Etera reago sur celuloza etero

La etera aktiveco de celulozo estis studita per amasa maŝino kaj agitanta reaktoro respektive, kaj hidroksietil -celulozo kaj karboximetil -celulozo estis preparitaj per kloroetanolo kaj monokloroacetika acido respektive. La rezultoj montris, ke la reago de eterifado de celulozo estis efektivigita per agitado de reaktoro sub la kondiĉo de agitado de alta intenseco. Celulozo havas bonan reaktivecon de eterifado, kiu estas pli bona ol la amasa metodo por plibonigi efikecon de eteraĵo kaj plibonigado produktoj.

Ŝlosilvortoj:etera reago; Celulozo;Hidroksietila celulozo; Karboximetila celulozo

En la disvolviĝo de rafinitaj kotonaj celulozaj eteraj produktoj, solventa metodo estas vaste uzata kaj amasigita maŝino estas uzata kiel reaga ekipaĵo. Tamen, kotona celulozo estas ĉefe kunmetita de kristalaj regionoj, kie molekuloj estas aranĝitaj nete kaj proksime. Kiam surgenua maŝino estas uzata kiel reaga ekipaĵo, la surgenua brako de surgenua maŝino estas malrapida dum reago, kaj la rezisto de eterifanta agento por eniri malsamajn tavolojn de celulozo estas granda kaj la rapideco estas malrapida, rezultigante longan reagan tempon, altan proporcion de flanko Reagoj kaj neegala distribuo de anstataŭantaj grupoj sur celulozaj molekulaj ĉenoj.

Kutime la etera reago de celulozo estas heterogena reago ekstere kaj interne. Se ne ekzistas ekstera dinamika ago, eterniga agento malfacilas eniri la kristaligan zonon de celulozo. Kaj per la pretratado de rafinita kotono (kiel uzi fizikajn metodojn por pliigi la surfacon de rafinita kotono), samtempe kun agitada reaktoro por reagaj ekipaĵoj, uzante rapidan agitantan eterfian reagon, laŭ rezonado, celulozo povas forte ŝveliĝi, la ŝvelaĵo De celuloza amorfa areo kaj kristaliga areo tendencas esti konsekvencaj, plibonigi la reagan agadon. La homogena distribuo de celulozaj eteraj anstataŭantoj en heterogena etera reakcia sistemo povas esti atingita pliigante la eksteran agitan potencon. Do estos la estonta disvolva direkto de nia lando disvolvi altkvalitajn celulozajn etherfiajn produktojn kun agitita tipo -reakcia kaldrono kiel reaga ekipaĵo.

1. Eksperimenta Parto

1.1 Rafinita kotona celuloza kruda materialo por testo

Laŭ la malsamaj reagaj ekipaĵoj uzataj en la eksperimento, la pretratadaj metodoj de kotona celulozo estas malsamaj. Kiam la amaso estas uzata kiel la reaga ekipaĵo, la pretratadaj metodoj ankaŭ diferencas. Kiam la amaso estas uzata kiel la reaga ekipaĵo, la kristaleco de la rafinita kotona celulozo uzata estas 43,9%, kaj la averaĝa longo de la rafinita kotona celulozo estas 15 ~ 20mm. La kristaleco de rafinita kotona celulozo estas 32,3% kaj la meza longo de rafinita kotona celulozo estas malpli ol 1mm kiam agitada reaktoro estas uzata kiel reaga ekipaĵo.

1.2 Disvolviĝo de karboximetila celulozo kaj hidroksietila celulozo

La preparado de karboximetil -celulozo kaj hidroksietil -celulozo povas esti efektivigita per uzado de 2L -kneadilo kiel reaga ekipaĵo (la meza rapideco dum reago estas 50R/min) kaj 2L agitrina reaktoro kiel reaga ekipaĵo (la meza rapideco dum reago estas 500R/min).

Dum la reago, ĉiuj krudmaterialoj estas derivitaj de la strikta kvanta reago. La produkto akirita de la reago estas lavita kun W = 95% etanolo, kaj poste sekigita per vakuo por 24h sub la negativa premo de 60 ℃ kaj 0.005MPa. La humida enhavo de la specimeno akirita estas W = 2,7%± 0,3%, kaj la produkta specimeno por analizo estas lavita ĝis la cindra enhavo kun <0,2%.

La preparaj paŝoj de surgenua maŝino kiel reagaj ekipaĵoj estas kiel sekvas:

Etherification Reaction → Produkta Lavado → Sekigado → Rita Granulado → Pakado estas farita en Kneader.

La preparaj paŝoj por agiti reaktoron kiel reagaj ekipaĵoj estas kiel sekvas:

Etherification Reaction → Produkta Lavado → Sekigado kaj Granulado → Pakado estas efektivigita en agitita reaktoro.

Videblas, ke la kneadilo estas uzata kiel reaga ekipaĵo por la preparado de la trajtoj de malalta reakcia efikeco, sekigado kaj muelado de granulado paŝon post paŝo, kaj la kvalito de la produkto multe reduktiĝos en la muelanta procezo.

La trajtoj de la preparada procezo kun agitita reaktoro kiel reagaj ekipaĵoj estas kiel sekvas: alta reakcia efikeco, la produkta granulado ne adoptas la tradician granulan procezan metodon de sekigado kaj muelado, kaj la sekigado kaj granulado estas efektivigitaj samtempe kun La neplenumitaj produktoj post lavado, kaj la produkta kvalito restas senŝanĝa en la seka kaj granulada procezo.

1.3 X-radia difrakta analizo

Analizo de difrakt-radioj estis farita per rigaku D/MAX-3A X-radia difractometro, grafita monokromatoro, θ angulo estis 8 ° ~ 30 °, CUKα-radio, tubo-premo kaj tubo-fluo estis 30kV kaj 30mA.

1.4 Infraruĝa spektra analizo

Spectrum-2000pe FTIR Infrared-spektrometro estis uzata por infraruĝa spektra analizo. Ĉiuj specimenoj por infraruĝa spektra analizo havis pezon de 0,0020g. Ĉi tiuj specimenoj miksiĝis kun 0.1600G KBR respektive, kaj tiam premitaj (kun dikeco de <0.8mm) kaj analizitaj.

1.5 Detekto de Transdono

La transdono estis detektita per spektrofotometro 721. CMC -solvo W = W1% estis metita en 1cm -kolorimetrian pladon ĉe 590nm ondolongo.

1.6 grado de anstataŭa detekto

La HEC -anstataŭa grado de hidroksietil -celulozo estis mezurita per norma kemia analiza metodo. La principo estas, ke HEC povas esti malkomponita per HI -hidroiodato ĉe 123 ℃, kaj la grado de anstataŭigo de HEC povas esti konata per mezurado de la malkomponitaj substancoj etileno kaj etilena ioduro produktita. La grado de anstataŭigo de hidroksmetil -celulozo ankaŭ povas esti testita per normaj kemiaj analizaj metodoj.

2. Rezultoj kaj Diskuto

Du specoj de reakcia kaldrono estas uzataj ĉi tie: unu estas surgenua maŝino kiel reaga ekipaĵo, la alia agitas tipan reagan kaldronon kiel reaga ekipaĵo, en heterogena reagosistemo, alkala kondiĉo kaj alkohola akva solva sistemo, etera reago de rafinita kotona celulozo estas studita. Inter ili, la teknologiaj trajtoj de amasiga maŝino kiel reagaj ekipaĵoj estas: en la reago, la rapideco de la amaso estas malrapida, la reaga tempo estas longa, la proporcio de flankaj reagoj estas alta, la utiliga rapideco de eteriga agento estas malalta, kaj la Uniformeco de anstataŭiga grupa distribuo en eteria reago estas malbona. La esplora procezo nur povas esti limigita al relative mallarĝaj reagaj kondiĉoj. Krome, la alĝustigebleco kaj kontrolebleco de ĉefaj reagaj kondiĉoj (kiel bano -proporcio, alkala koncentriĝo, la rapideco de la brako de la brako) estas tre malriĉaj. Estas malfacile atingi la proksimuman unuformecon de etera reago kaj studi la masan translokigon kaj penetradon de etera reakcia procezo en profundo. La procezaj ecoj de agitada reaktoro kiel reaga ekipaĵo estas: rapida agitada rapideco en reago, rapida reakcia rapideco, alta uzokvanto de eteria agento, unuforma distribuo de eterizaj anstataŭantoj, alĝustigeblaj kaj kontroleblaj ĉefaj reagaj kondiĉoj.

Karboximetil -celuloza CMC estis preparita per amasa reakcia ekipaĵo kaj agitantaj reakciaj reagaj ekipaĵoj respektive. Kiam la amaso estis uzata kiel la reaga ekipaĵo, la agitada intenseco estis malalta kaj la meza rotacio rapideco estis 50r/min. Kiam la agitada reaktoro estis uzata kiel la reaga ekipaĵo, la agitada intenseco estis alta kaj la meza rotacio rapideco 500r/min. Kiam la molara proporcio de monokloroaceta acido al celuloza monosakarido estis 1: 5: 1, la reaga tempo estis 1.5h je 68 ℃. La malpeza transdono de CMC akirita per amasa maŝino estis 98,02% kaj la efikeco de eterifado estis 72% pro la bona permeablo de CM en kloroaceta acida eterifiga agento. Kiam la agitada reaktoro estis uzata kiel la reaga ekipaĵo, la permeablo de la eterifanta agento estis pli bona, la transmittance de CMC estis 99,56%, kaj la eteria reakcia efikeco pliigis al 81%.

Hydroxyethyl -celuloza HEC estis preparita kun amaso kaj agitanta reaktoro kiel reaga ekipaĵo. Kiam kneader estis uzata kiel reaga ekipaĵo, la reaga efikeco de eteria agento estis 47% kaj akva solvebleco estis malbona kiam la permeablo de kloroetila alkohola eterizanta agento estis malriĉa kaj la molara proporcio de kloroetanolo al celuloza monosakarido estis 3: 1 je 60 ℃ por 4h . Nur kiam la molara rilatumo de kloroetanolo al celulozaj monosakaridoj estas 6: 1, ĉu la produktoj kun bona akva solvebleco povas formiĝi. Kiam la agitada reaktoro estis uzata kiel la reaga ekipaĵo, la permeablo de kloroetila alkohola eterifiga agento fariĝis pli bona je 68 ℃ dum 4h. Kiam la molara proporcio de kloroetanolo al celuloza monosakarido estis 3: 1, la rezulta HEC havis pli bonan akvan solubilecon, kaj la efikeco de la reakcia eterifado pliiĝis al 66%.

La reakcia efikeco kaj reakcia rapideco de la eteria agento kloroacetika acido estas multe pli altaj ol tiu de kloroetanolo, kaj la agitada reaktoro kiel eteria reakcia ekipaĵo havas evidentajn avantaĝojn super la kneado, kio multe plibonigas la eterian reakcian efikecon. La alta transmitiveco de CMC ankaŭ nerekte indikas, ke la agitada reaktoro kiel eteria reakcia ekipaĵo povas plibonigi la homogenecon de eteria reago. Ĉi tio estas ĉar la celuloza ĉeno havas tri hidroksilajn grupojn sur ĉiu glukoza-grupa ringo, kaj nur en forte ŝvelinta aŭ dissolvita stato estas ĉiuj el la celulozaj hidroksilaj paroj de eternaj molekuloj. La etera reago de celulozo estas kutime heterogena reago de la ekstero al la interno, precipe en la kristala regiono de celulozo. Kiam la kristala strukturo de celulozo restas sendifekta sen la efiko de ekstera forto, eterniga agento malfacilas eniri la kristalan strukturon, tuŝante la homogenecon de la heterogena reago. Sekve, per pretraktado de la rafinita kotono (kiel ekzemple pliigo de la specifa surfaco de la rafinita kotono), la reaktiveco de la rafinita kotono povas esti plibonigita. En la granda bano-proporcio (etanolo/celulozo aŭ izopropil-alkoholo/celulozo kaj altrapida agitada reago, laŭ la rezonado, la ordo de la celuloza kristaliga zono estos reduktita, ĉi-foje la celulozo povas forte ŝveli, tiel ke la ŝvelaĵo estos malpli. El la amorfa kaj kristala celuloza zono tendencas esti konsekvenca, tial la reaktiveco de amorfa regiono kaj kristala regiono estas simila.

Per infraruĝa spektra analizo kaj X-radia difraktado-analizo, la procezo de reakcia eterifiko de celulozo povas esti komprenata pli vive, kiam agitanta reaktoro estas uzata kiel ekipaĵo de reakcia etherification.

Ĉi tie, infraruĝaj spektroj kaj X-radiaj difraktaj spektroj estis analizitaj. La etera reago de CMC kaj HEC estis efektivigita en agitita reaktoro sub la reagaj kondiĉoj priskribitaj supre.

La infraruĝa spektra analizo montras, ke la etera reago de CMC kaj HEC ŝanĝiĝas regule kun la etendo de reaga tempo, la grado de anstataŭigo estas malsama.

Per la analizo de X-radia difrakta ŝablono, la kristaleco de CMC kaj HEC tendencas al nulo kun la plilongigo de reaga tempo, indikante ke la malĉifrila procezo esence realiĝis en la alkaliga stadio kaj la hejtanta stadio antaŭ la eterifica reago de rafinita kotono . Tial, la karboximetila kaj hidroksietila etera reaktiveco de rafinita kotono ne plu estas ĉefe limigita per la kristaleco de rafinita kotono. Ĝi rilatas al la permeablo de etertiga agento. Povas esti montrite, ke la reago de eterifado de CMC kaj HEC efektiviĝas kun agitada reaktoro kiel reaga ekipaĵo. Sub alta rapideco, ĝi estas utila al la malĉifliga procezo de la rafinita kotono en la alkaliga stadio kaj la hejtada stadio antaŭ eterifica reago, kaj helpas la eterifan agenton penetri en la celulozon, por plibonigi la efikecon de efikeco kaj anstataŭigo de eterificigo kaj anstataŭigo .

Konklude, ĉi tiu studo emfazas la influon de agitada potenco kaj aliaj faktoroj sur la reaga efikeco dum la reaga procezo. Sekve, la propono de ĉi tiu studo baziĝas sur la jenaj kialoj: en la heterogena etherera reakcia sistemo, la uzo de granda baneja rilatumo kaj alta agitada intenseco, ktp., Estas la bazaj kondiĉoj por la preparado de proksimume homogena celuloza etero kun anstataŭanta grupo distribuo; En specifa heterogena etera reakcia sistemo, alta rendimenta celuloza etero kun proksimume unuforma distribuo de anstataŭantoj povas esti preparita per uzado de agitada reaktoro kiel reaga ekipaĵo, kio montras, ke celuloza etero -akva solvo havas altan dissendon, kiu havas grandan signifon por vastigi la propraĵojn kaj funkcioj de celuloza etero. La surgenua maŝino estas uzata kiel reaga ekipaĵo por studi eterifan reagon de rafinita kotono. Pro la malalta agitada intenseco, ĝi ne taŭgas por la penetrado de etera agento, kaj havas iujn malavantaĝojn kiel alta proporcio de flankaj reagoj kaj malbona distribua unuformeco de eterifaj anstataŭantoj.