa dako nga bath ratio ug taas nga stirring intensity, ug uban pa, mao ang sukaranan nga mga kondisyon alang sa pag-andam sa gibana-bana nga homogenous cellulose ether nga adunay substituent group pag-apod-apod; Sa usa ka piho nga heterogeneous etheration reaction system, ang high performance cellulose ether nga adunay gibana-bana nga uniporme nga pag-apod-apod sa mga substituents mahimong maandam pinaagi sa paggamit sa stirring reactor isip reaction equipment, nga nagpakita nga ang cellulose ether aqueous solution adunay taas nga transmittance, nga adunay dakong importansya sa pagpalapad sa mga kabtangan. ug mga gimbuhaton sa cellulose ether. Ang makina sa pagmasa gigamit ingon nga kagamitan sa reaksyon aron tun-an ang reaksyon sa etherification sa pino nga gapas. Tungod sa ubos nga stirring intensity, kini dili maayo alang sa penetration sa etherification agent, ug adunay pipila ka mga disadvantages sama sa taas nga proporsyon sa kilid reaksyon ug dili maayo nga distribution uniformity sa etherification substituents.