Super absòbe materyèl ki soti nan etè seluloz

Pwosesis la ak pèfòmans pwodwi nan carboxymethyl seluloz kwa-lye pa N, N-methylenebisacrylamide yo prepare superabsorbent résine yo te etidye, ak konsantrasyon nan alkali, kantite lajan an nan ajan kwaze, eterifikasyon alkali, ak sòlvan yo te diskite. Efè dòz la sou pèfòmans absòpsyon dlo nan pwodwi a. Yo eksplike mekanis adsorption nan résine dlo-absòbe nan dlo. Etid yo montre ke valè dlo retansyon (WRV) nan pwodui sa a rive nan 114ml / g.

Mo kle:etè seluloz; metilenbisakrilamid; preparasyon

1、Entwodiksyon

Rezin Superabsorbent se yon materyèl polymère ak gwoup idrofil fò ak yon sèten degre retikulasyon. Materyèl komen ki absòbe dlo tankou papye, koton, ak chanv gen to absòpsyon dlo ki ba ak kapasite retansyon dlo pòv, pandan y ap rezin super-absòbe ka absòbe dlo plizyè douzèn fwa pwa pwòp yo, ak jèl ki fòme apre absòbe dlo a pa pral dezidrate menm. ak ti presyon. Ekselan kapasite retansyon dlo. Li pa ni idrosolubl nan dlo ni nan solvang òganik.

Gen yon gwo kantite gwoup idroksil, gwoup karboksil ak iyon idrat sodyòm sou chèn molekilè materyèl super absòbe ki fèt ak seluloz. Apre absòbe dlo, dlo a antoure pa yon rezo macromolecular idrofil epi yo ka kenbe anba presyon ekstèn. Lè dlo mouye résine adsorption a, yon kouch manbràn semi-pèmeyab fòme ant résine a ak dlo. Akòz gwo konsantrasyon iyon mobil (Na +) nan résine dlo-absòbe, dapre Donnan's ekilib prensip, diferans konsantrasyon ion sa a ka lakòz presyon osmotik. Pòv, fòme yon imidite ak anfle pouvwa fèb, dlo pase nan kouch sa a nan manbràn semi-pèmeyab ak konbine ak gwoup idrofil ak iyon sou makromolekil yo nan résine a superabsorbent, diminye konsantrasyon nan iyon mobil, kidonk ki montre gwo absòpsyon dlo ak anfle. Pwosesis adsorption sa a ap kontinye jiskaske diferans presyon osmotik ki te koze pa diferans nan konsantrasyon iyon mobil egal a rezistans nan plis ekspansyon ki te koze pa fòs limenm rezo molekilè résine polymère a. Avantaj ki genyen nan résine superabsorbent prepare nan seluloz yo se: modere to absòpsyon dlo, vitès absòpsyon dlo rapid, bon rezistans dlo sale, ki pa toksik, fasil ajiste valè pH, ka degrade nan lanati, ak pri ki ba, kidonk li gen yon lajè. seri de itilizasyon. Li ka itilize kòm ajan bloke dlo, kondisyone tè, ak ajan kenbe dlo nan endistri ak agrikilti. Anplis de sa, li gen bon devlopman ak kandida aplikasyon nan sante, manje, mikrobyoloji, ak medikaman.

2. Pati eksperimantal

2.1 Prensip eksperimantal

Preparasyon an nan résine superabsorbent fib koton se sitou yo fòme yon estrikti kwa-lye ak yon degre ki ba nan sibstitisyon sou po a fib. Cross-linking ak konpoze ki jeneralman gen de oswa plis gwoup fonksyonèl reyaktif. Gwoup fonksyonèl yo ki kapab kwaze gen ladan vinil, idroksil, karboksil, amid, klori asid, oksiran, nitrile, elatriye. Rapò absòpsyon dlo nan rezin superabsorbent prepare ak diferan ajan kwaze diferan. Nan eksperyans sa a, yo itilize N, N-methylenebisacrylamide kòm yon ajan kwaze, ki gen ladan etap sa yo:

(1) Seluloz (Rcell) reyaji ak solisyon alkalin pou jenere seluloz alkali, ak reyaksyon alkalizasyon seluloz se yon reyaksyon rapid ekzotèmik. Bese tanperati a se fezab nan fòmasyon nan fib alkali epi yo ka anpeche idroliz yo. Ajoute alkòl ka ogmante maladi a nan seluloz, ki se benefisye alkalizasyon ak eterifikasyon ki vin apre.

RcellOH + NaOH→RcellONa+H2O

(2) Seluloz alkali ak asid monokloroaketik jenere sodyòm karboksimetil seluloz, ak reyaksyon eterifikasyon an fè pati reyaksyon sibstitisyon nukleofil:

RcellONa+ClCH2COONa→RcellOCH2COONa+NaCl

(3) N, N-methylenebisacrylamide cross-linked pou jwenn yon résine super absorbant. Paske gen toujou yon gwo kantite gwoup idroksil sou chèn molekilè fib carboxymethyl, ionizasyon gwoup idroksil seluloz ak ionizasyon akryloyl doub kosyon sou chèn molekilè N, N-methylenebisacrylamide ka deklanche anba aksyon an. nan kataliz alkali, ak Lè sa a, Cross-linking ant chenn molekilè seluloz rive nan Michael kondansasyon, epi imedyatman sibi echanj pwoton ak dlo yo vin tounen yon résine superabsorbent seluloz dlo-ensolubl.

2.2 Matyè premyè ak enstriman

Matyè premyè: koton absòbe (koupe nan linters), idroksid sodyòm, asid monokloroacetic, N, N-methylenebisacrylamide, etanòl absoli, asetòn.

Enstriman: flacon twa kou, brase elektrik, kondansasyon rflu, flacon filtre pou aspirasyon, antonwa Buchner, fou siye vakyòm, ponp vakyòm dlo sikile.

2.3 Metòd preparasyon

2.3.1 Alkalinizasyon

Ajoute 1 g koton absòbe nan boutèy twa kou a, Lè sa a, ajoute yon sèten kantite solisyon idroksid sodyòm ak etanòl absoli, kenbe tanperati a anba tanperati chanm, epi brase pou yon ti tan.

2.3.2 Eterifikasyon

Ajoute yon sèten kantite asid chloroacetic epi brase pou 1h.

2.3.2 Crosslinking

Nan etap nan pita nan eterifikasyon, N,N-methylenebisacrylamide te ajoute nan pwopòsyon pote soti nan kwa-lyezon, ak brase nan tanperati chanm pou 2 èdtan.

2.3.4 Post-pwosesis

Sèvi ak asid acetic glacial pou ajiste valè pH la a 7, lave sèl la ak etanòl, lave dlo a ak asetòn, filtre ak aspirasyon, epi seche vakyòm pou 4 èdtan (apeprè 60°C, vakyòm degre 8.8kPa) pou jwenn yon pwodwi filaman koton blan.

2.4 Tès analyse

Pousantaj absòpsyon dlo a (WRV) detèmine pa tamize, se sa ki, 1g nan pwodwi a (G) ajoute nan yon beaker ki gen 100ml dlo distile (V1), tranpe pou 24 èdtan, filtre atravè yon ekran asye pur 200 may. , epi dlo ki anba ekran an kolekte (V2). Fòmil kalkil la se jan sa a: WRV=(V1-V2)/G.

3. Rezilta ak diskisyon

3.1 Seleksyon kondisyon reyaksyon alkalizasyon

Nan pwosesis la nan pwodwi alkali seluloz pa aksyon an nan fib koton ak solisyon alkalin, kondisyon yo pwosesis gen yon enpak siyifikatif sou pèfòmans nan pwodwi a. Gen anpil faktè nan reyaksyon alkalizasyon an. Pou konvenyans nan obsèvasyon, yo adopte metòd konsepsyon eksperyans orthogonal la.

Lòt kondisyon: sòlvan an se 20ml nan etanòl absoli, rapò a nan alkali ak ajan eterifying (mol / md) se 3: 1, ak ajan an crosslinking se 0.05g.

Rezilta eksperimantal yo montre ke: relasyon prensipal ak segondè: C>A>B, pi bon rapò: A3B3C3. Konsantrasyon nan lye se faktè ki pi enpòtan nan reyaksyon alkalizasyon an. Konsantrasyon segondè nan lye se fezab nan fòmasyon nan seluloz alkali. Sepandan, li ta dwe remake ke pi wo konsantrasyon nan lye, se pi gwo kontni an sèl nan résine superabsorbent prepare a. Se poutèt sa, lè lave sèl la ak etanòl, lave li plizyè fwa asire ke sèl la nan pwodwi a retire, se konsa yo pa afekte kapasite nan absòpsyon dlo nan pwodwi a.

3.2 Efè dòz ajan crosslinking sou pwodwi WRV

Kondisyon eksperimantal yo se: 20ml etanòl absoli, 2.3:1 rapò alkali ak ajan eterifikasyon, 20ml lye, ak 90min alkalizasyon.

Rezilta yo te montre ke kantite ajan cross-linking afekte degre cross-linking CMC-Na. Twòp cross-linking mennen nan yon estrikti rezo sere nan espas pwodwi a, ki karakterize pa pousantaj absòpsyon dlo ki ba ak elastisite pòv apre absòpsyon dlo; lè kantite ajan cross-linking piti, cross-linking la enkonplè, epi gen pwodwi idrosolubl, ki afekte tou to absòpsyon dlo a. Lè kantite ajan cross-linking se mwens pase 0.06g, to absòpsyon dlo a ogmante ak ogmantasyon kantite ajan cross-linking, lè kantite ajan cross-linking pi plis pase 0.06g, to absòpsyon dlo a diminye. ak kantite ajan cross-linking. Se poutèt sa, dòz la nan ajan crosslinking se apeprè 6% nan mas la fib koton.

3.3 Efè kondisyon eterifikasyon sou pwodwi WRV

Kondisyon eksperimantal yo se: konsantrasyon alkali 40%; volim alkali 20ml; etanòl absoli 20ml; cross-linking ajan dòz 0.06g; alkalizasyon 90min.

Soti nan fòmil reyaksyon chimik la, rapò alkali-etè (NaOH:CICH2-COOH) ta dwe 2:1, men kantite aktyèl alkali yo itilize pi gran pase rapò sa a, paske yo dwe garanti yon sèten konsantrasyon alkali gratis nan sistèm reyaksyon an. , paske: sèten Yon konsantrasyon ki pi wo nan baz gratis se fezab nan fini nan reyaksyon an alkalization; reyaksyon kwaze a dwe fèt nan kondisyon alkalin; kèk reyaksyon segondè konsome alkali. Sepandan, si kantite lajan an nan alkali ajoute twòp, fib alkali a pral seryezman degrade, epi an menm tan an, efikasite nan ajan eterifikasyon an ap redwi. Eksperyans yo montre ke rapò a nan alkali ak etè se apeprè 2.5: 1.

3.4 Enfliyans kantite sòlvan

Kondisyon eksperimantal yo se: konsantrasyon alkali 40%; dòz alkali 20ml; alkali-etè rapò 2.5: 1; cross-linking ajan dòz 0.06g, alkalization 90min.

Solvang anidrid etanòl la jwe wòl nan dispèse, omojènize ak kenbe eta a sispansyon nan sistèm nan, ki se benefisye dispèse ak transfere chalè a lage pandan fòmasyon nan seluloz alkali, epi li ka diminye reyaksyon an idroliz nan seluloz alkali, kidonk jwenn inifòm. seluloz. Sepandan, si kantite alkòl ajoute twòp, alkali ak sodyòm monochloroacetate pral fonn nan li, konsantrasyon nan reyaktif ap diminye, to reyaksyon an ap diminye, epi li pral gen tou yon efè negatif sou retikulasyon ki vin apre a. Lè kantite etanòl absoli se 20ml, valè WRV la gwo.

An rezime, kondisyon ki pi apwopriye pou prepare résine superabsorbent soti nan koton absòbe alkalize ak eterifye karboksimetil seluloz kwa-lye pa N, N-methylenebisacrylamide yo se: konsantrasyon alkali 40%, sòlvan-gratis 20ml nan dlo ak etanòl, rapò a nan alkali ak etè. se 2.5: 1, ak dòz la nan ajan crosslinking se 0.06g (6% nan kantite lajan an nan linters koton).