Eetterifikaatioreaktio selluloosaeetterissä

Selluloosan eetterifikaatioaktiivisuutta tutkittiin vaivaalla ja sekoittamalla reaktoria, ja hydroksietyyliselluloosa ja karboksimetyyliselluloosa valmistettiin vastaavasti kloroetanolilla ja monokloorietikkahapolla. Tulokset osoittivat, että selluloosan eteerfikaatioreaktio suoritettiin sekoittamalla reaktoria korkean intensiteetin levottomuuden olosuhteissa. Selluloosalla on hyvä eetterifikaatioreaktiivisuus, mikä on parempi kuin vaippamenetelmä parantamaan eetterifikaatiotehokkuutta ja tehostamalla tuotteen valonsiirtoa vesiliuoksessa.) Siksi reaktioprosessin sekoittavan voimakkuuden parantaminen on parempi tapa kehittää korvaamista homogeenisen selluloosan eetherifikaatioon. Tuotteet.

Avainsanat:eetterireaktio; Selluloosa;Hydroksietyyliselluloosa; Karboksimetyyliselluloosa

Puhdistettujen puuvillakelluloosaeetterituotteiden kehittämisessä käytetään laajasti liuotinmenetelmää ja vaivaa konetta käytetään reaktiolaitteina. Puuvillakelluloosa koostuu kuitenkin pääasiassa kidealueista, joilla molekyylit on järjestetty siististi ja tarkasti. Kun vaivauskonetta käytetään reaktiolaitteina, vaivantakoneen vaivaava käsivarsi on hidas reaktion aikana, ja eetterfrifiointien vastus selluloosan eri kerroksiin on suuri ja nopeus on hidas, mikä johtaa pitkään reaktioaikaan, suuri sivusuhde Substituenttien ryhmien reaktiot ja epätasainen jakautuminen selluloosan molekyyliketjuihin.

Yleensä selluloosan eetterireaktio on heterogeeninen reaktio ulkopuolella ja sisäpuolella. Jos ulkoista dynaamista vaikutusta ei ole, eetterfrifiointiainetta on vaikea päästä selluloosan kiteytysvyöhykkeelle. Ja puhdistetun puuvillan esikäsittelyn (esimerkiksi käyttämällä fyysisiä menetelmiä puhdistetun puuvillan pinnan lisäämiseksi) samanaikaisesti reaktorin kanssa reaktoria reaktiolaitteille käyttämällä nopeaa sekoittavaa eetterireaktiota, päättelyn mukaan selluloosa voi voimakkaasti turvota, turvotus Selluloosan amorfisen alueen ja kiteyttämisalueen on taipumus olla johdonmukaisia, parantaa reaktioaktiivisuutta. Selluloosaeetterin substituenttien homogeeninen jakautuminen heterogeenisessä eetterireaktiojärjestelmässä voidaan saavuttaa lisäämällä ulkoista sekoittamista. Joten maamme tuleva kehityssuunta on kehittää korkealaatuisia selluloosaeetterfikaatiotuotteita, joissa on sekoitettu tyyppireaktion vedenkeitin reaktiolaitteina.

1. Kokeellinen osa

1,1 puhdistettu puuvillakelluloosan raaka -aine testiä varten

Kokeessa käytettyjen erilaisten reaktiolaitteiden mukaan puuvillan selluloosan esikäsittelymenetelmät ovat erilaisia. Kun vaivaa käytetään reaktiolaitteina, esikäsittelymenetelmät ovat myös erilaisia. Kun vaivaa käytetään reaktiolaitteina, käytetyn puhdistetun puuvillan selluloosan kiteisyys on 43,9%ja puhdistetun puuvillakelluloosan keskimääräinen pituus on 15 ~ 20 mm. Hientyneen puuvillan selluloosan kiteisyys on 32,3% ja puhdistetun puuvilla selluloosan keskimääräinen pituus on alle 1 mm, kun reaktoria käytetään reaktorina reaktiolaitteina.

1.2 Karboksimetyyliselluloosan ja hydroksietyyliselluloosan kehitys

Karboksimetyyliselluloosan ja hydroksietyyliselluloosan valmistus voidaan suorittaa käyttämällä 2L -vaivaa reaktiolaitteina (keskimääräinen nopeus reaktion aikana on 50R/min) ja 2L sekoitusreaktoria reaktiolaitteina (keskimääräinen nopeus reaktion aikana on 500R/min).

Reaktion aikana kaikki raaka -aineet johdetaan tiukasta kvantitatiivisesta reaktiosta. Reaktiosta saatu tuote pestään W = 95 -prosenttisella etanolilla ja kuivataan sitten tyhjiöllä 24 tunnin ajan negatiivisen paineessa 60 ℃ ja 0,005MPa. Saadun näytteen kosteuspitoisuus on w = 2,7%± 0,3%ja tuotesäyte analyysiä varten pestään, kunnes tuhkapitoisuus W <0,2%.

Vaivakoneen valmistusvaiheet reaktiolaitteina ovat seuraavat:

ETTERIFIATIOINTI REAKTI → Tuotteen pesu → Kuivaus → Raastettu rakeistus → Pakkaus suoritetaan vaivaa.

Reaktorin sekoittavan reaktiolaitteen valmistusvaiheet ovat seuraavat:

ETTERIFIATIOTUS REAKTI → Tuotteiden pesu → Kuivaus ja rakeistus → Pakkaus suoritetaan sekoitettuun reaktoriin.

Voidaan nähdä, että vaippaajaa käytetään reaktiolaitteina alhaisen reaktion hyötysuhteen, kuivaus- ja hionta rakeistuksen ominaisuuksien valmistukseen askel askeleelta, ja tuotteen laatu heikkenee huomattavasti hiontaprosessissa.

Valmistusprosessin ominaisuudet sekoitetulla reaktorilla reaktiolaitteina ovat seuraavat: korkean reaktion hyötysuhde, tuotteen rakeistuksessa ei oteta perinteistä rakeistustaprosessimenetelmää kuivumisen ja hiomisen ja kuivaus- ja rakeistusprosessin suoritetaan samaan aikaan Kilnaamattomat tuotteet pesun jälkeen, ja tuotteen laatu pysyy muuttumattomana kuivaus- ja rakeistusprosessissa.

1.3 Röntgendiffraktioanalyysi

Röntgendiffraktioanalyysi suoritettiin Rigaku D/MAX-3A-röntgendiffraktometrillä, grafiittimonokromaattorilla, θ kulma oli 8 ° ~ 30 °, Cukα-säde, putkenpaine ja putken virtaus 30 kV ja 30 mA.

1.4 Infrapunaspektrianalyysi

Infrapunaspektrianalyysiin käytettiin spektrin 2000PE FTIR-infrapunaspektrometriä. Kaikkien infrapunaspektrianalyysin näytteiden paino oli 0,0020 g. Nämä näytteet sekoitettiin vastaavasti 0,1600 g: n kanssa ja puristettiin sitten (paksuus <0,8 mm) ja analysoitiin.

1,5 läpäisyn havaitseminen

Lähetys havaittiin 721 spektrofotometrillä. CMC -liuos W = W1% laitettiin 1 cm: n kolorimetriseen ruokia 590 nm: n aallonpituudella.

1,6 korvausasteen havaitseminen

HEC -substituutio -aste hydroksietyyliselluloosan mitattiin standardi kemiallisella analyysimenetelmällä. Periaatteena on, että HI -hydroiodaatti voidaan hajottaa HEC: llä 123 ℃: n lämpötilassa ja HEC: n substituutioaste voidaan tunnistaa mittaamalla hajotetut aineet etyleeni- ja eteenijodidi. Hydroksimetyyliselluloosan substituutioaste voidaan myös testata tavanomaisilla kemiallisilla analyysimenetelmillä.

2. Tulokset ja keskustelu

Tässä käytetään kahta tyyppistä reaktiokeittoa: yksi on vaivaa kone reaktiolaitteina, toinen sekoittaa reaktiokynnystä reaktiolaitteina heterogeenisessä reaktiojärjestelmässä, alkalisessa tilassa ja alkoholisveden liuotinjärjestelmässä tutkitaan puhdistetun puuvillamelluloosan eteerisaatioreaktiota. Niiden joukossa vaivantakoneen teknologiset ominaisuudet reaktiolaitteina ovat: Reaktiossa vaivatvarren nopeus on hidas, reaktioaika on pitkä, sivureaktioiden osuus on korkea, eetterfrifiointiaineen käyttöaste on alhainen ja Ryhmän jakautumisen yhdenmukaisuus eterisointireaktiossa on heikko. Tutkimusprosessi voidaan rajoittaa vain suhteellisen kapeisiin reaktio -olosuhteisiin. Lisäksi pääreaktio -olosuhteiden (kuten kylpyisuhde, alkalikonsentraatio, vaivanvaihtokoneen nopeus) säädettävyys ja hallittavuus ovat erittäin huonot. Eetterifikaatioreaktion likimääräinen yhtenäisyys on vaikea saavuttaa ja eetterifikaatioreaktioprosessin massansiirron ja tunkeutumisen tutkimiseksi syvyydessä. Sekoittavan reaktorin prosessiominaisuudet reaktiolaitteina ovat: reaktion nopea sekoitusnopeus, nopea reaktionopeus, eetterisoinnin korkea käyttöaste, eetterisissä olevien jakautumisen tasainen jakautuminen, säädettävät ja hallittavat pääreaktioolosuhteet.

Karboksimetyyliselluloosan CMC valmistettiin vaivaalla reaktiolaitteilla ja sekoittaen reaktorireaktiolaitteita. Kun vaivaa käytettiin reaktiolaitteena, sekoittaen voimakkuus oli alhainen ja keskimääräinen pyörimisnopeus oli 50R/min. Kun sekoitusreaktoria käytettiin reaktiolaitteena, sekoittaen voimakkuus oli korkea ja keskimääräinen pyörimisnopeus oli 500r/min. Kun monokloorietikkahappon moolisuhde selluloosan monosakkaridiin oli 1: 5: 1, reaktioaika oli 1,5 tunnin lämpötilassa 68 ℃. Vaittamiskoneella saatu CMC: n valon läpäisevyys oli 98,02% ja eetterifikaatiotehokkuus oli 72% johtuen CM: n hyvästä läpäisevyydestä kloorieetikkahappoeetterfiointiaineessa. Kun sekoittavaa reaktoria käytettiin reaktiolaitteena, eetterfrifiointien läpäisevyys oli parempi, CMC: n läpäisevyys oli 99,56%ja eetterisistä reaktiotehokkuus nostettiin 81%: iin.

Hydroksietyyliselluloosa -HEC valmistettiin vaivaa ja sekoittaen reaktoria reaktiolaitteina. Kun vaivaa käytettiin reaktiolaitteina, eetterisoinnin reaktiotehokkuus oli 47% ja veden liukoisuus oli heikko, kun kloorietyylialkoholin eetterisointiaineen läpäisevyys oli heikko ja kloorietanolin molaarinen suhde monosakkaridiin oli 3: 1 60 ℃ 4H: n ajan 4 tunnin ajan 4H . Vain kun kloroetanolin molaarinen suhde selluloosan monosakkaridiin on 6: 1, voidaan muodostaa tuotteet, joilla on hyvä veden liukoisuus. Kun sekoittavaa reaktoria käytettiin reaktiolaitteina, kloroetyylialkoholineetterfikaatioaineen läpäisevyys tuli paremmaksi 68 ℃ 4H: n ajan. Kun kloroetanolin molaarinen suhde selluloosan monosakkaridiin oli 3: 1, tuloksena olevalla HEC: llä oli parempi veden liukoisuus ja eetterifikaatioreaktion tehokkuus nousi 66%: iin.

Eetterisoivan aineen kloroetikkahapon reaktiotehokkuus ja reaktionopeus ovat paljon korkeammat kuin kloroetanolilla, ja sekoittavalla reaktorilla eetterisissä reaktiolaitteissa on ilmeisiä etuja vaivaa, mikä parantaa huomattavasti reaktion eteerisoivan tehokkuutta. CMC: n korkea läpäisevyys osoittaa myös epäsuorasti, että sekoittava reaktori eetterisinä reaktiolaitteina voi parantaa eetterisointireaktion homogeenisuutta. Tämä johtuu siitä, että selluloosaketjussa on kolme hydroksyyliryhmää jokaisessa glukoosiryhmärenkaassa, ja vain voimakkaasti turvonneessa tai liuenneen tilassa ovat kaikki selluloosa-hydroksyyliparit eetterfrifiointiaineiden molekyyleihin saatavilla. Selluloosan eetterireaktio on yleensä heterogeeninen reaktio ulkopuolelta sisäpuolelle, etenkin selluloosan kiteisellä alueella. Kun selluloosan kiderakenne pysyy ehjänä ilman ulkoisen voiman vaikutusta, eetteristävä aine on vaikea päästä kiteiseen rakenteeseen, mikä vaikuttaa heterogeenisen reaktion homogeenisuuteen. Siksi esikäsittelemällä puhdistettua puuvillaa (kuten puhdistetun puuvillan spesifistä pintaa), puhdistetun puuvillan reaktiivisuutta voidaan parantaa. Suuressa kylvysuhteessa (etanoli/selluloosa tai isopropyylialkoholi/selluloosa ja nopea sekoittava reaktio perustelujen mukaan selluloosan kiteytymisvyöhykkeen järjestys vähenee tällä hetkellä, selluloosa voi voimakkaasti turpoa, niin että turvotus Amorfisesta ja kiteisestä selluloosavyöhykkeestä on yleensä tasainen, joten amorfisen alueen ja kiteisen alueen reaktiivisuus on samanlainen.

Infrapunaspektrianalyysin ja röntgendiffraktioanalyysin avulla selluloosan eetterifikaatioreaktioprosessi voidaan ymmärtää kirkkaammin, kun eetterifikaatioreaktiolaitteena käytetään reaktoria.

Tässä analysoitiin infrapunaspektrit ja röntgendiffraktiospektrit. CMC: n ja HEC: n eetterireaktio suoritettiin sekoitetussa reaktorissa edellä kuvatuissa reaktio -olosuhteissa.

Infrapunaspektrianalyysi osoittaa, että CMC: n ja HEC: n eetterireaktio muuttuu säännöllisesti reaktioajan pidentämisen myötä, substituutioaste on erilainen.

Röntgendiffraktiokuvion analysoinnilla CMC: n ja HEC: n kiteisyys on taipumus nolla reaktioajan pidentämisen myötä, mikä osoittaa, että purkautumisprosessi on periaatteessa toteutettu alkalisaatiovaiheessa ja lämmitysvaiheessa ennen puhdistetun puuvillan eteerisaatioreaktiota . Siksi puhdistetun puuvillan karboksimetyyli- ja hydroksietyylieetterikirjallisuutta ei enää rajoiteta puhdistetun puuvillan kiteisyydestä. Se liittyy eetterfrifiointiaineen läpäisevyyteen. Voidaan osoittaa, että CMC: n ja HEC: n eetterireaktio suoritetaan sekoittamalla reaktoria reaktiolaitteina. Nopean sekoittamisen aikana se on hyödyllistä puhdistetun puuvillan purkamisprosessille alkalisointivaiheessa ja lämmitysvaiheessa ennen eetterisaatioreaktiota ja auttaa eetteröintiainetta läpäisemään selluloosaan, jotta eetterin reaktiotehokkuuden ja korvaamisen yhtenäisyyden parantamiseksi parantaa .

Yhteenvetona voidaan todeta, että tämä tutkimus korostaa sekoittavan voiman ja muiden tekijöiden vaikutusta reaktion tehokkuuteen reaktioprosessin aikana. Siksi tämän tutkimuksen ehdotus perustuu seuraaviin syihin: heterogeenisessä eteraatioreaktiojärjestelmässä suuren kylpyisuhteen ja suuren sekoittavan voimakkuuden jne. Käyttö on perusolosuhteet suunnilleen homogeenisen selluloosaeetterin valmistukseen substituenttiryhmällä jakelu; Spesifisessä heterogeenisessä eteraatioreaktiojärjestelmässä korkean suorituskyvyn selluloosaeetteri, jolla on suunnilleen tasainen substituenttien jakautuminen, voidaan valmistaa käyttämällä sekoittamalla reaktoria reaktiolaitteina, mikä osoittaa, että selluloosaeetterin vesipitoisella liuoksella on suuri läpäisevyys, jolla on suuri merkitys ominaisuuksien laajentamiseksi ja selluloosaeetterin toiminnot. Vaivakonetta käytetään reaktiolaitteina puhdistetun puuvillan eetterireaktion tutkimiseksi. Matalan sekoittumisen voimakkuuden vuoksi se ei ole hyvä eetterifikaatioaineen tunkeutumiselle, ja sillä on joitain haittoja, kuten suuren sivureaktioiden ja eetterifikaatio -substituenttien huonojen jakautumisten yhtenäisyys.