Eterigreago sur celuloza etero

La eteriga agado de celulozo estis studita per knedmaŝino kaj kirlreaktoro respektive, kaj hidroksietilcelulozo kaj karboksimetilcelulozo estis preparitaj per kloroetanolo kaj monokloroaceta acido respektive. La rezultoj montris, ke la eteriga reago de celulozo estis efektivigita per kirlado de reaktoro sub la kondiĉo de alta intenseca agitado. Celulozo havas bonan eterifikan reagemon, kio estas pli bona ol la knedila metodo por plibonigi eterigan efikecon kaj plifortigi la luman transdonon de la produkto en akva solvaĵo.) Tial, plibonigi la movan intensecon de la reagprocezo estas pli bona maniero disvolvi anstataŭantan homogenan celulozan eterigon. produktoj.

Ŝlosilvortoj:eteriga reago; Celulozo;Hidroksietilcelulozo; Karboksmetilcelulozo

En la disvolviĝo de rafinitaj kotonaj celulozaj eteroj, solva metodo estas vaste uzata kaj knedimaŝino estas uzata kiel reakcia ekipaĵo. Tamen, kotoncelulozo estas plejparte kunmetita de kristalaj regionoj kie molekuloj estas aranĝitaj bonorde kaj proksime. Kiam knedmaŝino estas uzata kiel reakcia ekipaĵo, la kneda brako de knedmaŝino estas malrapida dum reago, kaj la rezisto de eteriganta agento por eniri malsamajn tavolojn de celulozo estas granda kaj la rapideco estas malrapida, rezultigante longan reagtempon, altan proporcion de flanko. reagoj kaj neegala distribuo de substituentgrupoj sur celulozaj molekulaj ĉenoj.

Kutime la eteriga reago de celulozo estas heterogena reago ekstere kaj interne. Se ne ekzistas ekstera dinamika ago, eteriganta agento malfacilas eniri la kristaligan zonon de celulozo. Kaj per la pretraktado de rafinita kotono (kiel ekzemple uzi fizikajn metodojn por pliigi la surfacon de rafinita kotono), samtempe kun kiriĝanta reaktoro por reakcia ekipaĵo, uzante rapidan kirantan eterigitan reagon, laŭ rezonado, celulozo povas forte ŝveliĝi, la ŝvelaĵo. de celulozo amorfa areo kaj kristaliĝo areo inklinas esti konsekvenca, plibonigi la reago aktiveco. La homogena distribuo de celulozaj etersubstituantoj en heterogena eteriga reagsistemo povas esti atingita per pliigo de la ekstera movoforto. Do ĝi estos la estonta disvolva direkto de nia lando evoluigi altkvalitajn celulozajn eterifikajn produktojn kun kirlita tipo reagkaldrono kiel reago-ekipaĵo.

1. Eksperimenta parto

1.1 Rafinita kotono-celuloza kruda materialo por testo

Laŭ la malsamaj reakciaj ekipaĵoj uzataj en la eksperimento, la antaŭtraktadaj metodoj de kotoncelulozo estas malsamaj. Kiam la knedilo estas uzata kiel reakcia ekipaĵo, ankaŭ la antaŭtraktaj metodoj estas malsamaj. Kiam la knedilo estas uzata kiel la reaga ekipaĵo, la kristaleco de la rafinita kotono-celulozo uzata estas 43,9%, kaj la averaĝa longo de la rafinita koton-celulozo estas 15 ~ 20mm. La kristaleco de rafinita koton-celulozo estas 32.3% kaj la averaĝa longo de rafinita koton-celulozo estas malpli ol 1mm kiam la reaktoro estas uzata kiel reakcia ekipaĵo.

1.2 Evoluo de karboksimetilcelulozo kaj hidroksietilcelulozo

La preparado de karboksimetil-celulozo kaj hidroksietil-celulozo povas esti efektivigita per uzado de 2L knedilo kiel reago-ekipaĵo (la averaĝa rapido dum reago estas 50r/min) kaj 2L-moviĝa reaktoro kiel reakcipo (la averaĝa rapideco dum reago estas 500r/min).

Dum la reago, ĉiuj krudaĵoj estas derivitaj de la strikta kvanta reago. La produkto akirita de la reago estas lavata per w = 95% etanolo, kaj poste sekigita per vakuo dum 24 horoj sub la negativa premo de 60℃ kaj 0.005mpa. La humideca enhavo de la specimeno akirita estas w=2.7%±0.3%, kaj la produkto specimeno por analizo estas lavita ĝis la cindroenhavo w <0.2%.

La preparaj paŝoj de knedmaŝino kiel reakcia ekipaĵo estas jenaj:

Eterifika reago → produkta lavado → sekigado → kradrita granulado → pakado estas efektivigita en knedilo.

La preparpaŝoj de reaktoro kiel reakcia ekipaĵo estas kiel sekvas:

Eteriga reago → produkta lavado → sekigado kaj granulado → pakado estas efektivigita en kirlita reaktoro.

Oni povas vidi, ke la knedilo estas uzata kiel reakcia ekipaĵo por la preparado de la karakterizaĵoj de malalta reakcia efikeco, sekigado kaj muelado de granulado paŝo post paŝo, kaj la kvalito de la produkto multe malpliiĝos en la muelanta procezo.

La karakterizaĵoj de la prepara procezo kun kirigita reaktoro kiel reakcia ekipaĵo estas kiel sekvas: alta reakcia efikeco, la produkta granulado ne adoptas la tradician granuladprocezan metodon de sekigado kaj muelado, kaj la sekigado kaj granuladprocezo estas efektivigita samtempe kun la nesekigitaj produktoj post lavado, kaj la produktokvalito restas senŝanĝa en la sekigado kaj granulado.

1.3 Rentgenfota difrakta analizo

Rentgenfota difrakto-analizo estis farita per Rigaku D/max-3A Rentgenfota difraktometro, grafita monokromatoro, Θ Angulo estis 8°~30°, CuKα-radio, tubpremo kaj tubfluo estis 30kV kaj 30mA.

1.4 Analizo de transruĝa spektro

Spectrum-2000PE FTIR infraruĝa spektrometro estis uzita por infraruĝa spektroanalizo. Ĉiuj specimenoj por infraruĝa spektra analizo havis pezon de 0,0020 g. Ĉi tiuj specimenoj estis miksitaj kun 0.1600g KBr, respektive, kaj tiam premitaj (kun dikeco de < 0.8mm) kaj analizitaj.

1.5 Dissendado-detekto

La transmitance estis detektita per 721 spektrofotometro. CMC-solvo w=w1% estis metita en 1cm kolorimetran pladon je 590nm ondolongo.

1.6 Grado de anstataŭiga detekto

La HEC-anstataŭiggrado de hidroksietilcelulozo estis mezurita per norma kemia analizmetodo. La principo estas, ke HEC povas esti malkomponita per HI-hidrojodato je 123℃, kaj la grado de anstataŭigo de HEC povas esti konata per mezurado de la malkomponitaj substancoj etileno kaj etilenjodudo produktitaj. La grado da anstataŭigo de hidroksimetilcelulozo ankaŭ povas esti testita per normaj kemiaj analizmetodoj.

2. Rezultoj kaj diskuto

Du specoj de reakcia kaldrono estas uzataj ĉi tie: unu estas knedmaŝino kiel reagekipaĵo, la alia estas kirltipa reagkaldrono kiel reago-ekipaĵo, en heterogena reakcia sistemo, alkala kondiĉo kaj alkohola akvo solventa sistemo, eteriga reago de rafinita kotono-celulozo estas studata. Inter ili, la teknologiaj karakterizaĵoj de knedmaŝino kiel reakcia ekipaĵo estas: En la reago, la rapideco de la kneda brako estas malrapida, la reakcia tempo estas longa, la proporcio de flankaj reagoj estas alta, la utiliga indico de eteriganta agento estas malalta, kaj la unuformeco de anstataŭiga grupdistribuo en eteriga reago estas malbona. La esplorprocezo povas nur esti limigita al relative mallarĝaj reagkondiĉoj. Krome, la alĝustigebleco kaj kontrolebleco de ĉefaj reakcikondiĉoj (kiel banproporcio, alkala koncentriĝo, knedibrako-rapideco de knedmaŝino) estas tre malbonaj. Estas malfacile atingi la proksimuman unuformecon de eterigreago kaj studi la amastranslokigon kaj penetron de eterigreakcia procezo profunde. La procezaj trajtoj de kiriĝanta reaktoro kiel reakcia ekipaĵo estas: rapida kirlrapideco en reago, rapida reakcia rapideco, alta utiliga indico de eteriganta agento, unuforma distribuado de eterigantaj anstataŭaĵoj, alĝustigeblaj kaj kontroleblaj ĉefaj reakcikondiĉoj.

Carboxymethyl-celulozo CMC estis preparita per knedila reagekipaĵo kaj reakcia reakcia ekipaĵo respektive. Kiam la knedilo estis uzata kiel la reagekipaĵo, la moviĝa intenseco estis malalta kaj la meza rotacia rapideco estis 50r/min. Kiam la reaktoro estis uzata kiel la reakcia ekipaĵo, la mova intenseco estis alta kaj la meza rotacia rapideco estis 500r/min. Kiam la molara proporcio de monokloroaceta acido al celuloza monosakarido estis 1:5:1, la reagtempo estis 1.5h je 68℃. La malpeza transmisio de CMC akirita per knedmaŝino estis 98.02% kaj la eterifika efikeco estis 72% pro la bona permeablo de CM en kloroaceta acida eteriganta agento. Kiam la agitanta reaktoro estis uzata kiel la reagekipaĵo, la permeablo de la eteriganta agento estis pli bona, la transmitance de CMC estis 99.56%, kaj la eteriganta reag efikeco estis pliigita al 81%.

Hidroksietil-celulozo HEC estis preparita per knedilo kaj kirlreaktoro kiel reakipaĵo. Kiam knedilo estis uzata kiel reakcia ekipaĵo, la reakcia efikeco de eteriganta agento estis 47% kaj akvosolvebleco estis malbona kiam la permeablo de kloroetilalkohola eteriganta agento estis malbona kaj la molara proporcio de kloroetanolo al celuloza monosakarido estis 3:1 je 60℃ dum 4 horoj. . Nur kiam la molara proporcio de kloroetanolo al celulozaj monosakaridoj estas 6:1, la produktoj kun bona akvosolvebleco povas esti formitaj. Kiam la reaktoro estis uzata kiel reakcia ekipaĵo, la permeablo de kloroetilalkohola eteriga agento pliboniĝis je 68℃ dum 4 horoj. Kiam la molara proporcio de kloroetanolo al celuloza monosakarido estis 3:1, la rezulta HEC havis pli bonan akvosolveblecon, kaj la eteriga reakcia efikeco estis pliigita al 66%.

La reakcia efikeco kaj reakcia rapideco de la eteriganta agento kloroaceta acido estas multe pli altaj ol tiu de kloroetanolo, kaj la reaktora reaktoro kiel eteriga reakcipo havas evidentajn avantaĝojn super la knedilo, kiu multe plibonigas la eteran reakcian efikecon. La alta transmisiveco de CMC ankaŭ nerekte indikas, ke la reaktoro kiel eteriganta reakcipo povas plibonigi la homogenecon de eteriga reago. Tio estas ĉar la celulozoĉeno havas tri hidroksilgrupojn sur ĉiu glukoz-grupa ringo, kaj nur en forte ŝvelinta aŭ dissolvita ŝtato estas ĉiuj el la celulozaj hidroksilparoj de eteriganta agentmolekuloj alireblaj. La eterigreago de celulozo estas kutime heterogena reago de la ekstero ĝis la interno, precipe en la kristala regiono de celulozo. Kiam la kristala strukturo de celulozo restas nerompita sen la efiko de ekstera forto, eteriganta agento malfacilas eniri la kristalan strukturon, influante la homogenecon de la heterogena reago. Tial, per antaŭtraktado de la rafinita kotono (kiel ekzemple pliigo de la specifa surfaco de la rafinita kotono), la reagemo de la rafinita kotono povas esti plibonigita. En la granda bano-proporcio (etanolo/celulozo aŭ izopropila alkoholo/celulozo kaj altrapida reakcio, laŭ la rezonado, la ordo de la celuloza kristaliĝa zono estos reduktita, en ĉi tiu tempo la celulozo povas forte ŝveliĝi, tiel ke la ŝvelaĵo). de la amorfa kaj kristala celuloza zono tendencas esti konsekvenca, Tiel, la reagemo de amorfa regiono kaj kristala regiono estas simila.

Per transruĝa spektra analizo kaj rentgena difrakto-analizo, la eteriga reagprocezo de celulozo povas esti komprenita pli vive kiam la reaktoro estas uzata kiel eteriga reakcipo.

Ĉi tie, infraruĝaj spektroj kaj Rentgenfotaj difraktospektroj estis analizitaj. La eterigreago de CMC kaj HEC estis efektivigita en kirigita reaktoro sub la reakcikondiĉoj priskribitaj supre.

La transruĝa spektra analizo montras, ke la eteriga reago de CMC kaj HEC regule ŝanĝiĝas kun la plilongigo de reakcia tempo, la grado de anstataŭigo estas malsama.

Tra la analizo de Rentgenfota difraktopadrono, la kristalineco de CMC kaj HEC tendencas al nulo kun la plilongigo de reakcia tempo, indikante ke la malkristaligprocezo estis esence realigita en la alkaligstadio kaj la hejtstadio antaŭ la eteriga reago de rafinita kotono. . Tial, la karboksimetilo kaj hidroksietil-eteriga reagemo de rafinita kotono ne plu estas plejparte limigita de la kristalineco de rafinita kotono. Ĝi rilatas al la permeablo de eteriganta agento. Povas esti montrite, ke la eterigreago de CMC kaj HEC estas efektivigita per kirlreaktoro kiel reakipaĵo. Sub altrapida movo, ĝi estas utila al la malkristaliga procezo de la rafinita kotono en la alkaliga etapo kaj la hejtado antaŭ eteriga reago, kaj helpas la eterigan agenton trapenetri en la celulozon, por plibonigi la eterigan reakcian efikecon kaj anstataŭan unuformecon. .

Konklude, ĉi tiu studo emfazas la influon de movoforto kaj aliaj faktoroj sur la reakcia efikeco dum la reakcia procezo. Sekve, la propono de ĉi tiu studo baziĝas sur la sekvaj kialoj: En la heterogena eteracia reakcia sistemo, la uzo de granda bano-proporcio kaj alta moviĝanta intenseco, ktp., estas la bazaj kondiĉoj por la preparado de proksimume homogena celuloza etero kun substitua grupo. distribuo; En specifa heterogena etera reakcia sistemo, alt-efikeca celuloza etero kun proksimume unuforma distribuo de substituantoj povas esti preparita uzante kirlan reaktoron kiel reagekipaĵon, kio montras, ke celuloza etera akva solvaĵo havas altan transmitance, kio estas de granda signifo por pligrandigi la ecojn. kaj funkcioj de celuloza etero. La knedmaŝino estas uzata kiel reakcia ekipaĵo por studi eterigan reagon de rafinita kotono. Pro la malalta movada intenseco, ĝi ne estas bona por la penetro de eterifika agento, kaj havas kelkajn malavantaĝojn kiel alta proporcio de flankaj reagoj kaj malbona distribua unuformeco de eterifikaj anstataŭaĵoj.