Reyaksyon eterifikasyon sou etè seluloz

Aktivite eterifikasyon nan seluloz te etidye pa machin kneading ak brase raktor respektivman, ak seluloz idroksietil ak karboksimetil seluloz te prepare pa chloroethanol ak asid monochloroacetic respektivman. Rezilta yo te montre ke reyaksyon an eterifikasyon nan seluloz te pote soti nan brase raktor anba kondisyon an nan ajitasyon entansite segondè. Seluloz gen bon reyaksyon eterifikasyon, ki pi bon pase metòd kneader nan amelyore efikasite eterifikasyon ak amelyore transmisyon limyè pwodwi a nan solisyon akeuz.) Se poutèt sa, amelyore entansite vibran nan pwosesis reyaksyon an se yon pi bon fason yo devlope ranplase omojèn eterifikasyon seluloz. pwodwi yo.

Mo kle:reyaksyon eterifikasyon; seluloz;Idwoksietil seluloz; karboksimetil seluloz

Nan devlopman pwodwi rafine koton seluloz etè, se metòd sòlvan lajman itilize ak machin kneading yo itilize kòm ekipman reyaksyon. Sepandan, seluloz koton se sitou ki konpoze de rejyon kristal kote molekil yo ranje nètman ak byen. Lè yo itilize machin kneading kòm ekipman reyaksyon, bra kneading nan machin kneading se ralanti pandan reyaksyon, ak rezistans nan ajan eterifying antre nan diferan kouch seluloz se gwo ak vitès la se ralanti, sa ki lakòz tan reyaksyon long, gwo pwopòsyon nan bò. reyaksyon ak distribisyon inegal nan gwoup substituent sou chèn molekilè seluloz.

Anjeneral reyaksyon eterifikasyon seluloz se yon reyaksyon etewojèn deyò ak andedan. Si pa gen okenn aksyon dinamik ekstèn, ajan eterifyan difisil pou antre nan zòn nan kristalizasyon nan seluloz. Ak nan pretreatment nan koton rafine (tankou lè l sèvi avèk metòd fizik ogmante sifas la nan koton rafine), an menm tan an ak brase raktor pou ekipman reyaksyon, lè l sèvi avèk rapid vibran reyaksyon eterifikasyon, dapre rezònman, seluloz ka fòtman anfle, anfle a nan zòn amorphe seluloz ak zòn kristalizasyon gen tandans yo dwe konsistan, amelyore aktivite a reyaksyon. Distribisyon omojèn nan substituants seluloz etè nan sistèm reyaksyon eterifikasyon etewojèn ka reyalize lè yo ogmante pouvwa ekstèn brase. Se konsa, li pral direksyon devlopman nan lavni nan peyi nou an yo devlope bon jan kalite pwodwi eterifikasyon seluloz ak chodyè reyaksyon kalite brase kòm ekipman reyaksyon.

1. Pati eksperimantal

1.1 Rafine seluloz koton matyè premyè pou tès la

Dapre ekipman reyaksyon diferan yo itilize nan eksperyans la, metòd pretreatman nan seluloz koton yo diferan. Lè yo itilize kneader a kòm ekipman reyaksyon, metòd pretreatman yo diferan tou. Lè kneader la itilize kòm ekipman reyaksyon an, kristalinite seluloz koton rafine yo itilize se 43.9%, ak longè mwayèn seluloz koton rafine se 15 ~ 20mm. Cristalinite nan seluloz koton rafine se 32.3% ak longè mwayèn nan seluloz koton rafine se mwens pase 1mm lè yo brase raktor yo itilize kòm ekipman reyaksyon.

1.2 Devlopman karboksimetil seluloz ak idroksietil seluloz

Preparasyon seluloz karboksimetil ak idroksietil seluloz ka fèt lè l sèvi avèk 2L kneader kòm ekipman reyaksyon (vitès an mwayèn pandan reyaksyon se 50r / min) ak 2L raktor brase kòm ekipman reyaksyon (vitès an mwayèn pandan reyaksyon se 500r / min).

Pandan reyaksyon an, tout matyè premyè yo sòti nan reyaksyon quantitative strik. Se pwodwi a jwenn nan reyaksyon an lave ak w = 95% etanòl, ak Lè sa a, seche pa vakyòm pou 24 èdtan anba presyon negatif nan 60 ℃ ak 0.005mpa. Kontni imidite echantiyon an jwenn se w = 2.7% ± 0.3%, epi echantiyon pwodwi a pou analiz lave jiskaske kontni sann w <0.2%.

Etap preparasyon yo nan machin kneading kòm ekipman reyaksyon yo jan sa a:

Reyaksyon eterifikasyon → lave pwodwi → siye → granulasyon gri → anbalaj se te pote soti nan kneader.

Etap yo preparasyon nan brase raktor kòm ekipman reyaksyon yo jan sa a:

Reyaksyon eterifikasyon → lave pwodwi → siye ak granulasyon → anbalaj se te pote soti nan yon raktor brase.

Li ka wè ke kneader a se itilize kòm ekipman reyaksyon pou preparasyon an nan karakteristik sa yo nan efikasite reyaksyon ki ba, siye ak fanm k'ap pile granulasyon etap pa etap, ak bon jan kalite a nan pwodwi a pral redwi anpil nan pwosesis la fanm k'ap pile.

Karakteristik yo nan pwosesis la preparasyon ak raktor brase kòm ekipman reyaksyon yo se jan sa a: efikasite reyaksyon segondè, granulasyon pwodwi a pa adopte metòd tradisyonèl pwosesis granulasyon nan siye ak fanm k'ap pile, ak pwosesis la seche ak granulasyon yo te pote soti nan menm tan an ak. pwodwi yo undried apre lave, ak bon jan kalite pwodwi a rete san okenn chanjman nan pwosesis la siye ak granulasyon.

1.3 X-ray difraksyon analiz

Te analiz difraksyon X-ray fèt pa Rigaku D / max-3A X-ray diffractometer, monochromator grafit, Θ Angle te 8 ° ~ 30 °, CuKα ray, presyon tib ak koule tib yo te 30kV ak 30mA.

1.4 Analiz spectre enfrawouj

Spectrum-2000PE FTIR enfrawouj espektwomèt te itilize pou analiz spectre enfrawouj. Tout echantiyon yo genyen pou analiz spectre enfrawouj te gen yon pwa 0.0020g. Echantiyon sa yo te melanje ak 0.1600g KBr, respektivman, ak Lè sa a, bourade (ak yon epesè nan <0.8mm) ak analize.

1.5 deteksyon transmisyon

Transmisyon an te detekte pa 721 spectrophotometer. Yo te mete solisyon CMC w = w1% nan yon plat kolorimetrik 1cm nan longèdonn 590nm.

1.6 Degre deteksyon sibstitisyon

Degre sibstitisyon HEC nan idroksietil seluloz te mezire pa metòd analiz chimik estanda. Prensip la se ke HEC ka dekonpoze pa HI hydroiodate nan 123 ℃, epi yo ka konnen degre nan sibstitisyon nan HEC pa mezire sibstans ki dekonpoze ethylene ak ethylene yodide pwodwi. Degre sibstitisyon hydroxymethyl cellulose ka teste tou pa metòd estanda analiz chimik.

2. Rezilta ak diskisyon

De kalite Kettle reyaksyon yo itilize isit la: youn se machin kneading kòm ekipman reyaksyon, lòt la se brase kalite Kettle reyaksyon kòm ekipman reyaksyon, nan sistèm reyaksyon eterojèn, kondisyon alkalin ak sistèm sòlvan dlo alkòl, reyaksyon eterifikasyon nan seluloz koton rafine etidye. Pami yo, karakteristik teknolojik nan machin kneading kòm ekipman reyaksyon yo se: Nan reyaksyon an, vitès bra a kneading se ralanti, tan an reyaksyon se long, pwopòsyon an nan reyaksyon segondè se segondè, to itilizasyon ajan eterifying la ba, ak la. inifòmite nan ranplasman distribisyon gwoup nan reyaksyon eterize se pòv. Pwosesis rechèch la ka sèlman limite a kondisyon reyaksyon relativman etwat. Anplis de sa, ajisteman ak kontwòl nan kondisyon reyaksyon prensipal yo (tankou rapò benyen, konsantrasyon alkali, vitès bra kneading nan machin kneading) yo trè pòv. Li difisil pou reyalize apwoksimatif inifòmite reyaksyon eterifikasyon ak etidye transfè mas ak pénétration pwosesis reyaksyon eterifikasyon an pwofondè. Karakteristik yo nan pwosesis brase raktor kòm ekipman reyaksyon yo se: vit vibran vitès nan reyaksyon, vitès reyaksyon vit, pousantaj itilizasyon segondè nan ajan etherizing, distribisyon inifòm nan substituents eterizing, reglabl ak kontwole kondisyon reyaksyon prensipal yo.

Carboxymethyl cellulose CMC te prepare pa ekipman reyaksyon kneader ak ekipman reyaksyon reyaktè brase respektivman. Lè kneader la te itilize kòm ekipman reyaksyon an, entansite a brase te ba ak vitès wotasyon an mwayèn te 50r / min. Lè yo te itilize raktor a vibran kòm ekipman reyaksyon, entansite a vibran te wo ak vitès wotasyon an mwayèn te 500r / min. Lè rapò molè asid monochloroacetic ak monosakarid seluloz te 1:5:1, tan reyaksyon an te 1.5h nan 68℃. Transmisyon limyè a nan CMC te jwenn nan machin kneading te 98.02% ak efikasite nan eterifikasyon te 72% akòz pèmeyabilite nan bon nan CM nan ajan eterifikasyon asid chloroacetic. Lè yo te itilize raktor a brase kòm ekipman reyaksyon an, pèmeyabilite ajan eterifyan an te pi bon, transmisyon CMC te 99.56%, e efikasite reyaksyon eterize a te ogmante a 81%.

Hydroxyethyl cellulose HEC te prepare ak kneader ak brase raktor kòm ekipman reyaksyon. Lè kneader yo te itilize kòm ekipman reyaksyon, efikasite reyaksyon ajan eterizan te 47% ak solubilite dlo a te pòv lè pèmeyabilite ajan eterizan alkòl klowoetil te pòv ak rapò molè kloroetanòl ak monosakarid seluloz te 3:1 nan 60 ℃ pou 4 èdtan. . Se sèlman lè rapò molè kloroetanòl ak monosakarid seluloz se 6:1, yo ka fòme pwodwi yo ak bon solubilite dlo. Lè yo te itilize raktor a brase kòm ekipman reyaksyon, pèmeyabilite ajan eterifikasyon alkòl chloroethyl la vin pi bon nan 68 ℃ pou 4 èdtan. Lè rapò molè kloroetanòl ak monosakarid seluloz te 3:1, HEC ki te lakòz yo te gen yon pi bon solubility dlo, epi efikasite reyaksyon eterifikasyon an te ogmante a 66%.

Efikasite reyaksyon ak vitès reyaksyon ajan eterizan asid chloroacetic yo pi wo pase sa yo ki nan chloroethanol, ak raktor a brase kòm ekipman reyaksyon eterizan gen avantaj evidan sou kneader a, ki anpil amelyore efikasite reyaksyon an eterizan. Transmisyon segondè nan CMC tou endirèkteman endike ke raktor a brase kòm ekipman reyaksyon eterize ka amelyore omojèn nan reyaksyon eterize. Sa a se paske chèn seluloz la gen twa gwoup idroksil sou chak bag glikoz-gwoup, epi sèlman nan yon eta fòtman anfle oswa fonn yo tout pè idroksil seluloz nan molekil ajan eterifyan aksesib. Reyaksyon an eterifikasyon nan seluloz se nòmalman yon reyaksyon eterojèn soti nan deyò a andedan an, espesyalman nan rejyon an cristalline nan seluloz. Lè estrikti a kristal nan seluloz rete entak san efè a nan fòs ekstèn, ajan eterifyan se difisil a antre nan estrikti nan cristalline, ki afekte omojèn nan reyaksyon an heterogeneous. Se poutèt sa, pa pretreating koton rafine (tankou ogmante sifas espesifik koton rafine), reyaksyon koton rafine ka amelyore. Nan gwo rapò benyen (etanòl / seluloz oswa izopropil alkòl / seluloz ak gwo vitès vibran reyaksyon, dapre rezònman an, lòd la nan zòn nan kristalizasyon seluloz ap redwi, nan moman sa a seluloz la ka fòtman anfle, se konsa ke anfle a. nan zòn nan seluloz amorphe ak cristalline gen tandans yo dwe konsistan, Kidonk, reyaksyon an nan rejyon amorphe ak rejyon cristalline se menm jan an.

Pa mwayen analiz spectre enfrawouj ak analiz difraksyon radyografi, pwosesis reyaksyon eterifikasyon seluloz la ka konprann pi klè lè yo itilize raktor brase kòm ekipman reyaksyon eterifikasyon.

Isit la, spectre enfrawouj ak X-ray diffraction spectre yo te analize. Reyaksyon eterifikasyon CMC ak HEC te pote soti nan yon raktor brase anba kondisyon reyaksyon ki dekri pi wo a.

Analiz spectre enfrawouj la montre ke reyaksyon an etheration nan CMC ak HEC chanje regilyèman ak ekstansyon an nan tan reyaksyon, degre nan sibstitisyon se diferan.

Atravè analiz la nan modèl diffraction X-ray, kristalinite nan CMC ak HEC gen tandans a zewo ak ekstansyon an nan tan reyaksyon, ki endike ke pwosesis la dekristalizasyon fondamantalman te reyalize nan etap nan alkalizasyon ak etap nan chofaj anvan reyaksyon an eterifikasyon nan koton rafine. . Se poutèt sa, reyaksyon karboksimetil ak idroksietil eterifikasyon nan koton rafine pa gen okenn restriksyon sitou pa kristalinite nan koton rafine. Li gen rapò ak pèmeyabilite ajan eterifyan. Li ka montre ke reyaksyon an eterifikasyon nan CMC ak HEC te pote soti ak reyaktè brase kòm ekipman reyaksyon. Anba gwo vitès vibran, li benefisye pwosesis dekristalizasyon koton rafine nan etap alkalizasyon an ak etap chofaj anvan reyaksyon eterifikasyon, epi li ede ajan eterifikasyon an pénétrer nan seluloz la, konsa tankou amelyore efikasite reyaksyon eterifikasyon ak inifòmite sibstitisyon. .

An konklizyon, etid sa a mete aksan sou enfliyans nan pouvwa brase ak lòt faktè sou efikasite nan reyaksyon pandan pwosesis reyaksyon an. Se poutèt sa, pwopozisyon etid sa a baze sou rezon sa yo: Nan sistèm reyaksyon etewojèn eterasyon an, itilizasyon gwo rapò beny ak gwo entansite vibran, elatriye, se kondisyon debaz pou preparasyon etè seluloz apeprè omojèn ak gwoup substituant. distribisyon; Nan yon sistèm reyaksyon etewojèn espesifik, etè seluloz segondè pèfòmans ak distribisyon apeprè inifòm nan substituants ka prepare lè l sèvi avèk raktor brase kòm ekipman reyaksyon, ki montre ke solisyon akeuz seluloz etè gen yon gwo transmisyon, ki se nan gwo siyifikasyon elaji pwopriyete yo. ak fonksyon etè seluloz. Se machin nan kneading itilize kòm ekipman reyaksyon yo etidye reyaksyon eterifikasyon nan koton rafine. Akòz entansite a vibran ki ba, li pa bon pou pénétration nan ajan eterifikasyon, e li gen kèk dezavantaj tankou gwo pwopòsyon nan reyaksyon bò ak pòv distribisyon inifòmite nan substituents eterifikasyon.