Bahan Penyerap Super saka Eter Selulosa

Proses lan kinerja produk saka carboxymethyl cellulose cross-linked dening N, N-methylenebisacrylamide kanggo nyiapake resin superabsorbent padha sinau, lan konsentrasi saka alkali, jumlah agen cross-linking, eterifikasi alkali, lan solvent padha rembugan. Efek dosis ing kinerja panyerepan banyu produk. Mekanisme adsorpsi resin sing nyerep banyu menyang banyu diterangake. Panaliten nuduhake yen nilai retensi banyu (WRV) saka produk iki tekan 114ml / g.

tembung kunci:selulosa eter; methylenebisacrylamide; persiapan

1、Pambuka

Resin superabsorbent minangka bahan polimer kanthi gugus hidrofilik sing kuwat lan sambung silang tartamtu. Bahan sing nyerep banyu umum kayata kertas, katun, lan rami duwe tingkat panyerepan banyu sing sithik lan kapasitas retensi banyu sing kurang, dene resin sing nyerep super bisa nyerep banyu kaping pirang-pirang bobote dhewe, lan gel sing dibentuk sawise nyerep banyu ora bakal dehidrasi. kanthi tekanan sing sithik. Kapasitas penylametan banyu sing apik banget. Ora larut ing banyu utawa ing pelarut organik.

Ana akeh gugus hidroksil, gugus karboksil lan ion natrium hidrat ing rantai molekul bahan penyerap super sing digawe saka selulosa. Sawise nyerep banyu, banyu diubengi dening jaringan makromolekul hidrofilik lan bisa ditahan ing tekanan eksternal. Nalika banyu lembab resin adsorpsi, lapisan membran semi-permeabel dibentuk ing antarane resin lan banyu. Amarga konsentrasi ion seluler (Na+) sing dhuwur ing resin sing nyerep banyu, miturut Donnan's prinsip keseimbangn, prabédan konsentrasi ion iki bisa nimbulaké tekanan osmotik. Miskin, mbentuk daya lembab lan bengkak, banyu ngliwati lapisan membran semi-permeable iki lan gabung karo gugus hidrofilik lan ion ing makromolekul resin superabsorbent, nyuda konsentrasi ion seluler, saéngga nuduhake panyerepan banyu lan pembengkakan sing dhuwur. Proses adsorpsi iki terus nganti prabédan tekanan osmotik sing disebabake dening bedane konsentrasi ion seluler padha karo resistensi ekspansi luwih lanjut sing disebabake dening gaya kohesif jaringan molekul resin polimer. Kaluwihan saka resin superabsorbent disiapake saka selulosa yaiku: tingkat panyerepan banyu Moderate, kacepetan panyerepan banyu cepet, resistance banyu uyah apik, ora beracun, gampang kanggo nyetel Nilai pH, bisa degradasi ing alam, lan biaya murah, supaya nduweni sudhut amba. sawetara saka nggunakake. Bisa digunakake minangka agen pamblokiran banyu, kondisioner lemah, lan agen penahan banyu ing industri lan tetanèn. Kajaba iku, nduweni prospek pangembangan lan aplikasi sing apik ing kesehatan, panganan, mikrobiologi, lan obat-obatan.

2. Bagian eksperimen

2.1 Prinsip eksperimen

Preparation saka resin superabsorbent serat katun utamané kanggo mbentuk struktur salib-disambung karo jurusan kurang saka substitusi ing kulit serat. Sambungan silang menyang senyawa sing umume duwe loro utawa luwih gugus fungsi reaktif. Gugus fungsional sing bisa nyambungake silang kalebu vinyl, hidroksil, karboksil, amida, asam klorida, oksirane, nitril, lan liya-liyane. Rasio panyerepan banyu saka resin superabsorben sing disiapake kanthi agen penghubung silang beda-beda. Ing eksperimen iki, N, N-methylenebisacrylamide digunakake minangka agen cross-linking, kalebu langkah-langkah ing ngisor iki:

(1) Selulosa (Rcell) bereaksi karo larutan alkalin kanggo ngasilake selulosa alkali, lan reaksi alkalisasi selulosa minangka reaksi eksotermik kanthi cepet. Mudhunake suhu kondusif kanggo pambentukan serat alkali lan bisa nyandhet hidrolisis. Nambahake alkohol bisa nambah kelainan selulosa, sing migunani kanggo alkalisasi lan eterifikasi sabanjure.

RcellOH + NaOH→RcellONa+H2O

(2) Alkali selulosa lan asam monochloroacetic generate sodium carboxymethyl selulosa, lan reaksi etherification belongs kanggo reaksi substitusi nukleofilik:

RcellONa+ClCH2COONa→RcellOCH2COONa+NaCl

(3) N, N-methylenebisacrylamide cross-linked kanggo njupuk resin super absorbent. Amarga isih akeh gugus hidroksil ing rantai molekul serat karboksimetil, ionisasi gugus hidroksil selulosa lan ionisasi ikatan rangkap akriloyl ing rantai molekul N, N-methylenebisacrylamide bisa dipicu ing tumindak kasebut. saka katalisis alkali, lan banjur Cross-linking antarane rantai molekul selulosa dumadi liwat kondensasi Michael, lan langsung ngalami exchange proton karo banyu dadi resin superabsorbent selulosa banyu-ora larut.

2.2 Bahan baku lan instrumen

Bahan mentah: katun penyerap (dipotong dadi linter), natrium hidroksida, asam monochloroacetic, N, N-methylenebisacrylamide, etanol absolut, aseton.

Instrumen: labu gulu telu, pengaduk listrik, kondensor refluks, labu panyaring nyedhot, corong Buchner, oven pengering vakum, pompa vakum banyu sirkulasi.

2.3 Metode persiapan

2.3.1 Alkalinisasi

Tambah 1 g saka katun absorbent menyang botol telung gulu, banjur nambah jumlah tartamtu saka larutan natrium hidroksida lan etanol Absolute, supaya suhu ngisor suhu kamar, lan aduk kanggo sawetara wektu.

2.3.2 Eterifikasi

Tambah jumlah tartamtu saka asam chloroacetic lan aduk kanggo 1h.

2.3.2 Crosslinking

Ing tahap pungkasan eterifikasi, N,N-methylenebisacrylamide ditambahake kanthi proporsi kanggo nindakake cross-linking, lan diaduk ing suhu kamar suwene 2 jam.

2.3.4 Post-Processing

Gunakake asam asetat glasial kanggo nyetel nilai pH dadi 7, ngumbah uyah nganggo etanol, ngumbah banyu nganggo aseton, nyaring kanthi nyedhot, lan garing kanthi vakum nganti 4 jam (udakara 60 menit).°C, derajat vakum 8.8kPa) kanggo entuk produk filamen katun putih.

2.4 Pengujian analitik

Tingkat penyerapan banyu (WRV) ditemtokake dening sieving, yaiku, 1g produk (G) ditambahake menyang beaker sing ngemot 100ml banyu suling (V1), direndhem suwene 24 jam, disaring liwat layar baja tahan karat 200 bolong. , lan banyu ing sisih ngisor layar diklumpukake (V2). Rumus pitungan kaya ing ngisor iki: WRV=(V1-V2)/G.

3. Asil lan diskusi

3.1 Pamilihan kahanan reaksi alkalisasi

Ing proses ngasilake selulosa alkali kanthi tumindak serat katun lan solusi alkali, kondisi proses duwe pengaruh sing signifikan marang kinerja produk. Ana akeh faktor ing reaksi alkalisasi. Kanggo penak pengamatan, metode desain eksperimen ortogonal diadopsi.

Kondisi liyane: Pelarut yaiku 20ml etanol absolut, rasio alkali kanggo agen etherifying (mol / md) yaiku 3: 1, lan agen crosslinking yaiku 0,05g.

Asil eksperimen nuduhake yen: hubungan primer lan sekunder: C>A>B, rasio paling apik: A3B3C3. Konsentrasi alkali minangka faktor paling penting ing reaksi alkalisasi. Konsentrasi lye sing dhuwur kondusif kanggo pembentukan selulosa alkali. Nanging, kudu dicathet yen konsentrasi lye sing luwih dhuwur, luwih akeh isi uyah saka resin superabsorben sing disiapake. Mulane, nalika ngumbah uyah nganggo etanol, wisuh kaping pirang-pirang kanggo mesthekake yen uyah ing prodhuk dibusak, supaya ora mengaruhi kapasitas panyerepan banyu saka prodhuk.

3.2 Pengaruh dosis agen crosslinking ing produk WRV

Kondisi eksperimen yaiku: 20ml etanol absolut, rasio 2,3:1 saka alkali kanggo agen eterifikasi, 20ml alkali, lan 90 menit alkalisasi.

Asil nuduhake yen jumlah agen cross-linking kena pengaruh tingkat cross-linking CMC-Na. Cross-linking sing berlebihan ndadékaké struktur jaringan sing nyenyet ing ruang produk, sing ditondoi kanthi tingkat panyerepan banyu sing kurang lan elastisitas sing kurang sawise nyerep banyu; nalika jumlah agen salib-linking cilik, salib-ngubungake ora lengkap, lan ana produk larut banyu, kang uga mengaruhi tingkat panyerepan banyu. Nalika jumlah agen cross-linking kurang saka 0.06g, tingkat panyerepan banyu mundhak kanthi nambah jumlah agen cross-linking, nalika jumlah agen cross-linking luwih saka 0.06g, tingkat panyerepan banyu sudo. kanthi jumlah agen cross-linking. Mulane, dosis agen crosslinking kira-kira 6% saka massa serat katun.

3.3 Pengaruh kondisi eterifikasi ing produk WRV

Kondisi eksperimen yaiku: konsentrasi alkali 40%; volume alkali 20 ml; etanol absolut 20 ml; dosis agen cross-linking 0,06g; alkalinisasi 90 min.

Saka rumus reaksi kimia, rasio alkali-eter (NaOH: CICH2-COOH) kudu 2: 1, nanging jumlah alkali sing digunakake luwih gedhe tinimbang rasio iki, amarga konsentrasi alkali gratis tartamtu kudu dijamin ing sistem reaksi. , amarga: tartamtu Konsentrasi basa bebas sing luwih dhuwur kondusif kanggo ngrampungake reaksi alkalisasi; reaksi cross-linking kudu ditindakake ing kahanan alkalin; sawetara reaksi sisih nganggo alkali. Nanging, yen jumlah alkali ditambahake kakehan, serat alkali bakal akeh degradasi, lan ing wektu sing padha, efficiency saka agen etherification bakal suda. Eksperimen nuduhake yen rasio alkali karo eter kira-kira 2,5: 1.

3.4 Pengaruh jumlah solvent

Kondisi eksperimen yaiku: konsentrasi alkali 40%; dosis alkalin 20 ml; rasio alkali-eter 2,5: 1; dosis agen penghubung silang 0,06g, alkalisasi 90 menit.

Etanol anhydrous solvent muter peran dispersing, homogenizing lan ngramut negara slurry saka sistem, kang ono gunane kanggo mbubarake lan nransfer panas dirilis sak tatanan saka selulosa alkali, lan bisa ngurangi reaksi hidrolisis saka selulosa alkali, mangkono entuk seragam selulosa. Nanging, yen jumlah alkohol sing ditambahake akeh banget, alkali lan sodium monochloroacetate bakal larut ing kono, konsentrasi reaktan bakal suda, tingkat reaksi bakal suda, lan uga bakal duwe efek sing ora becik ing crosslinking sabanjure. Nalika jumlah etanol mutlak 20ml, nilai WRV gedhe.

Ing ringkesan, kondisi sing paling cocok kanggo nyiapake resin superabsorben saka kapas absorbent alkalized lan etherified carboxymethyl selulosa cross-linked dening N, N-methylenebisacrylamide yaiku: konsentrasi alkali 40%, 20ml banyu tanpa pelarut lan etanol, rasio alkali kanggo eter. yaiku 2,5: 1, lan dosis agen crosslinking yaiku 0,06g (6% saka jumlah linter katun).