Abstrakt:For at erstatte den ikke-nedbrydelige polyvinylalkohol (PVA) opslæmning, blev hampstilkcelluloseether-hydroxypropylmethylcellulose fremstillet af hampstilke fra landbrugsaffald og blandet med specifik stivelse for at fremstille opslæmningen. Polyester-bomuld blandet garn T/C65/35 14,7 tex blev dimensioneret, og dets størrelsesevne blev testet. Den optimale fremstillingsproces for hydroxypropylmethylcellulose var som følger: massefraktionen af lud var 35%; kompressionsforholdet for alkalicellulose var 2,4; Væskevolumenforholdet mellem methan og propylenoxid er 7:3; fortyndes med isopropanol; reaktionstrykket er 2 . 0 MPa. Størrelsen fremstillet ved at blande hydroxypropylmethylcellulose og specifik stivelse har lavere COD og er mere miljøvenlig, og alle størrelsesindikatorer kan erstatte PVA-størrelse.
Nøgleord:hamp stilk; hamp stilk cellulose ether; polyvinylalkohol; limning af celluloseether
0.Forord
Kina er et af landene med relativt rige halmressourcer. Afgrødeproduktionen er mere end 700 millioner tons, og udnyttelsesgraden af halm er kun 3% hvert år. En stor mængde halmressourcer er ikke blevet udnyttet. Halm er et rigt naturligt lignocelluloseråmateriale, som kan bruges i foder, gødning, cellulosederivater og andre produkter.
På nuværende tidspunkt er afslibning af spildevandsforurening i tekstilproduktionsprocessen blevet en af de største forureningskilder. Det kemiske iltbehov for PVA er meget højt. Efter at det industrielle spildevand, der produceres af PVA i tryk- og farvningsprocessen, er udledt i floden, vil det hæmme eller endda ødelægge respirationen af akvatiske organismer. Desuden forværrer PVA frigivelsen og migrationen af tungmetaller i sedimenter i vandområder, hvilket forårsager mere alvorlige miljøproblemer. For at udføre forskning i at erstatte PVA med grøn gylle er det nødvendigt ikke kun at opfylde kravene til limningsprocessen, men også at minimere forureningen af vand og luft under limningsprocessen.
I denne undersøgelse blev hampstilkcelluloseether-hydroxypropylmethylcellulose (HPMC) fremstillet af hampstilke fra landbrugsaffald, og dens produktionsproces blev diskuteret. Og bland hydroxypropylmethylcellulose og specifik stivelsesstørrelse som størrelse til limning, sammenlign med PVA-størrelse og diskuter dens limningsydelse.
1. Eksperiment
1 . 1 Materialer og instrumenter
Hamp stilk, Heilongjiang; polyester-bomuld blandet garn T/C65/3514.7 tex; selvfremstillet hamp stilk cellulose ether-hydroxypropyl methylcellulose; FS-101, modificeret stivelse, PVA-1799, PVA-0588, Liaoning Zhongze Group Chaoyang Textile Co., Ltd.; propanol, premium kvalitet; propylenoxid, iseddike, natriumhydroxid, isopropanol, analytisk ren; methylchlorid, højrent nitrogen.
GSH-3L reaktionskedel, JRA-6 digital display magnetisk omrøring vandbad, DHG-9079A elektrisk opvarmning konstant temperatur tørreovn, IKARW-20 overhead mekanisk omrører, ESS-1000 prøvestørrelsesmaskine, YG 061/PC elektronisk enkelt garn styrkemåler, LFY-109B computerstyret garnafslidningstester.
1.2 Fremstilling af hydroxypropylmethylcellulose
1. 2. 1 Forberedelse af alkalifiber
Flæk hampstilken, knus den til 20 masker med en pulveriseringsmaskine, tilsæt hampstilkpulveret til 35 % NaOH vandig opløsning, og læg det i blød ved stuetemperatur i 1 . 5 ~ 2. 0 t. Klem den imprægnerede alkalifiber, så masseforholdet mellem alkali, cellulose og vand er 1,2:1. 2:1.
1. 2. 2 Etherificeringsreaktion
Smid den fremstillede alkalicellulose i reaktionskedlen, tilsæt 100 ml isopropanol som fortyndingsmiddel, tilsæt flydende 140 ml methylchlorid og 60 ml propylenoxid, vakuumer og sæt tryk til 2 . 0 MPa, hæv langsomt temperaturen til 45°C i 1-2 timer og reagere ved 75°C i 1-2 timer for at fremstille hydroxypropylmethylcellulose.
1. 2. 3 Efterbehandling
Juster pH af den etherificerede celluloseether med iseddike til 6 . 5 ~ 7. 5, vasket med propanol tre gange og tørret i en ovn ved 85°C.
1.3 Fremstillingsproces af hydroxypropylmethylcellulose
1. 3. 1 Omdrejningshastighedens indflydelse på fremstillingen af celluloseether
Normalt er etherificeringsreaktionen en heterogen reaktion fra indersiden til indersiden. Hvis der ikke er nogen ekstern kraft, er det vanskeligt for etherificeringsmidlet at komme ind i cellulosens krystallisation, så det er nødvendigt at kombinere etherificeringsmidlet fuldstændigt med cellulosen ved hjælp af omrøring. I denne undersøgelse blev der brugt en højtryks-omrørt reaktor. Efter gentagne forsøg og demonstrationer var den valgte rotationshastighed 240-350 r/min.
1. 3. 2 Virkningen af alkalikoncentration på fremstillingen af celluloseether
Alkali kan ødelægge den kompakte struktur af cellulose for at få den til at svulme, og når hævelsen af det amorfe område og det krystallinske område har tendens til at være konsistent, forløber etherificeringen jævnt. I fremstillingsprocessen af celluloseether har mængden af alkali anvendt i cellulosealkaliseringsprocessen stor indflydelse på etherificeringseffektiviteten af etherificeringsprodukter og graden af substitution af grupper. I fremstillingsprocessen af hydroxypropylmethylcellulose, når koncentrationen af lud stiger, stiger indholdet af methoxylgrupper også; omvendt, når koncentrationen af lud falder, er hydroxypropylmethylcellulose. Baseindholdet større. Indholdet af methoxygruppe er direkte proportional med koncentrationen af lud; indholdet af hydroxypropyl er omvendt proportional med koncentrationen af lud. Massefraktionen af NaOH blev valgt til 35% efter gentagne tests.
1. 3. 3 Virkningen af alkalicellulosepresningsforhold på fremstillingen af celluloseether
Formålet med at presse alkalifiber er at kontrollere vandindholdet i alkalicellulose. Når presseforholdet er for lille, stiger vandindholdet, koncentrationen af lud falder, etherificeringshastigheden falder, etherificeringsmidlet hydrolyseres, og sidereaktionerne stiger. , er foretringseffektiviteten stærkt reduceret. Når presseforholdet er for stort, falder vandindholdet, cellulosen kan ikke kvældes og har ingen reaktivitet, og etherificeringsmidlet kan ikke komme i fuld kontakt med alkalicellulosen, og reaktionen er ujævn. Efter mange tests og pressesammenligninger blev det bestemt, at masseforholdet mellem alkali, vand og cellulose var 1,2:1. 2:1.
1. 3. 4 Temperaturens indvirkning på fremstillingen af celluloseether
I processen med at fremstille hydroxypropylmethylcellulose skal du først kontrollere temperaturen ved 50-60 °C og holde den ved en konstant temperatur i 2 timer. Hydroxypropyleringsreaktionen kan udføres ved ca. 30 ℃, og hydroxypropyleringsreaktionshastigheden stiger meget ved 50 ℃; hæv langsomt temperaturen til 75 ℃, og kontroller temperaturen i 2 timer. Ved 50°C reagerer methyleringsreaktionen næsten ikke, ved 60°C er reaktionshastigheden langsom, og ved 75°C accelereres methyleringsreaktionshastigheden kraftigt.
Fremstillingen af hydroxypropylmethylcellulose med flertrins temperaturkontrol kan ikke kun kontrollere balancen mellem methoxyl- og hydroxypropylgrupper, men også hjælpe med at reducere bivirkninger og efterbehandling og opnå produkter med rimelig struktur.
1. 3. 5 Effekt af doseringsforhold for etherificeringsmiddel på fremstilling af celluloseether
Da hydroxypropylmethylcellulose er en typisk ikke-ionisk blandet ether, er methyl- og hydroxypropylgrupperne substitueret på forskellige hydroxypropylmethylcellulose-makromolekylære kæder, det vil sige forskellige C i hver glucosering-position. På den anden side har fordelingsforholdet mellem methyl og hydroxypropyl større dispersion og tilfældighed. Vandopløseligheden af HPMC er relateret til indholdet af methoxygruppe. Når indholdet af methoxygruppe er lavt, kan det opløses i stærk alkali. Når methoxylindholdet stiger, bliver det mere følsomt over for vandhævelse. Jo højere methoxyindholdet er, jo bedre er vandopløseligheden, og det kan formuleres til opslæmning.
Mængden af etherificerende middel methylchlorid og propylenoxid har direkte indflydelse på indholdet af methoxyl og hydroxypropyl. For at fremstille hydroxypropylmethylcellulose med god vandopløselighed blev væskevolumenforholdet mellem methylchlorid og propylenoxid valgt til 7:3.
1.3.6 Den optimale produktionsproces for hydroxypropylmethylcellulose
Reaktionsudstyret er en højtryks-omrørt reaktor; rotationshastigheden er 240-350 r/min; massefraktionen af lud er 35%; kompressionsforholdet for alkalicellulose er 2,4; Hydroxypropoxylering ved 50°C i 2 timer, methoxylering ved 75°C i 2 timer; etherificeringsmiddel methylchlorid og propylenoxid væskevolumenforhold 7:3; vakuum; tryk 2. 0 MPa; fortyndingsmiddel er isopropanol.
2. Detektion og anvendelse
2.1 SEM af hampcellulose og alkalicellulose
Sammenlignes den ubehandlede hampcellulose og hampcellulosen behandlet med 35% NaOH, kan det tydeligt konstateres, at den alkaliserede cellulose har flere overfladerevner, større overfladeareal, højere aktivitet og lettere foretringsreaktion.
2.2 Infrarød spektroskopibestemmelse
Cellulose ekstraheret fra hampstilke efter behandling og det infrarøde spektrum af HPMC fremstillet af hampstilkcellulose. Blandt dem er det stærke og brede absorptionsbånd ved 3295 cm -1 det strækkende vibrationsabsorptionsbånd for HPMC association hydroxylgruppe, absorptionsbåndet ved 1250 ~ 1460 cm -1 er absorptionsbåndet for CH, CH2 og CH3, og absorptionen båndet ved 1600 cm -1 er absorptionsbåndet for vand i polymerabsorptionsbåndet. Absorptionsbåndet ved 1025 cm -1 er absorptionsbåndet for C — O — C i polymeren.
2.3 Viskositetsbestemmelse
Tag den forberedte prøve af cannabisstilkcelluloseether og tilsæt den til et bægerglas for at forberede en 2% vandig opløsning, omrør den grundigt, mål dens viskositet og viskositetsstabilitet med et viskosimeter, og mål den gennemsnitlige viskositet 3 gange. Viskositeten af den fremstillede cannabisstilkcelluloseetherprøve var 11 µm. 8 mPa·s.
2.4 Anvendelse af dimensionering
2.4.1 Gyllekonfiguration
Opslæmningen blev fremstillet i 1000 ml af en opslæmning med en massefraktion på 3,5 %, omrørt jævnt med en blander og derefter anbragt i et vandbad og opvarmet til 95°C i 1 time. Bemærk samtidig, at pulpkogningsbeholderen skal forsegles godt for at forhindre, at koncentrationen af gyllen stiger på grund af vandfordampning.
2.4.2 Gylleformulering pH, blandbarhed og COD
Bland hydroxypropylmethylcellulose og specifik stivelsesstørrelse for at forberede opslæmning (1#~4#), og sammenlign med PVA-formelopslæmning (0#) for at analysere pH, blandbarhed og COD. Det blandede polyester-bomuldsgarn T/C65/3514.7 tex blev dimensioneret på ESS1000 prøvelimningsmaskinen, og dets limningsydelse blev analyseret.
Det kan ses, at den hjemmelavede hampstilkcelluloseether og specifik stivelsesstørrelse 3 # er den optimale størrelsesformulering: 25% hampstilkcelluloseether, 65% modificeret stivelse og 10% FS-101.
Alle størrelsesdata er sammenlignelige med størrelsesdataene for PVA-størrelse, hvilket indikerer, at den blandede størrelse af hydroxypropylmethylcellulose og specifik stivelse har god limningsydelse; dens pH er tættere på neutral; hydroxypropylmethylcellulose og specifik stivelse COD (17459,2 mg/L) for den specifikke stivelsesblandingsstørrelse var signifikant lavere end PVA-størrelsen (26448,0 mg/L), og miljøbeskyttelsespræstationen var god.
3. Konklusion
Den optimale produktionsproces til fremstilling af hampestængelcellulose ether-hydroxypropylmethylcellulose til limning er som følger: en højtryks-omrørt reaktor med en omdrejningshastighed på 240-350 r/min, en massefraktion af lud på 35% og et kompressionsforhold af alkalicellulose 2.4, methyleringstemperaturen er 75 ℃, og hydroxypropyleringstemperaturen er 50 ℃, hver holdt i 2 timer, væskevolumenforholdet mellem methylchlorid og propylenoxid er 7:3, vakuum, reaktionstrykket er 2,0 MPa, isopropanol er fortyndingsmidlet.
Hampstængelcelluloseether blev brugt til at erstatte PVA-størrelse til limning, og det optimale størrelsesforhold var: 25% hampstilkcelluloseether, 65% modificeret stivelse og 10% FS-101. Gyllens pH er 6,5, og COD (17459,2 mg/L) er betydeligt lavere end PVA-gyllen (26448,0 mg/L), hvilket viser god miljøpræstation.
Hampestængelcelluloseether blev brugt til limning i stedet for PVA-størrelse til limning af det blandede polyester-bomuldsgarn T/C 65/3514.7tex. Størrelsesindekset er tilsvarende. Den nye hampestængel cellulose ether og modificeret stivelse blandet størrelse kan erstatte PVA størrelse.
Indlægstid: 20-2-2023