Reakcija eterifikacije na celuloznom eteru

Aktivnost eterifikacije celuloze proučavana je miješajućim strojem i miješajući reaktor, a hidroksietil celulozu i karboksimetil celulozu pripremljeni su kloroetanolom i monoklorooctenom kiselinom. Rezultati su pokazali da je reakcija eterifikacije celuloze provedena miješanjem reaktora u stanju agitacije visokog intenziteta. Celuloza ima dobru eterifikacijsku reaktivnost, što je bolje od metode miješanja u poboljšanju učinkovitosti eterifikacije i poboljšanju prijenosa svjetlosti proizvoda u vodenoj otopini.) Stoga je poboljšanje intenziteta miješanja reakcijskog procesa bolji način za razvoj supstituiranja homogene celulozne eterifikacije eterifikacije eterifikacije Proizvodi.

Ključne riječi:reakcija eterifikacije; Celuloza;Hidroksietil celuloza; Karboksimetil celuloza

U razvoju rafiniranih proizvoda od pamučne celuloze eter, metoda otapala se široko koristi, a kao reakcijska oprema koristi se stroj za miješanje. Međutim, pamučna celuloza uglavnom se sastoji od kristalnih područja u kojima su molekule uredno i usko. Kada se stroj za miješanje koristi kao reakcijska oprema, kraka miješanja mešica je spora tijekom reakcije, a otpornost eterifikacijskog sredstva za ulazak u različite slojeve celuloze je velika, a brzina je spora, što rezultira dugim vremenom reakcije, visokim udjelom strane boka Reakcije i neujednačena raspodjela supstituentnih skupina na molekularnim lancima celuloze.

Obično je reakcija eterifikacije celuloze heterogena reakcija izvan i iznutra. Ako ne postoji vanjsko dinamičko djelovanje, eterifikacijsko sredstvo je teško ući u zonu kristalizacije celuloze. I kroz prethodnu obradu rafiniranog pamuka (poput korištenja fizičkih metoda za povećanje površine rafiniranog pamuka), istodobno s miješajućim reaktorom za reakcijsku opremu, koristeći brzo miješanje reakcije eterifikacije, prema obrazloženju, celuloza može snažno nateći, oteklina amorfnog područja celuloze i kristalizacije obično su konzistentne, poboljšavaju reakcijsku aktivnost. Homogena raspodjela supstituenata etera celuloze u heterogenoj reakcijskoj eterifikaciji može se postići povećanjem vanjske snage miješanja. Stoga će biti budući razvojni smjer naše zemlje da razvije visokokvalitetne proizvode za eterifikaciju celuloze s reakcijskim kotlićima miješanog tipa kao reakcijske opreme.

1. Eksperimentalni dio

1.1 rafinirana sirovina od pamučne celuloze za ispitivanje

Prema različite reakcijske opreme koja se koristi u eksperimentu, metode prethodne obrade pamučne celuloze su različite. Kada se miješa koristi kao reakcijska oprema, metode prethodne obrade su također različite. Kad se miješa koristi kao reakcijska oprema, kristalnost korištene rafinirane pamučne celuloze je 43,9%, a prosječna duljina rafinirane pamučne celuloze 15 ~ 20 mm. Kristalnost rafinirane pamučne celuloze iznosi 32,3%, a prosječna duljina rafinirane pamučne celuloze manja je od 1 mm kada se reaktor miješa kao reakcijska oprema.

1.2 Razvoj karboksimetil celuloze i hidroksietil celuloze

Priprema karboksimetil celuloze i hidroksietil celuloze može se provesti korištenjem 2L miješanja kao reakcijske opreme (prosječna brzina tijekom reakcije je 50R/min) i 2L miješanja reaktora kao reakcijske opreme (prosječna brzina tijekom reakcije je 500R/min).

Tijekom reakcije, sve sirovine izvedene su iz stroge kvantitativne reakcije. Proizvod dobiven iz reakcije ispire se s W = 95% etanolom, a zatim suše vakuumom 24h pod negativnim tlakom od 60 ℃ i 0,005MPa. Sadržaj vlage u dobivenom uzorku je W = 2,7%± 0,3%, a uzorak proizvoda za analizu se ispire sve dok sadržaj pepela nije <0,2%.

Koraci pripreme strojeva za miješanje kao reakcijska oprema su sljedeći:

Reakcija eterifikacije → Pranje proizvoda → Sušenje → Naribana granulacija → Pakiranje se vrši u miješanju.

Koraci pripreme miješanja reaktora kao reakcijske opreme su sljedeći:

Reakcija eterifikacije → Pranje proizvoda → Sušenje i granulacija → Pakiranje se provodi u miješanom reaktoru.

Može se vidjeti da se miješalica koristi kao reakcijska oprema za pripremu karakteristika niske učinkovitosti reakcije, sušenja i brušenja granulacije korak po korak, a kvaliteta proizvoda uvelike će se smanjiti u procesu mljevenja.

Karakteristike postupka pripreme s miješanim reaktorom kao reakcijska oprema su sljedeće: velika učinkovitost reakcije, granulacija proizvoda ne prihvaća tradicionalnu metodu procesa sušenja i mljevenja granulacije, a postupak sušenja i granulacije provodi se istovremeno s istovremeno s Nedavni proizvodi nakon pranja, a kvaliteta proizvoda ostaje nepromijenjena u procesu sušenja i granulacije.

1.3 Analiza difrakcije rendgenskih zraka

Analiza rendgenske difrakcije provedena je rendgenskim difraktometrom Rigaku D/MAX-3A, grafitnim monokromatorom, θ kutom bio je 8 ° ~ 30 °, zraka CUKα, tlak cijevi i protok cijevi bili su 30kV i 30mA.

1.4 Analiza infracrvenog spektra

Za analizu infracrvenog spektra korišten je Spectrum-2000PE FTIR infracrveni spektrometar. Svi uzorci za analizu infracrvenog spektra imali su težinu od 0,0020 g. Ti su uzorci pomiješani s 0,1600 g KBR -a, a zatim su pritisnuti (s debljinom <0,8 mm) i analizirani.

1.5 Otkrivanje propusnosti

Propusnost je otkrivena 721 spektrofotometrom. CMC rješenje w = W1% stavljen je u kolorimetrijsku posudu od 1 cm na valnoj duljini od 590 nm.

1.6 stupanj otkrivanja supstitucije

Stupanj HEC supstitucije hidroksietil celuloze izmjeren je standardnom metodom kemijske analize. Princip je da se HEC može razgraditi hidroiodatom Hi Hydroiodate na 123 ℃, a stupanj supstitucije HEC -a može se znati mjerenjem razgrađenih tvari etilen i etilen jodida. Stupanj supstitucije hidroksimetil celuloze također se može testirati standardnim metodama kemijske analize.

2. Rezultati i rasprava

Ovdje se koriste dvije vrste reakcijskih čajnika: jedan je stroj za miješanje kao reakcijska oprema, a druga je miješano reakcijsko kotliće kao reakcijska oprema, u heterogenom reakcijskom sustavu, alkalnom stanju i alkoholnom sustavu otapala vode, proučava se reakcija eterifikacije rafinirane pamučne celuloze. Među njima su tehnološke karakteristike stroja za miješanje kao reakcijska oprema: U reakciji je brzina ručne ruke spora, vrijeme reakcije je dugačak, udio bočnih reakcija je visok, brzina korištenja agensa je niska, a Ujednačenost raspodjele supstituiranja grupe u reakciji etera je loša. Proces istraživanja može se ograničiti samo na relativno uske uvjete reakcije. Osim toga, prilagodljivost i kontroliranost glavnih reakcijskih uvjeta (poput omjera kupke, koncentracije alkalija, brzina grickanja ruke stroj za miješanje) vrlo su loša. Teško je postići približnu ujednačenost reakcije eterifikacije i dubinski proučiti prijenos mase i prodor reakcijskog procesa eterifikacije. Procesne značajke miješanja reaktora kao reakcijske opreme su: brzina brzog miješanja u reakciji, brzina brze reakcije, visoka brzina iskorištavanja agensa za eterizaciju, ujednačena raspodjela eternizirajućih supstituenata, podesivi i kontrolirani glavni reakcijski uvjeti.

Karboksimetil celuloza CMC pripremljen je reakcijskom opremom miješanja i miješajući reakcijsku opremu reaktora. Kad je miješalica korištena kao reakcijska oprema, intenzitet miješanja bio je nizak, a prosječna brzina rotacije bila je 50R/min. Kada je reaktor miješanja korišten kao reakcijska oprema, intenzitet miješanja bio je visok, a prosječna brzina rotacije bila je 500R/min. Kada je molarni omjer monoklorooctene kiseline i celuloznog monosaharida bio 1: 5: 1, vrijeme reakcije bilo je 1,5 h na 68 ℃. Lagana propusnost CMC -a dobivena strojem za miješanje iznosila je 98,02%, a učinkovitost eterifikacije 72% zbog dobre propusnosti CM u agensu za eterifikaciju klorooctene kiseline. Kada je reaktor miješanja korišten kao reakcijska oprema, propusnost eterifikacijskog sredstva bila je bolja, prijenos CMC -a iznosila je 99,56%, a efikasnost reakcije eterizacije povećana je na 81%.

Hidroksietil celuloza HEC pripremljen je s miješanjem i miješanjem reaktora kao reakcijske opreme. Kad se miješala kao reakcijska oprema, reakcijska učinkovitost eterizirajućeg sredstva bila je 47%, a topljivost u vodi bila je loša kada je propusnost agensa za kloroetil alkoholizacije bila loša, a molarni omjer kloroetanola i celuloza monosaharid bio je 3: 1 u 60 ℃ za 4H . Tek kada je molarni omjer kloroetanola i monosaharida celuloze 6: 1, mogu se formirati proizvodi s dobrom topljivošću u vodi. Kada je reaktor miješanja korišten kao reakcijska oprema, propusnost agensa za eterifikaciju kloroetilnog alkohola postala je bolja u 68 ℃ za 4H. Kad je molarni omjer kloroetanola i celuloznog monosaharida bio 3: 1, rezultirajući HEC imao je bolju topljivost u vodi, a efikasnost reakcije eterifikacije povećana je na 66%.

Učinkovitost reakcije i brzina reakcije klorooctene kiseline mnogo su veća od one kloroetanola, a miješajući reaktor jer eterizirajuća reakcijska oprema ima očigledne prednosti u odnosu na miješač, što uvelike poboljšava efekciju reakcije eterija. Visoka propusnost CMC -a također neizravno ukazuje na to da miješajući reaktor kao eternizirajuća reakcijska oprema može poboljšati homogenost reakcije etera. To je zato što lanac celuloze ima tri hidroksilne skupine na svakom prstenu grupe glukoze, a samo su u snažno natečenom ili otopljenom stanju svi pristupačni hidroksilni parovi molekula eteriziranja celuloze. Reakcija eterifikacije celuloze obično je heterogena reakcija izvana na iznutra, posebno u kristalnom području celuloze. Kad kristalna struktura celuloze ostane netaknuta bez učinka vanjske sile, eterifikacijsko sredstvo je teško ući u kristalnu strukturu, što utječe na homogenost heterogene reakcije. Stoga se prethodno liječenjem rafiniranog pamuka (poput povećanja specifične površine rafiniranog pamuka) može poboljšati reaktivnost rafiniranog pamuka. U velikom omjeru kupke (etanol/celuloza ili izopropil alkohol/celuloza i reakcija miješanja velike brzine, prema obrazloženju, smanjit će se redoslijed zone kristaloze celuloze, u ovom trenutku celuloza može snažno nabreknuti, tako da je oteklina oteklina Amorfne i kristalne celulozne zone obično su dosljedna, pa je reaktivnost amorfne regije i kristalne regije slična.

Pomoću analize infracrvenog spektra i rendgenske difrakcijske analize, reakcijski postupak eterifikacije celuloze može se živo shvatiti kada se miješanje reaktora koristi kao reakcijska oprema eterifikacije.

Ovdje su analizirani infracrveni spektri i rendgenski difrakcijski spektri. Reakcija eterifikacije CMC i HEC provedena je u miješanom reaktoru u gore opisanim reakcijskim uvjetima.

Analiza infracrvenog spektra pokazuje da se reakcija eteracije CMC i HEC redovito mijenja s produljenjem vremena reakcije, stupanj supstitucije je različit.

Analizom rendgenskih difrakcijskih uzorka, kristalnost CMC-a i HEC-a ima tendenciju nule s produženjem vremena reakcije, što ukazuje da je postupak dekristalizacije u osnovi realiziran u fazi alkalizacije i faza zagrijavanja prije reakcije eterifikacije rafiniranog pamuka . Stoga, karboksimetil i hidroksietilna eterifikacija reaktivnosti rafiniranog pamuka više nije uglavnom ograničena kristalnošću rafiniranog pamuka. Povezana je s propusnošću eterifikacijskog sredstva. Može se pokazati da se reakcija eterifikacije CMC -a i HEC -a provodi s miješajućim reaktorom kao reakcijskom opremom. Pod miješanjem velike brzine, korisno je za proces dekristalizacije rafiniranog pamuka u fazi alkalizacije i fazu zagrijavanja prije reakcije eterifikacije i pomaže agentu za eterifikaciju da prožima u celulozu, tako da bi se poboljšala učinkovitost reakcije eterifikacije i ujednačenost supstitucije .

Zaključno, ova studija naglašava utjecaj miješanja snage i drugih čimbenika na učinkovitost reakcije tijekom reakcijskog procesa. Stoga se prijedlog ove studije temelji na sljedećim razlozima: U heterogenom reakcijskom sustavu eteracije, upotreba velikog omjera kupke i visokog intenziteta miješanja, itd., Osnovni su uvjeti za pripremu približno homogenih celuloznih etera sa supstituentnom skupinom supstituenta distribucija; U specifičnom heterogenom reakcijskom sustavu eteracije, celulozni eter s visokim performansama s približno ujednačenom raspodjelom supstituenata može se pripremiti korištenjem miješajućeg reaktora kao reakcijske opreme, što pokazuje da vodena otopina etera celuloze ima veliku propusnost, što je od velikog značaja za širenje svojstava i funkcije celuloznog etera. Stroj za miješanje koristi se kao reakcijska oprema za proučavanje reakcije eterifikacije rafiniranog pamuka. Zbog niskog intenziteta miješanja, nije dobro za prodiranje sredstva za eterifikaciju, a ima neke nedostatke kao što je visoki udio nuspojava i loša ujednačenost distribucije eterifikacijskih supstituenata.