Deunydd Amsugnol Gwych o Ether Cellwlos

Astudiwyd proses a pherfformiad cynnyrch cellwlos carboxymethyl traws-gysylltu gan N, N-methylenebisacrylamide i baratoi resin superabsorbent, a thrafodwyd crynodiad alcali, faint o asiant trawsgysylltu, etherification alcali, a thoddydd. Effaith dos ar berfformiad amsugno dŵr y cynnyrch. Eglurir 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 seliwlos; methylenebisacrylamide; paratoi

1、Rhagymadrodd

Mae resin superabsorbent yn ddeunydd polymer gyda grwpiau hydroffilig cryf a rhywfaint o groesgysylltu. Mae gan ddeunyddiau amsugno dŵr cyffredin fel papur, cotwm, a chywarch gyfradd amsugno dŵr isel a gallu cadw dŵr gwael, tra gall resinau 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. Gallu cadw dŵr rhagorol. Nid yw'n hydawdd mewn dŵr nac mewn toddyddion organig.

Mae yna nifer fawr o grwpiau hydroxyl, grwpiau carboxyl ac ïonau hydrad sodiwm ar gadwyn moleciwlaidd y deunydd amsugnol super a wneir o seliwlos. Ar ôl amsugno dŵr, mae'r dŵr wedi'i amgylchynu gan rwydwaith macromoleciwlaidd hydroffilig a gellir ei gadw dan bwysau allanol. Pan fydd dŵr yn lleithio'r 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 lleithio 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 ïonau symudol, a thrwy hynny ddangos amsugno dŵr uchel a chwyddo. Mae'r broses arsugniad hon yn parhau nes bod y gwahaniaeth pwysedd osmotig a achosir gan y gwahaniaeth yn y crynodiad o ïonau symudol yn hafal i'r ymwrthedd i ehangu pellach a achosir gan rym cydlynol rhwydwaith moleciwlaidd y resin polymer. Manteision resin superabsorbent a baratowyd o seliwlos yw: cyfradd amsugno dŵr cymedrol, cyflymder amsugno dŵr cyflym, ymwrthedd dŵr halen da, nad yw'n wenwynig, yn hawdd i'w addasu gwerth pH, ​​gellir ei ddiraddio mewn natur, a chost isel, felly mae ganddo ystod eang. ystod o ddefnyddiau. 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 gradd isel o amnewid ar y croen ffibr. Croesgysylltu â chyfansoddion sydd â dau neu fwy o grwpiau gweithredol adweithiol yn gyffredinol. Mae'r grwpiau swyddogaethol sy'n gallu croesgysylltu yn cynnwys finyl, hydrocsyl, carboxyl, amid, asid clorid, oxirane, nitrile, ac ati. Mae'r gymhareb amsugno dŵr o resinau superamsugnol a baratowyd gyda gwahanol gyfryngau trawsgysylltu yn wahanol. Yn yr arbrawf hwn, defnyddir N, N-methylenebisacrylamide fel asiant trawsgysylltu, gan gynnwys y camau canlynol:

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

RcellOH+NaOH→RcellONa+H2O

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

RcellONa+ClCH2COONa→RcellOCH2COONa+NaCl

(3) N, N-methylenebisacrylamide croes-gysylltu i gael resin amsugnol super. Oherwydd bod yna nifer fawr o grwpiau hydroxyl o hyd ar y gadwyn moleciwlaidd o ffibr carboxymethyl, gall ionization y grŵp hydroxyl o seliwlos ac ionization y bond dwbl acryloyl ar y gadwyn moleciwlaidd o N, N-methylenebisacrylamide gael ei sbarduno o dan y weithred o gatalysis alcali, ac yna Traws-gysylltu rhwng cadwyni moleciwlaidd cellwlos yn digwydd drwy Michael anwedd, ac yn syth yn cael cyfnewid proton gyda dŵr i ddod yn resin superamsugnol cellwlos dŵr-anhydawdd.

2.2 Deunyddiau crai ac offerynnau

Deunyddiau crai: cotwm amsugnol (wedi'i dorri'n linters), 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 dan wactod, 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 hydoddiant sodiwm hydrocsid ac ethanol absoliwt, cadwch y tymheredd yn is na thymheredd yr ystafell, a'i droi am ychydig.

2.3.2 Etherification

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

2.3.2 Croesgysylltu

Yn ystod cam diweddarach yr etherification, ychwanegwyd N,N-methylenebisacrylamide yn gymesur i gynnal croesgysylltu, a'i droi ar dymheredd ystafell am 2 awr.

2.3.4 Ôl-brosesu

Defnyddiwch asid asetig rhewlifol i addasu'r gwerth pH i 7, golchwch yr halen ag ethanol, golchwch y dŵr ag aseton, hidlwch â sugnedd, a sychwch y llwch am 4 awr (tua 60).°C, gradd gwactod 8.8kPa) i gael cynnyrch ffilament cotwm gwyn.

2.4 Profion dadansoddol

Mae'r gyfradd amsugno dŵr (WRV) yn cael ei bennu trwy ridyllu, hynny yw, mae 1g o'r cynnyrch (G) yn cael ei ychwanegu at ficer sy'n cynnwys 100ml o ddŵr distyll (V1), wedi'i socian am 24 awr, wedi'i hidlo trwy sgrin ddur di-staen 200-rhwyll , ac mae'r dŵr ar waelod y sgrin yn cael ei gasglu (V2). Mae'r fformiwla gyfrifo fel a ganlyn: WRV=(V1-V2)/G.

3. Canlyniadau a thrafodaeth

3.1 Dewis amodau adwaith alkalization

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

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

Mae canlyniadau'r arbrawf yn dangos bod: perthynas gynradd ac eilaidd: C>A>B, y gymhareb orau: A3B3C3. Crynodiad y lye yw'r ffactor pwysicaf yn yr adwaith alkalization. Mae'r crynodiad uchel o lye yn ffafriol i ffurfio cellwlos alcali. Fodd bynnag, dylid nodi po uchaf yw'r crynodiad o lye, y mwyaf yw cynnwys halen y resin superamsugnol a baratowyd. Felly, wrth olchi'r halen gydag 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 croesgysylltu ar WRV cynnyrch

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

Dangosodd y canlyniadau fod swm yr asiant trawsgysylltu yn effeithio ar radd trawsgysylltu CMC-Na. Mae croesgysylltu gormodol yn arwain at strwythur rhwydwaith tynn yn y gofod cynnyrch, a nodweddir gan gyfradd amsugno dŵr isel ac elastigedd gwael ar ôl amsugno dŵr; pan fo swm yr asiant trawsgysylltu yn fach, mae'r croesgysylltu yn anghyflawn, ac mae cynhyrchion sy'n hydoddi mewn dŵr, sydd hefyd yn effeithio ar y gyfradd amsugno dŵr. Pan fo swm yr asiant croesgysylltu yn llai na 0.06g, mae'r gyfradd amsugno dŵr yn cynyddu gyda chynnydd yn y swm o asiant trawsgysylltu, pan fydd swm yr asiant trawsgysylltu yn fwy na 0.06g, mae'r gyfradd amsugno dŵr yn gostwng gyda faint o asiant trawsgysylltu. Felly, mae dos yr asiant croesgysylltu tua 6% o'r màs ffibr cotwm.

3.3 Effaith amodau etherification ar WRV cynnyrch

Yr amodau arbrofol yw: crynodiad alcali 40%; cyfaint alcali 20ml; ethanol absoliwt 20ml; dos asiant croesgysylltu 0.06g; alkalization 90 munud.

O'r fformiwla adwaith 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 rhaid gwarantu crynodiad alcali am ddim penodol yn y system adwaith. , oherwydd: penodol Mae crynodiad uwch o sylfaen rhydd yn ffafriol i gwblhau'r adwaith alkalization; rhaid cynnal yr adwaith trawsgysylltu o dan amodau alcalïaidd; mae rhai adweithiau ochr yn defnyddio alcali. Fodd bynnag, os yw swm yr alcali yn cael ei ychwanegu'n 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 y gymhareb o alcali i ether tua 2.5:1.

3.4 Dylanwad swm y toddydd

Yr amodau arbrofol yw: crynodiad alcali 40%; dos alcali 20ml; cymhareb alcali-ether 2.5:1; dos asiant trawsgysylltu 0.06g, alkalization 90min.

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

I grynhoi, yr amodau mwyaf addas ar gyfer paratoi resin superabsorbent o alcalin cotwm amsugnol ac etherified cellwlos carboxymethyl traws-gysylltu gan N, N-methylenebisacrylamide yw: crynodiad alcali 40%, di-hydoddydd 20ml o ddŵr ac ethanol, y gymhareb o alcali i ether yw 2.5:1, a dos yr asiant croesgysylltu yw 0.06g (6% o faint o linteri cotwm).