Eetri reaktsioon tselluloos eetris

Tselluloosi eetri aktiivsust uuriti vastavalt sõtkumismasina ja segava reaktori abil ning hüdroksüetüültselluloosi ja karboksümetüültselluloosi valmistati vastavalt kloroetanooli ja monokloroatüüthappe abil. Tulemused näitasid, et tselluloosi eeterreaktsioon viidi läbi reaktori segamisel suure intensiivsusega agitatsiooni tingimustes. Tselluloosil on hea eetri reaktsioonivõime, mis on parem kui sõtkuja meetod eetri efektiivsuse parandamisel ja toote valguse ülekande suurendamisel vesilahuses.) Seetõttu on reaktsiooniprotsessi segamise intensiivsuse parandamine parem viis homogeense tselluloosi eetri asendamise arendamiseks tooted.

Märksõnad:eetri reaktsioon; Tselluloos;Hüdroksüetüültselluloos;; Karboksümetüültselluloos

Rafineeritud puuvilla tselluloosi eetriproduktide väljatöötamisel kasutatakse lahusti meetodit laialdaselt ja reaktsiooniseadmetena kasutatakse sõtkumismasinat. Kuid puuvilla tselluloos koosneb peamiselt kristallpiirkondadest, kus molekulid on korralikult ja tihedalt paigutatud. Kui reaktsiooniseadmena kasutatakse sõtkumismasinat, on sõtkumismasina sõtmisvars reaktsiooni ajal aeglane ja eeterliku aine resistentsus erinevate tselluloosi kihtide sisenemiseks on suur ja kiirus on aeglane, mille tulemuseks on pikk reaktsiooniaeg, suure külje osakaal külg Asendusrühmade reaktsioonid ja ebaühtlane jaotus tselluloosi molekulaarsetes ahelates.

Tavaliselt on tselluloosi eeterreaktsioon heterogeenne reaktsioon väljaspool ja sees. Kui välist dünaamilist toimingut puudub, on eeterlik agendi sisenemine tselluloosi kristallimistsooni sisenemine keeruline. Ja rafineeritud puuvilla eeltöötluse kaudu (näiteks kasutades füüsikalisi meetodeid rafineeritud puuvilla pinna suurendamiseks), samal ajal reaktsiooniseadmete segava reaktori abil, kasutades kiiret segavat eetrireaktsiooni, võib tselluloos tugevalt turset, turset paisutada, turset paistes tugevalt turset. tselluloosi amorfse pindala ja kristallimise pindala kipub olema ühtlane, parandab reaktsiooni aktiivsust. Tselluloosi eetri asendajate homogeenset jaotust heterogeenses eetrireaktsioonisüsteemis saab saavutada välise segamisjõu suurendamisega. Nii et meie riigi tulevane arengusuund on välja töötada kvaliteetseid tselluloosi eetri tooteid, mille reaktsiooniseadmetena on segatud tüüpi reaktsioon.

1. Eksperimentaalne osa

1.1 Testiks rafineeritud puuvilla tselluloor tooraine

Katses kasutatud erinevate reaktsiooniseadmete kohaselt on puuvilla tselluloosi eeltöötluse meetodid erinevad. Kui reaktsiooniseadmetena kasutatakse sõtkujat, on ka eeltöötluse meetodid erinevad. Kui reaktsiooniseadmena kasutatakse sõtkujat, on kasutatud rafineeritud puuvilla tselluloosi kristalsus 43,9%ja rafineeritud puuvilla tselluloosi keskmine pikkus on 15 ~ 20mm. Rafineeritud puuvilla tselluloosi kristallilisus on 32,3% ja reaktsiooniseadmetena kasutatakse segamist reaktori keskmine rafineeritud puuvilla tselluloosi keskmine pikkus.

1.2 Karboksümetüültselluloosi ja hüdroksüetüültselluloosi areng

Karboksümetüültselluloosi ja hüdroksüetüültselluloosi valmistamist saab läbi viia, kasutades reaktsiooniseadmetena 2L sõtkujat (keskmine kiirus reaktsiooni ajal on 50R/min) ja 2L segav reaktor reaktsiooniseadmena (keskmine kiirus reaktsiooni ajal on 500r/min).

Reaktsiooni ajal on kõik toorained saadud rangest kvantitatiivsest reaktsioonist. Reaktsioonist saadud toode pestakse W = 95% etanooliga ja kuivatatakse seejärel vaakumiga 24 tunni jooksul negatiivse rõhu korral 60 ℃ ja 0,005MPa. Saadud proovi niiskusesisaldus on W = 2,7%± 0,3%ja analüüsiks mõeldud tooteproov pestakse kuni tuhasisalduseni W <0,2%.

Sõtmismasina ettevalmistamise etapid reaktsiooniseadmetena on järgmised:

Eeterlik reaktsioon → Toote pesemine → Kuivatamine → Riivitud granulatsioon → Pakend viiakse läbi sõtikas.

Reaktori kui reaktsiooniseadmete valmistamise etapid on järgmised:

Eeterreaktsioon → Toote pesemine → Kuivatamine ja granuleerimine → Pakend viiakse läbi segatud reaktoris.

On näha, et sõtkajat kasutatakse reaktsiooniseadmena madala reaktsiooni efektiivsuse, kuivatamise ja lihvimise granuleerimise omaduste ettevalmistamiseks samm -sammult ning toote kvaliteet väheneb jahvatusprotsessis oluliselt väheneda.

Ettevalmistusprotsessi omadused segatud reaktoriga reaktsiooniseadmetena on järgmised: kõrge reaktsiooni efektiivsus, produkti granuleerimine ei kasuta traditsioonilist granuleerimisprotsessi kuivatamise ja lihvimise meetodit ning kuivatamis- ja granuleerimisprotsess viiakse läbi samal ajal koos koos Pärast pesemist ja toote kvaliteeti jääb kuivatamise ja granuleerimisprotsessis muutumatuks.

1.3 röntgendifraktsiooni analüüs

Röntgendifraktsiooni analüüs viidi läbi Rigaku D/max-3A röntgendifraktomeetri, grafiidi monokromaator, θ nurk oli 8 ° ~ 30 °, cukα kiir, torurõhk ja toruvool oli 30kV ja 30mA.

1.4 Infrapunaspektri analüüs

Infrapunaspektri analüüsiks kasutati Spectrum-200PE FTIR infrapunaspektromeetrit. Kõigi infrapunaspektri analüüsi proovide kaal oli 0,0020 g. Need proovid segati vastavalt 0,1600 g kbr ja seejärel pressiti (paksusega <0,8 mm) ja analüüsiti.

1.5 Läbilaskvuse tuvastamine

Läbilaskvust tuvastati 721 spektrofotomeetri abil. CMC lahus W = W1% pandi 1cm kolorimeetrilisse roogi 590Nm lainepikkusel.

1.6 Asendamise tuvastamise aste

HEC hüdroksüetüültselluloosi asendamise astet mõõdeti standardse keemilise analüüsi meetodil. Põhimõte on see, et HEC saab lagundada HI hüdroiodaadiga 123 ℃ juures ja HEC -i asendamise astet saab teada, mõõtes toodetud lagunenud aineid ja etüleenjodiidi. Hüdroksümetüültselluloosi asendamise astet saab testida ka standardsete keemiliste analüüsimeetodite abil.

2. tulemused ja arutelu

Siin kasutatakse kahte tüüpi reaktsiooni veekeetjat: üks on reaktsiooniseadmetena sõtkumismasin, teine ​​on reaktsiooniseadmetena segav tüüpi reaktsioon, mis on heterogeenses reaktsioonisüsteemis, aluseline seisund ja alkohoolne veelahusti süsteem, uuritakse rafineeritud puuvilla tselluloosi eetri reaktsiooni. Nende hulgas on sõtkumismasina tehnoloogilised omadused reaktsiooniseadmetena: reaktsioonis on sõtkumisvarre kiirus aeglane, reaktsiooniaeg on pikk, külgreaktsioonide osakaal on kõrge, eeterliku aine kasutamise kiirus on madal ja see on madal ja Rühmade jaotuse asendamise ühtlus eetri reaktsioonis on halb. Uurimisprotsess saab piirduda ainult suhteliselt kitsaste reaktsioonitingimustega. Lisaks on peamiste reaktsioonitingimuste (näiteks vanni suhe, leelisekontsentratsioon, sõtkumismasina kiirus sõtkumismasina kiirus) reguleeritavus ja juhitavus väga kehvad. Eetrifunktsiooni reaktsiooni ligikaudset ühtlust on keeruline saavutada ja uurida eetri reaktsiooniprotsessi massiülekannet ja tungimist põhjalikult. Reaktori kui reaktsiooniseadmete protsessi omadused on: kiire segamiskiirus reaktsioonis, kiire reaktsiooni kiirus, eeterliku aine kõrge kasutuskiirus, eeterliku asendajate ühtlane jaotus, reguleeritavad ja kontrollitavad peamised reaktsioonitingimused.

Karboksümetüültselluloos CMC valmistati vastavalt sõtjareaktsiooniseadmete ja reaktori reaktsiooniseadmete segamise abil. Kui reaktsiooniseadmetena kasutati sõtkujat, oli segamisintensiivsus madal ja keskmine pöörlemiskiirus oli 50R/min. Kui reaktsiooniseadmena kasutati segamisreaktorit, oli segamise intensiivsus kõrge ja keskmine pöörlemiskiirus oli 500r/min. Kui monokloroäädikhappe ja tselluloosi monosahhariidi molaarsuhe oli 1: 5: 1, oli reaktsiooniaeg 1,5 tundi 68 ℃ juures. Sõtmismasina abil saadud CMC valguse läbilaskvus oli 98,02% ja eetri efektiivsus 72% CM hea läbilaskvuse tõttu kloroäädikhapete eetris. Kui reaktsioonina kasutati segamisreaktorit, oli eeterliku aine läbilaskvus parem, CMC läbilaskvus oli 99,56%ja eetrilise reaktsiooni efektiivsuse suurendati 81%-ni.

Hüdroksüetüültselluloos HEC valmistati sõtkuja ja segava reaktoriga reaktsiooniseadmena. When kneader was used as reaction equipment, the reaction efficiency of etherizing agent was 47% and water solubility was poor when the permeability of chloroethyl alcohol etherizing agent was poor and the molar ratio of chloroethanol to cellulose monosaccharide was 3:1 at 60℃ for 4h . Ainult siis, kui kloroetanooli ja tselluloosi monosahhariidide molaarsuhe on 6: 1, kas hea vee lahustuvusega tooted võivad moodustada. Kui reaktsioonivarustusena kasutati segamisreaktorit, muutus kloroetüülalkoholi eetristumise aine läbilaskvus paremaks 68 ℃ 4 tunni jooksul. Kui kloroetanooli ja tselluloosi monosahhariidi molaarsuhe oli 3: 1, oli sellest tuleneval HEC -l parem vee lahustuvus ja eetri reaktsiooni efektiivsus suurenes 66%-ni.

Eeterliku aine kloroäädikhappe reaktsiooni efektiivsus ja reaktsioonikiirus on palju suurem kui kloroetanooli omal ning segava reaktori kui eetri reaktsiooniseadmetena on sõtkuja suhtes ilmselgeid eeliseid, mis parandab oluliselt reaktsiooni efektiivsust. CMC kõrge ülekandevõime näitab ka kaudselt, et segav reaktor kui eetri reaktsiooniseadmed võivad parandada eetrilise reaktsiooni homogeensust. Selle põhjuseks on asjaolu, et tselluloosahel on igas glükoosigrupi tsüklis kolm hüdroksüülrühma ja ainult tugevalt paistes või lahustunud olekus on kõik eetriliste ainete molekulide tsellulooshüdroksüülpaarid. Tselluloosi eeterreaktsioon on tavaliselt heterogeenne reaktsioon väljastpoolt sisemusse, eriti tselluloosi kristalses piirkonnas. Kui tselluloosi kristallstruktuur jääb puutumatuks ilma välise jõu mõjuta, on eeterlik ainet kristalse struktuuri sisenemiseks keeruline, mõjutades heterogeense reaktsiooni homogeensust. Seetõttu saab rafineeritud puuvilla eeltöötlemisel (näiteks rafineeritud puuvilla spetsiifilise pinna suurendamisel) parandada rafineeritud puuvilla reaktsioonivõimet. Suure vannisuhte (etanool/tselluloos või isopropüülalkohol/tselluloos ja kiire segamisreaktsioon amorfse ja kristalse tselluloosi tsoonist kipub olema ühtlane, seega on amorfse piirkonna ja kristalse piirkonna reaktsioonivõime sarnane.

Infrapunaspektri analüüsi ja röntgendifraktsiooni analüüsi abil saab tselluloosi eetrireaktsiooni protsessi mõista eredamalt, kui reaktori segamist kasutatakse eetri reaktsiooni seadmena.

Siin analüüsiti infrapunaspektreid ja röntgendifraktsiooni spektreid. CMC ja HEC eetri reaktsioon viidi läbi ülalkirjeldatud reaktsioonitingimustes segatud reaktoris.

Infrapunaspektri analüüs näitab, et CMC ja HEC eetrireaktsioon muutub regulaarselt reaktsiooniaja pikendamisega, asendamise aste on erinev.

Röntgendifraktsioonimustri analüüsi abil kipub CMC ja HEC kristallilisus reaktsiooniaja pikendamisega nulli, mis näitab, et dekristallimise protsess on põhimõtteliselt realiseeritud alkalisatsiooni ja kuumutamise etapis enne rafineeritud puuvilla eetrireaktsiooni . Seetõttu ei piira rafineeritud puuvilla karboksümetüül- ja hüdroksüetüüleetrifikatsiooni reaktsioonivõimet enam peamiselt rafineeritud puuvilla kristallilisus. See on seotud eeterliku agendi läbilaskvusega. Võib näidata, et CMC ja HEC eeterreaktsioon viiakse läbi segava reaktoriga reaktsiooniseadmena. Kiire segamise korral on see kasulik rafineeritud puuvilla dekristallimisprotsessile leelistamisstaadiumis ja kuumutamise etapis enne eetri reaktsiooni ning aitab eeterlikul tselluloosi tungida, et parandada eetri reaktsiooni efektiivsust ja asendamise ühtlust .

Kokkuvõtteks rõhutab see uuring segava jõu ja muude tegurite mõju reaktsiooni efektiivsusele reaktsiooniprotsessi ajal. Seetõttu põhineb selle uuringu ettepanek järgmistel põhjustel: heterogeenses eetrireaktsioonisüsteemis on suure vannisuhte ja suure segamise intensiivsuse kasutamine jne. Ligikaudu homogeense tselluloosi eetri valmistamise põhitingimused asendatava rühmaga jaotus; Spetsiifilises heterogeenses eetrireaktsioonisüsteemis saab asendajate ülitähtsate jagunemisega ülitugeva tselluloosi eetri valmistada, kasutades reaktorina segavat reaktorit, mis näitab, et tselluloosi eetri vesilahusel on kõrge läbilaskvus, millel on suur tähtsus omaduste laiendamiseks, et laiendada omadusi. ja tselluloosi eetri funktsioonid. Sõtmismasinat kasutatakse reaktsiooniseadmena rafineeritud puuvilla eeterreaktsiooni uurimiseks. Madala segamise intensiivsuse tõttu ei ole see hea eetri aine tungimiseks ja sellel on mõned puudused, näiteks suur külgreaktsioonide osakaal ja eetristumise asendajate halva jaotuse ühtlus.