Ofurgleypið efni úr sellulósaeter

Ferlið og frammistaða afurða karboxýmetýlsellulósa sem er krosstengd með N,N-metýlenbisakrýlamíði til að búa til ofurgleypið plastefni voru rannsökuð og styrkur basa, magn krosstengiefnis, alkalíeterunar og leysis var rædd. Áhrif skammta á vatnsgleypni vörunnar. Aðsogskerfi vatnsgleypa plastefnisins í vatn er útskýrt. Rannsóknir hafa sýnt að vökvasöfnunargildi (WRV) þessarar vöru nær 114ml/g.

Lykilorð:sellulósa eter; metýlenbísakrýlamíð; undirbúningur

1、Inngangur

Superabsorbent plastefni er fjölliða efni með sterkum vatnssæknum hópum og ákveðinni víxltengingu. Algeng vatnsgleypandi efni eins og pappír, bómull og hampi hafa lágt vatnsgleypnihraða og lélega vökvasöfnunargetu, á meðan ofurgleypandi kvoða getur tekið í sig vatn tugum sinnum eigin þyngd og hlaupið sem myndast eftir að hafa tekið vatn mun ekki þurrka jafnvel með smá þrýstingi. Frábær vökvasöfnunargeta. Það er hvorki leysanlegt í vatni né í lífrænum leysum.

Það er mikill fjöldi hýdroxýlhópa, karboxýlhópa og natríumhýdratjóna á sameindakeðju ofurgleypna efnisins úr sellulósa. Eftir að hafa tekið upp vatn er vatnið umkringt vatnssæknu stórsameindaneti og hægt er að halda því undir ytri þrýstingi. Þegar vatn vætir aðsogsplastefnið myndast lag af hálfgegndræpi himnu á milli plastefnisins og vatnsins. Vegna mikils styrks hreyfanlegra jóna (Na+) í vatnsgleypa plastefninu, samkvæmt Donnan'Í jafnvægisreglunni getur þessi jónastyrksmunur valdið osmósuþrýstingi. Vatn sem er lélegt, myndar raka og bólgna veikburða kraft, fer í gegnum þetta lag af hálfgegndræpi himnu og sameinast vatnssæknum hópum og jónum á stórsameindum ofurgleypa plastefnisins, dregur úr styrk hreyfanlegra jóna og sýnir þar með mikla vatnsupptöku og bólga. Þetta aðsogsferli heldur áfram þar til osmósuþrýstingsmunurinn sem stafar af mismun á styrk hreyfanlegra jóna er jöfn viðnám gegn frekari stækkun sem stafar af samloðandi krafti sameindanets fjölliða plastefnisins. Kostir superabsorbent plastefnis framleitt úr sellulósa eru: miðlungs vatnsgleypnihraði, fljótur vatnsgleypnihraði, góð saltvatnsþol, óeitruð, auðvelt að stilla pH gildi, getur brotnað niður í náttúrunni og lítill kostnaður, svo það hefur breitt notkunarsvið. Það er hægt að nota sem vatnslokandi efni, jarðvegshreinsiefni og vatnsheldur í iðnaði og landbúnaði. Að auki hefur það góða þróun og notkunarmöguleika í heilsu, matvælum, örverufræði og læknisfræði.

2. Tilraunahluti

2.1 Tilraunaregla

Undirbúningur bómullartrefja ofurgleypandi trjákvoða er aðallega til að mynda krosstengda uppbyggingu með lítilli skiptingu á trefjahúðinni. Krosstenging við efnasambönd sem hafa venjulega tvo eða fleiri hvarfgjarna virka hópa. Virku hóparnir sem eru færir um að krosstengja eru vínýl, hýdroxýl, karboxýl, amíð, sýruklóríð, oxiran, nítríl o.s.frv. Vatnsupptökuhlutfall ofursogandi kvoða sem búið er til með mismunandi þvertengingarefnum er mismunandi. Í þessari tilraun er N,N-metýlenbisakrýlamíð notað sem krosstengiefni, þar á meðal eftirfarandi skref:

(1) Sellulósi (Rcell) hvarfast við basíska lausn til að mynda alkalísellulósa og basaviðbrögð sellulósa eru hröð útverma viðbrögð. Lækkun hitastigs stuðlar að myndun alkalítrefja og getur hindrað vatnsrof þeirra. Að bæta við alkóhólum getur aukið röskun á sellulósa, sem er gagnlegt fyrir basamyndun og síðari eteringu.

RcellOH+NaOH→RcellONa+H2O

(2) Alkalísellulósa og einklórediksýra mynda natríumkarboxýmetýlsellulósa og eterunarhvarfið tilheyrir núkleófíla útskiptahvarfinu:

RcellONa+ClCH2COONa→RcellOCH2COONa+NaCl

(3) N, N-metýlenbisakrýlamíð krosstengd til að fá ofurgleypið plastefni. Vegna þess að enn er mikill fjöldi hýdroxýlhópa á sameindakeðju karboxýmetýltrefja, getur jónun hýdroxýlhóps sellulósa og jónun akrýlóýl tvítengis á sameindakeðju N, N-metýlenbisakrýlamíðs komið af stað undir aðgerðinni. af alkalíhvata og síðan krosstenging milli sellulósasameindakeðja á sér stað með Michael þéttingu og fer strax í róteindaskipti við vatn til að verða vatnsóleysanlegt sellulósa ofurgleypið plastefni.

2.2 Hráefni og tæki

Hráefni: gleypið bómull (skera í linters), natríumhýdroxíð, einklórediksýra, N, N-metýlenbisakrýlamíð, algert etanól, asetón.

Hljóðfæri: Þriggja háls flaska, rafmagnshræri, bakflæðisþétti, sogsíuflaska, Buchner trekt, lofttæmisþurrkunarofn, lofttæmisdæla með hringrásarvatni.

2.3 Undirbúningsaðferð

2.3.1 Alkalisering

Bætið 1 g af ísogandi bómull í þriggja hálsa flöskuna, bætið síðan ákveðnu magni af natríumhýdroxíðlausn og algeru etanóli við, haltu hitastigi undir stofuhita og hrærið í smá stund.

2.3.2 Etergerð

Bætið við ákveðnu magni af klórediksýru og hrærið í 1 klst.

2.3.2 Krosstenging

Á seinna stigi eterunar var N,N-metýlenbísakrýlamíði bætt við í hlutfalli til að framkvæma krosstengingu og hrært við stofuhita í 2 klukkustundir.

2.3.4 Eftirvinnsla

Notaðu ísedik til að stilla pH gildið í 7, skolaðu saltið í burtu með etanóli, þvoðu vatnið í burtu með asetoni, síaðu með sogi og lofttæmdu í 4 klukkustundir (við um 60°C, lofttæmi 8,8 kPa) til að fá hvíta bómullarþráðarvöru.

2.4 Greiningarpróf

Vatnsupptökuhraði (WRV) er ákvarðaður með sigtun, það er að segja að 1 g af vörunni (G) er bætt í bikarglas sem inniheldur 100 ml af eimuðu vatni (V1), látið liggja í bleyti í 24 klukkustundir, síað í gegnum 200 möskva ryðfríu stáli skjánum. , og vatninu neðst á skjánum er safnað (V2). Útreikningsformúlan er sem hér segir: WRV=(V1-V2)/G.

3. Niðurstöður og umræður

3.1 Val á basahvarfsskilyrðum

Í því ferli að framleiða alkalí sellulósa með verkun bómullartrefja og basískrar lausnar, hafa ferli aðstæður veruleg áhrif á frammistöðu vörunnar. Það eru margir þættir í basahvarfinu. Til þæginda fyrir athugun er hornrétt tilraunahönnunaraðferð notuð.

Aðrar aðstæður: Leysirinn er 20 ml af algeru etanóli, hlutfall basa og eterunarefnis (mól/md) er 3:1 og þvertengingarefnið er 0,05 g.

Tilraunaniðurstöðurnar sýna að: frum- og aukatengsl: C>A>B, besta hlutfallið: A3B3C3. Styrkur lúts er mikilvægasti þátturinn í basahvarfinu. Hár styrkur lúts stuðlar að myndun alkalísellulósa. Hins vegar skal tekið fram að eftir því sem styrkur lúts er hærri, því meira er saltinnihald tilbúna ofurgleypna plastefnisins. Þess vegna, þegar saltið er þvegið með etanóli, skal þvo það nokkrum sinnum til að tryggja að saltið í vörunni sé fjarlægt, svo að það hafi ekki áhrif á vatnsupptökugetu vörunnar.

3.2 Áhrif skammta víxlbindingarefnis á vöru WRV

Tilraunaskilyrðin eru: 20 ml af algeru etanóli, 2,3:1 hlutfall af basa og eterunarefni, 20 ml af lúti og 90 mínútur af basa.

Niðurstöðurnar sýndu að magn krosstengjandi efnis hafði áhrif á krosstengingarstig CMC-Na. Óhófleg þvertenging leiðir til þéttrar netuppbyggingar í vörurýminu, sem einkennist af lágu frásogshraða vatns og lélegri mýkt eftir frásog vatns; þegar magn krosstengjandi efnis er lítið er krosstengingin ófullnægjandi og það eru vatnsleysanlegar vörur sem hafa einnig áhrif á frásogshraða vatns. Þegar magn krosstengiefnis er minna en 0,06g eykst vatnsgleypnihraði með aukningu á magni krosstengiefnis, þegar magn krosstengiefnis er meira en 0,06g minnkar frásogshraði vatns með magni af krosstengiefni. Þess vegna er skammturinn af krossbindiefni um 6% af bómullartrefjamassanum.

3.3 Áhrif eterunarskilyrða á vöru WRV

Tilraunaskilyrðin eru: basastyrkur 40%; basa rúmmál 20ml; algert etanól 20ml; skammtur krosstengiefnis 0,06g; basalization 90mín.

Frá efnahvarfformúlunni ætti alkalí-eter hlutfallið (NaOH:CICH2-COOH) að vera 2:1, en raunverulegt magn af basa sem notað er er meira en þetta hlutfall, vegna þess að tryggja þarf ákveðinn frjálsan basastyrk í hvarfkerfinu , vegna þess að: ákveðin Hærri styrkur frjáls basa stuðlar að því að basahvarfinu sé lokið; þvertengingarhvarfið verður að fara fram við basísk skilyrði; sumar aukaverkanir eyða basa. Hins vegar, ef magn af basa er bætt við of mikið, verður alkalítrefjarið alvarlega niðurbrotið og á sama tíma mun skilvirkni eterunarmiðilsins minnka. Tilraunir sýna að hlutfall basa og eter er um 2,5:1.

3.4 Áhrif magns leysis

Tilraunaskilyrðin eru: basastyrkur 40%; alkalískammtur 20ml; alkalí-eter hlutfall 2,5:1; víxlbindiefnisskammtur 0,06g, basamyndun 90mín.

Leysirinn vatnsfría etanól gegnir því hlutverki að dreifa, einsleita og viðhalda slurry ástandi kerfisins, sem er gagnlegt til að dreifa og flytja hita sem losnar við myndun alkalísellulósa, og getur dregið úr vatnsrofsviðbrögðum alkalísellulósa og þannig fengið einsleita sellulósa. Hins vegar, ef magn alkóhóls sem bætt er við er of mikið, leysast alkalí- og natríummónóklórasetatið upp í því, styrkur hvarfefna minnkar, hvarfhraði minnkar og það mun einnig hafa skaðleg áhrif á síðari þvertengingu. Þegar magn af algeru etanóli er 20ml er WRV gildið hátt.

Í stuttu máli eru heppilegustu aðstæðurnar til að búa til ofurgleypið plastefni úr ísogandi bómull basaðri og eteruðum karboxýmetýl sellulósa krosstengdum með N,N-metýlenbisakrýlamíði: basastyrkur 40%, leysiefnalaus 20ml af vatni og etanóli, hlutfall basa og eter er 2,5:1, og skammturinn af krossbindiefni er 0,06g (6% af magni bómullarflóa).