Deunydd hynod amsugnol o ether seliwlos

Astudiwyd y broses a pherfformiad cynnyrch cellwlos carboxymethyl wedi'i gysylltu gan N, N-methylenebisacrylamide i baratoi resin superabsorbent, a thrafodwyd crynodiad alcali, faint o asiant traws-gysylltu, etheriad alcali, a thoddydd. Effaith dos ar berfformiad amsugno dŵr y cynnyrch. Esbonnir mecanwaith arsugniad y resin sy'n amsugno dŵr i ddŵr. Mae astudiaethau wedi dangos bod gwerth cadw dŵr (WRV) y cynnyrch hwn yn cyrraedd 114ml/g.

Geiriau allweddol:ether cellwlos; methylenebisacrylamide; paratoadau

1、Cyflwyniad

Mae resin superabsorbent yn ddeunydd polymer gyda grwpiau hydroffilig cryf a rhywfaint o groeslinio. Mae gan ddeunyddiau cyffredin sy'n amsugno dŵr fel papur, cotwm a chywarch gyfradd amsugno dŵr isel a chynhwysedd cadw dŵr gwael, tra gall resinau uwch-amsugnol amsugno dŵr ddwsinau o weithiau eu pwysau eu hunain, ac ni fydd y gel a ffurfiwyd ar ôl amsugno dŵr yn dadhydradu hyd yn oed gyda phwysau bach. Capasiti cadw dŵr rhagorol. Nid yw'n hydawdd mewn dŵr nac mewn toddyddion organig.

Mae nifer fawr o grwpiau hydrocsyl, grwpiau carboxyl ac ïonau hydrad sodiwm ar gadwyn foleciwlaidd y deunydd hynod amsugnol wedi'i wneud o seliwlos. Ar ôl amsugno dŵr, mae'r dŵr wedi'i amgylchynu gan rwydwaith macromoleciwlaidd hydroffilig a gellir ei gadw o dan bwysau allanol. Pan fydd dŵr yn moistens y resin arsugniad, mae haen o bilen lled-athraidd yn cael ei ffurfio rhwng y resin a'r dŵr. Oherwydd y crynodiad uchel o ïonau symudol (Na+) yn y resin sy'n amsugno dŵr, yn ôl Donnan'S egwyddor ecwilibriwm, gall y gwahaniaeth crynodiad ïon hwn achosi pwysau osmotig. Yn wael, gan ffurfio pŵer gwan moistening a chwyddo, mae dŵr yn mynd trwy'r haen hon o bilen lled-athraidd ac yn cyfuno â grwpiau hydroffilig ac ïonau ar macromoleciwlau'r resin superabsorbent, gan leihau crynodiad yr ïonau symudol, a thrwy hynny dangos amsugno dŵr uchel a chwyddo. Mae'r broses arsugniad hon yn parhau nes bod y gwahaniaeth pwysau osmotig a achosir gan y gwahaniaeth yng nghrynodiad ïonau symudol yn hafal i'r gwrthwynebiad i ehangu pellach a achosir gan rym cydlynol rhwydwaith moleciwlaidd y resin polymer. Manteision resin superabsorbent a baratoir o seliwlos yw: cyfradd amsugno dŵr cymedrol, cyflymder amsugno dŵr cyflym, ymwrthedd dŵr halen da, nad yw'n wenwynig, yn hawdd ei addasu gwerth pH, ​​gellir ei ddiraddio o ran ei natur, a chost isel, felly mae ganddo eang ystod y defnyddiau. Gellir ei ddefnyddio fel asiant blocio dŵr, cyflyrydd pridd, ac asiant cadw dŵr mewn diwydiant ac amaethyddiaeth. Yn ogystal, mae ganddo ragolygon datblygu a chymhwyso da mewn iechyd, bwyd, microbioleg a meddygaeth.

2. Rhan arbrofol

2.1 Egwyddor Arbrofol

Mae paratoi resin superabsorbent ffibr cotwm yn bennaf i ffurfio strwythur traws-gysylltiedig gyda graddfa isel o amnewid ar y croen ffibr. Traws-gysylltu i gyfansoddion sydd yn gyffredinol â dau grwpiau swyddogaethol adweithiol neu fwy. Mae'r grwpiau swyddogaethol sy'n gallu croesgysylltu yn cynnwys finyl, hydrocsyl, carboxyl, amide, asid clorid, ocsirane, nitrile, ac ati. Mae cymhareb amsugno dŵr resinau superabsorbent a baratowyd â gwahanol gyfryngau traws-gysylltu yn wahanol. Yn yr arbrawf hwn, defnyddir N, N-methylenebisacrylamide fel asiant traws-gysylltu, gan gynnwys y camau canlynol:

(1) Mae seliwlos (RCELL) yn adweithio â hydoddiant alcalïaidd i gynhyrchu seliwlos alcali, ac mae adwaith alcalization seliwlos yn adwaith ecsothermig cyflym. Mae gostwng y tymheredd yn ffafriol i ffurfio ffibrau alcali a gall atal eu hydrolysis. Gall ychwanegu alcoholau gynyddu anhwylder seliwlos, sy'n fuddiol i alcalization ac etheriad dilynol.

Rcelloh+NaOH→Rcellona+h2o

(2) Mae cellwlos alcali ac asid monocloroacetig yn cynhyrchu seliwlos sodiwm carboxymethyl, ac mae'r adwaith etherification yn perthyn i'r adwaith amnewid niwcleoffilig:

Rcellona+clch2coona→Rcelloch2coona+NaCl

(3) N, N-methylenebisacrylamide wedi'i groes-gysylltu i gael resin hynod amsugnol. Oherwydd bod nifer fawr o grwpiau hydrocsyl o hyd ar gadwyn foleciwlaidd ffibr carboxymethyl, gellir i ïoneiddio grŵp hydrocsyl seliwlos ac ionization y bond dwbl acryloyl ar gadwyn foleciwlaidd N, n-methylenebisacrylamide gael ei sbarduno o dan y weithred o gatalysis alcali, ac yna'n croes-gysylltu rhwng cadwyni moleciwlaidd seliwlos yn digwydd trwy anwedd Michael, ac yn cael ei gyfnewid â phroton ar unwaith i ddod yn resin superabsorbent seliwlos anhydawdd dŵr.

2.2 Deunyddiau ac offerynnau crai

Deunyddiau crai: cotwm amsugnol (wedi'i dorri'n leinin), sodiwm hydrocsid, asid monocloroacetig, N, N-methylenebisacrylamide, ethanol absoliwt, aseton.

Offerynnau: fflasg tri gwddf, troi trydan, cyddwysydd adlif, fflasg hidlo sugno, twndis Buchner, popty sychu gwactod, pwmp gwactod dŵr sy'n cylchredeg.

2.3 Dull Paratoi

2.3.1 alcalineiddio

Ychwanegwch 1 g o gotwm amsugnol i'r botel tair gwddf, yna ychwanegwch swm penodol o doddiant sodiwm hydrocsid ac ethanol absoliwt, cadwch y tymheredd o dan dymheredd yr ystafell, a'i droi am ychydig.

2.3.2 Etherification

Ychwanegwch swm penodol o asid cloroacetig a'i droi am 1h.

2.3.2 croeslinio

Yng ngham diweddarach etherification, ychwanegwyd n, n-methylenebisacrylamide yn gymesur â chynnal croesgysylltu, a'i droi ar dymheredd yr ystafell am 2 awr.

2.3.4 ôl-brosesu

Defnyddiwch asid asetig rhewlifol i addasu'r gwerth pH i 7, golchi'r halen ag ethanol, golchwch y dŵr ag aseton i ffwrdd, hidlo gyda sugno, a gwactod yn sych am 4 awr (ar oddeutu 60°C, gradd gwactod 8.8kpa) i gael cynnyrch ffilament cotwm gwyn.

2.4 Profi Dadansoddol

Mae'r gyfradd amsugno dŵr (WRV) yn cael ei phennu trwy warchae, hynny yw, ychwanegir 1g o'r cynnyrch (g) at bicer sy'n cynnwys 100ml o ddŵr distyll (V1), wedi'i socian am 24 awr, wedi'i hidlo trwy sgrin ddur gwrthstaen 200-rhwyll , a chasglir y dŵr ar waelod y sgrin (V2). Mae'r fformiwla gyfrifo fel a ganlyn: WRV = (V1-V2)/G..

3. Canlyniadau a thrafodaeth

3.1 Dewis amodau adweithio alcalization

Yn y broses o gynhyrchu seliwlos alcali trwy weithred ffibr cotwm ac hydoddiant alcalïaidd, mae'r amodau proses yn cael effaith sylweddol ar berfformiad y cynnyrch. Mae yna lawer o ffactorau yn yr adwaith alcalization. Er hwylustod arsylwi, mabwysiadir y dull dylunio arbrawf orthogonal.

Amodau eraill: Y toddydd yw 20ml o ethanol absoliwt, cymhareb alcali i asiant etherifying (mol/md) yw 3: 1, a'r asiant croeslinio yw 0.05g.

Mae'r canlyniadau arbrofol yn dangos: Perthynas gynradd ac eilaidd: c> a> b, y gymhareb orau: a3b3c3. Crynodiad Lye yw'r ffactor pwysicaf yn yr adwaith alcalization. Mae'r crynodiad uchel o lye yn ffafriol i ffurfio seliwlos alcali. Fodd bynnag, dylid nodi po uchaf yw crynodiad Lye, y mwyaf yw cynnwys halen y resin superabsorbent a baratowyd. Felly, wrth olchi'r halen ag ethanol, golchwch ef sawl gwaith i sicrhau bod yr halen yn y cynnyrch yn cael ei dynnu, er mwyn peidio ag effeithio ar gapasiti amsugno dŵr y cynnyrch.

3.2 Effaith dos asiant croeslinio ar gynnyrch WRV

Yr amodau arbrofol yw: 20ml o ethanol absoliwt, cymhareb 2.3: 1 o alcali i asiant etherification, 20ml o lye, a 90 munud o alcalization.

Dangosodd y canlyniadau fod maint yr asiant traws-gysylltu yn effeithio ar raddau traws-gysylltu CMC-NA. Mae traws-gysylltu gormodol yn arwain at strwythur rhwydwaith tynn yn y gofod cynnyrch, sy'n cael ei nodweddu gan gyfradd amsugno dŵr isel ac hydwythedd gwael ar ôl amsugno dŵr; Pan fydd maint yr asiant traws-gysylltu yn fach, mae'r traws-gysylltu yn anghyflawn, ac mae cynhyrchion sy'n hydoddi mewn dŵr, sydd hefyd yn effeithio ar y gyfradd amsugno dŵr. Pan fydd maint yr asiant traws-gysylltu yn llai na 0.06g, mae'r gyfradd amsugno dŵr yn cynyddu gyda'r cynnydd yn faint o asiant traws-gysylltu, pan fydd maint yr asiant traws-gysylltu yn fwy na 0.06G, mae'r gyfradd amsugno dŵr yn gostwng gyda faint o asiant traws-gysylltu. Felly, mae'r dos o asiant croeslinio tua 6% o'r màs ffibr cotwm.

3.3 Effaith Amodau Etherification ar WRV Cynnyrch

Yr amodau arbrofol yw: crynodiad alcali 40%; Cyfrol Alcali 20ml; ethanol absoliwt 20ml; dos asiant traws-gysylltu 0.06g; alcalization 90 munud.

O'r fformiwla adweithio cemegol, dylai'r gymhareb alcali-ether (NaOH: CICH2-COOH) fod yn 2: 1, ond mae'r swm gwirioneddol o alcali a ddefnyddir yn fwy na'r gymhareb hon, oherwydd mae'n rhaid gwarantu crynodiad alcali rhydd penodol yn y system adweithio , oherwydd: mae rhai crynodiad uwch o sylfaen rydd yn ffafriol i gwblhau'r adwaith alcalization; Rhaid cynnal yr adwaith traws-gysylltu o dan amodau alcalïaidd; Mae rhai ymatebion ochr yn bwyta alcali. Fodd bynnag, os ychwanegir maint yr alcali yn ormodol, bydd y ffibr alcali yn cael ei ddiraddio'n ddifrifol, ac ar yr un pryd, bydd effeithlonrwydd yr asiant etherification yn cael ei leihau. Mae arbrofion yn dangos bod cymhareb alcali i ether tua 2.5: 1.

3.4 Dylanwad Swm Toddydd

Yr amodau arbrofol yw: crynodiad alcali 40%; dos alcali 20ml; cymhareb alcali-ether 2.5: 1; dos asiant traws-gysylltu 0.06G, alcalization 90 munud.

Mae'r ethanol anhydrus toddydd yn chwarae rôl gwasgaru, homogeneiddio a chynnal cyflwr slyri y system, sy'n fuddiol i wasgaru a throsglwyddo'r gwres a ryddhawyd wrth ffurfio seliwlos alcali, a gall leihau adwaith hydrolysis cellwlos alcali, a thrwy hynny gael unffurf cellwlos. Fodd bynnag, os bydd maint yr alcohol a ychwanegir yn ormod, bydd yr alcali a'r sodiwm monocloroacetate yn hydoddi ynddo, bydd crynodiad yr adweithyddion yn gostwng, bydd y gyfradd adweithio yn gostwng, a bydd hefyd yn cael effaith andwyol ar y croeslinio dilynol. Pan fydd maint yr ethanol absoliwt yn 20ml, mae'r gwerth WRV yn fawr.

I grynhoi, yr amodau mwyaf addas ar gyfer paratoi resin superabsorbent o seliwlos carboxymethyl cotwm amsugnol ac etherified wedi'i groes-gysylltu gan N, N-methylenebisacrylamide yw: crynodiad alcali 40%, 20ml di-doddydd ac ethanol, y ratio, y ratio o alkalal. yw 2.5: 1, a'r dos o asiant croeslinio yw 0.06g (6% o faint o linynnau cotwm).