Super Sorba Materialo el Celuloza Etero

Oni studis la procezon kaj produktan agadon de karboksimetil-celulozo kruc-ligita per N, N-metilenbisakrilamido por prepari superabsorban rezinon, kaj oni diskutis pri la koncentriĝo de alkalo, la kvanto de interliga agento, alkala eteriĝo kaj solvilo. La efiko de dozo sur la akvosorbada agado de la produkto. La adsorba mekanismo de la akvosorbanta rezino al akvo estas klarigita. Studoj montris, ke la akva retenvaloro (WRV) de ĉi tiu produkto atingas 114 ml/g.

Ŝlosilvortoj:celuloza etero; metilenbisakrilamido; preparado

1、Enkonduko

Superabsorba rezino estas polimera materialo kun fortaj hidrofilaj grupoj kaj certa grado da krucligo. Oftaj akvosorbaj materialoj kiel papero, kotono kaj kanabo havas malaltan akvosorbadon kaj malbonan akvoretenkapaciton, dum supersorbaj rezinoj povas sorbi akvon dekduoble sian propran pezon, kaj la ĝelo formita post sorba akvo eĉ ne senhidratiĝos. kun eta premo. Bonega akvo retenkapablo. Ĝi estas nek solvebla en akvo nek en organikaj solviloj.

Estas granda nombro da hidroksilaj grupoj, karboksilaj grupoj kaj natriaj hidrataj jonoj sur la molekula ĉeno de la supersorba materialo farita el celulozo. Post absorbado de akvo, la akvo estas ĉirkaŭita de hidrofila makromolekula reto kaj povas esti retenita sub ekstera premo. Kiam akvo malsekigas la adsorban rezinon, tavolo de duontrapenetrebla membrano formiĝas inter la rezino kaj akvo. Pro la alta koncentriĝo de movaj jonoj (Na+) en la akvosorbanta rezino, laŭ Donnan's ekvilibra principo, ĉi tiu jona koncentriĝo diferenco povas kaŭzi osmozan premon. Malriĉa, formante malsekan kaj ŝvelantan malfortan potencon, akvo pasas tra ĉi tiu tavolo de duonpenetrebla membrano kaj kombinas kun hidrofilaj grupoj kaj jonoj sur la makromolekuloj de la superabsorba rezino, reduktante la koncentriĝon de moveblaj jonoj, tiel montrante altan akvosorbadon kaj ŝvelaĵon. Ĉi tiu adsorbada procezo daŭras ĝis la osmoza premodiferenco kaŭzita de la diferenco en la koncentriĝo de movaj jonoj estas egala al la rezisto al plia ekspansio kaŭzita de la kohezia forto de la molekula reto de la polimerrezino. La avantaĝoj de superabsorba rezino preparita el celulozo estas: modera akvosorbada rapideco, rapida akvosorbada rapideco, bona salakva rezisto, ne-toksa, facile alĝustigebla pH-valoro, povas esti degradita en naturo, kaj malalta kosto, do ĝi havas larĝan. gamo da uzoj. Ĝi povas esti uzata kiel akvobloka agento, grunda klimatizilo kaj akvo retenanta agento en industrio kaj agrikulturo. Krome, ĝi havas bonajn evoluajn kaj aplikajn perspektivojn en sano, manĝaĵo, mikrobiologio kaj medicino.

2. Eksperimenta parto

2.1 Eksperimenta principo

La preparado de kotona fibro superabsorba rezino estas ĉefe formi kruc-ligitan strukturon kun malalta grado de anstataŭigo sur la fibra haŭto. Krucligo al kunmetaĵoj kiuj ĝenerale havas du aŭ pli reaktivajn funkciajn grupojn. La funkciaj grupoj kapablaj je krucligo inkluzivas vinilon, hidroksilon, karboksilon, amidon, acidan kloradon, oksiranon, nitrilon, ktp. La akvosorbada proporcio de superabsorbaj rezinoj preparitaj kun malsamaj krucligaj agentoj estas malsama. En ĉi tiu eksperimento, N, N-metilenbisakrilamido estas uzata kiel interliga agento, inkluzive de la sekvaj paŝoj:

(1) Celulozo (Rcell) reagas kun alkala solvaĵo por generi alkalan celulozon, kaj la alkaliga reago de celulozo estas rapida eksoterma reago. Malaltigi la temperaturon favoras la formadon de alkalaj fibroj kaj povas malhelpi ilian hidrolizon. Aldonado de alkoholoj povas pliigi la malordon de celulozo, kiu estas utila al alkaligo kaj posta eteriĝo.

RcellOH+NaOH→RcellONa+H2O

(2) Alkala celulozo kaj monokloroaceta acido generas natrian karboksimetilcelulozon, kaj la eteriga reago apartenas al la nukleofila anstataŭiga reago:

RcellONa+ClCH2COONa→RcellOCH2COONa+NaCl

(3) N, N-metilenbisacrylamide kruc-ligita por akiri supersorban rezinon. Ĉar ekzistas ankoraŭ granda nombro da hidroksilaj grupoj sur la molekula ĉeno de karboksimetil-fibro, la jonigo de la hidroksila grupo de celulozo kaj la jonigo de la akriloila duobla ligo sur la molekula ĉeno de N, N-metilenbisakrilamido povas esti ekigitaj sub la ago. de alkala katalizo, kaj tiam Krucligo inter celulozaj molekulaj ĉenoj okazas tra Michael-kondensado, kaj tuj spertas protonan interŝanĝon kun akvo por iĝi akvo-nesolvebla celuloza superabsorba rezino.

2.2 Krudmaterialoj kaj instrumentoj

Krudmaterialoj: sorba kotono (tranĉita en linters), natria hidroksido, monokloroaceta acido, N, N-metilenbisakrilamido, absoluta etanolo, acetono.

Instrumentoj: trikola flakono, elektra kirlado, reflua kondensilo, suĉa filtrila flakono, Buchner-funelo, vakua sekiga forno, cirkulanta akvo vakupumpilo.

2.3 Prepara metodo

2.3.1 Alkaliniĝo

Aldonu 1 g da sorba kotono al la trikola botelo, poste aldonu certan kvanton da natria hidroksida solvaĵo kaj absoluta etanolo, tenu la temperaturon sub ĉambra temperaturo, kaj movu iom da tempo.

2.3.2 Eteriĝo

Aldonu certan kvanton da kloroacetika acido kaj movu dum 1 h.

2.3.2 Krucligo

En la pli posta etapo de eteriĝo, N,N-metilenbisakrilamido estis aldonita proporcie por efektivigi krucligadon, kaj movita ĉe ĉambra temperaturo dum 2 horoj.

2.3.4 Post-traktado

Uzu glacian acetacidon por ĝustigi la pH-valoron al 7, forlavi la salon per etanolo, forlavi la akvon per acetono, filtri per suĉo kaj malplenigi sekigi dum 4 horoj (ĉirkaŭ 60).°C, malplena grado 8.8kPa) por akiri blankan kotonan filamentan produkton.

2.4 Analizaj provoj

La akvosorbada indico (WRV) estas determinita per kribrado, tio estas, 1g de la produkto (G) estas aldonita al beko enhavanta 100ml da distilita akvo (V1), trempita dum 24 horoj, filtrita tra 200-reŝta neoksidebla ŝtala ekrano. , kaj la akvo ĉe la fundo de la ekrano estas kolektita (V2). La kalkulformulo estas jena: WRV=(V1-V2)/G.

3. Rezultoj kaj diskuto

3.1 Elekto de alkaligaj reakcikondiĉoj

En la procezo de produktado de alkala celulozo per la ago de kotono-fibro kaj alkala solvaĵo, la procezaj kondiĉoj havas gravan efikon sur la agado de la produkto. Estas multaj faktoroj en la alkaliga reago. Por la oportuno de observado, la orta eksperimenta dezajnometodo estas adoptita.

Aliaj kondiĉoj: La solvilo estas 20ml da absoluta etanolo, la proporcio de alkala al eteriganta agento (mol/md) estas 3:1, kaj la interliga agento estas 0.05g.

La eksperimentaj rezultoj montras ke: primara kaj malĉefa rilato: C>A>B, la plej bona rilatumo: A3B3C3. La koncentriĝo de lesivo estas la plej grava faktoro en la alkaliga reago. La alta koncentriĝo de lesivo estas favora al la formado de alkala celulozo. Tamen, oni devas rimarki, ke ju pli alta la koncentriĝo de lesivo, des pli granda la salenhavo de la preta superabsorba rezino. Sekve, kiam vi lavi la salon per etanolo, lavu ĝin plurfoje por certigi, ke la salo en la produkto estas forigita, por ne influi la akvosorban kapaciton de la produkto.

3.2 Efiko de interliga agento-dozo sur produkto WRV

La eksperimentaj kondiĉoj estas: 20ml da absoluta etanolo, 2.3:1 rilatumo de alkala al eteriga agento, 20ml da lesivo, kaj 90min da alkaligo.

La rezultoj montris, ke la kvanto de interliga agento influis la interligan gradon de CMC-Na. Troa krucligo kondukas al malloza retostrukturo en la produkta spaco, kiu estas karakterizita per malalta akvosorbada indico kaj malbona elasteco post akvosorbado; kiam la kvanto de interliga agento estas malgranda, la krucligo estas nekompleta, kaj ekzistas akvosolveblaj produktoj, kiuj ankaŭ influas la akvosorbadon. Kiam la kvanto de interliga agento estas malpli ol 0,06 g, la akvosorbada rapideco pliiĝas kun la kresko de la kvanto de krucliga agento, kiam la kvanto de interliga agento estas pli ol 0,06 g, la akvosorba indico malpliiĝas. kun la kvanto de interliga agento. Tial, la dozo de interliga agento estas ĉirkaŭ 6% de la maso de kotono-fibro.

3.3 Efiko de eterigkondiĉoj sur produkto WRV

La eksperimentaj kondiĉoj estas: alkala koncentriĝo 40%; alkala volumo 20ml; absoluta etanolo 20 ml; dozo de interliga agento 0,06 g; alkaligo 90 min.

De la kemia reakcia formulo, la alkala-etera rilatumo (NaOH:CICH2-COOH) devus esti 2:1, sed la reala kvanto de alkala uzata estas pli granda ol ĉi tiu proporcio, ĉar certa libera alkala koncentriĝo devas esti garantiita en la reagsistemo. , ĉar: certa Pli alta koncentriĝo de libera bazo estas favora al la kompletiĝo de la alkaliga reago; la krucliga reago devas esti farita sub alkalaj kondiĉoj; iuj flankaj reagoj konsumas alkalon. Tamen, se la kvanto de alkalo estas tro aldonata, la alkala fibro estos grave difektita, kaj samtempe, la efikeco de la eteriga agento estos reduktita. Eksperimentoj montras ke la rilatumo de alkala al etero estas proksimume 2.5:1.

3.4 Influo de solventa kvanto

La eksperimentaj kondiĉoj estas: alkala koncentriĝo 40%; alkala dozo 20 ml; alkala-etera proporcio 2,5:1; krucliga agento dozo 0.06g, alkaligo 90min.

La solva anhidra etanolo ludas la rolon disvastigi, homogenigi kaj konservi la suspensiaĵon de la sistemo, kio estas utila por disvastigi kaj transdoni la varmegon liberigitan dum la formado de alkala celulozo, kaj povas redukti la hidrolizan reagon de alkala celulozo, tiel akirante unuforman. celulozo. Tamen, se la kvanto de alkoholo aldonita estas tro multe, la alkala kaj natria monokloroacetato dissolviĝos en ĝi, la koncentriĝo de reakciantoj malpliiĝos, la reakcia rapideco malpliiĝos, kaj ĝi ankaŭ havos malfavoran efikon al la posta krucligo. Kiam la kvanto de absoluta etanolo estas 20ml, la WRV-valoro estas granda.

Resume, la plej taŭgaj kondiĉoj por prepari superabsorban rezinon el sorba kotono alkaligita kaj eterigita karboksimetil-celulozo kruc-ligita per N, N-metilenbisakrilamido estas: alkala koncentriĝo 40%, sensolvanto 20ml da akvo kaj etanolo, la proporcio de alkala al etero. estas 2.5:1, kaj la dozo de interliga agento estas 0.06g (6% de la kvanto de kotono-linteroj).