Reaksiyona etherification li ser ethera selulozê

Çalakiya etherîkirina selulozê bi rêzê bi makîneya hevîrkirinê û reaktora tevlêkirinê ve hate lêkolîn kirin, û hîdroksîetîl seluloz û karboksîmetîl seluloz bi rêzê bi kloroetanol û monochloroacetic acid ve hatin amadekirin. Encaman destnîşan kir ku reaksiyona etherîkirina selulozê bi reaktora tevlêkirinê di bin şert û mercên ajîtasyonek dijwar de pêk tê. Celuloz xwedan reaktîvîteya etherîfîkasyonê ya baş e, ku di baştirkirina kargêriya etherification û zêdekirina veguheztina ronahiyê ya hilberê di çareseriya avî de ji rêbaza hevokê çêtir e.) Ji ber vê yekê, baştirkirina tundiya tevlihevkirina pêvajoya reaksiyonê rêyek çêtir e ji bo pêşxistina cîgirkirina etherîkirina selulozê ya homojen. berhemên.

Peyvên sereke:reaksiyona etherification; Cellulose;Hydroxyethyl cellulose; Karboxymethyl cellulose

Di pêşkeftina hilberên ethera selulozê ya pembû ya rafînerî de, rêbaza çareserker bi berfirehî tête bikar anîn û makîneya kemînê wekî alavên reaksiyonê tê bikar anîn. Lêbelê, seluloza pembû bi giranî ji deverên krîstal ên ku molekul bi rêkûpêk û ji nêz ve têne rêz kirin pêk tê. Dema ku makîneya hevîrkirinê wekî amûra reaksiyonê tê bikar anîn, milê hevîrkirinê yê makîneya hevîrkirinê di dema reaksiyonê de hêdî ye, û berxwedana etherifying ji bo têketina qatên cihêreng ên selulozê mezin e û leza hêdî hêdî ye, di encamê de dema reaksiyonê dirêj, rêjeya bilind a alî ye. reaksîyon û belavkirina neyeksan a komên cîgir li ser zincîreyên molekulî yên selulozê.

Bi gelemperî reaksiyona etherification ya selulozê reaksiyonek heterojen li derve û hundur e. Ger çalakiyek dînamîkî ya derveyî tune be, kargêrê etherîkirinê dijwar e ku bikeve qada krîstalîzasyona selulozê. Û bi navgîniya pêşdarazîkirina pembûyê rafînerî (wekî bikaranîna rêbazên fizîkî ji bo zêdekirina rûbera pembûyê rafînerî), di heman demê de bi reaktora tevlêkirinê ya ji bo alavên reaksiyonê, bi karanîna reaksiyona eterîfîkasyona bilez a bi lez, li gorî ramanê, seluloz dikare bi tundî biwerimîne, werimandin. qada amorf a selulozê û qada krîstalîzasyonê mêldarê hevgirtî ye, çalakiya reaksiyonê baştir dike. Dabeşkirina homojen a cîhgirên ethera selulozê di pergala reaksiyonê ya etherîkirina heterojen de dikare bi zêdekirina hêza lêdana derve were bidestxistin. Ji ber vê yekê ew ê rêgeza pêşkeftina paşerojê ya welatê me be ku hilberên etherîkirina selulozê ya bi kalîte bi kelûpela reaksiyonê ya birêkûpêk wekî alavên reaksiyonê pêşve bibe.

1. Beşa ezmûnî

1.1 Ji bo ceribandinê madeya xav a selulozê ya pembû ya safîkirî

Li gorî amûrên reaksiyonê yên cihêreng ên ku di ceribandinê de têne bikar anîn, rêbazên pêşdibistanê yên seluloza pembû cûda ne. Dema ku kevçî wekî amûra reaksiyonê tê bikar anîn, rêbazên pêşdibistanê jî cûda ne. Dema ku kevroşk wekî amûra reaksiyonê tê bikar anîn, krîstalbûna seluloza pembûya rafînerî ya ku tê bikar anîn% 43.9 e, û dirêjahiya navînî ya seluloza pembû ya rafînerî 15 ~ 20 mm e. Krîstalbûna seluloza pembû ya rafînerî %32,3 e û dirêjahiya navînî ya seluloza pembû ya rafînerî ji 1 mm kêmtir e dema ku reaktora tevlêkirinê wekî amûra reaksiyonê tê bikar anîn.

1.2 Pêşveçûna karboksîmetîl cellulose û hîdroksîethyl cellulose

Amadekirina karboksîmetîl selulozê û hîdroksîetîl cellulozê dikare bi karanîna 2L kederê wekî amûra reaksiyonê (leza navînî di dema reaksiyonê de 50r/min e) û reaktora 2L ya tevlihevkirinê wekî amûrên reaksiyonê (leza navînî di dema reaksiyonê de 500r/min e) pêk bîne.

Di dema reaksiyonê de, hemî materyalên xav ji reaksiyona hişk a hejmarî têne wergirtin. Berhema ku ji reaksiyonê tê wergirtin bi w=95% etanol tê şûştin, û dûv re 24 demjimêran di bin zexta neyînî ya 60℃ û 0,005mpa de bi valahiya tê zuha kirin. Naveroka şilbûna nimûneya hatî bidestxistin w=2,7%±0,3%, û nimûneya hilbera ji bo analîzê tê şûştin heya ku naveroka ax w <0,2%.

Pêngavên amadekirina makîneya hevîrkirinê wekî alavên reaksiyonê wiha ne:

Reaksiyona eterîfîkasyonê → şuştina hilberan → zuwakirin → granulasyona kelandî → pakkirin di hevîrkêşkê de tê kirin.

Pêngavên amadekirina reaktora tevlêkirinê wekî amûrên reaksiyonê wiha ne:

Reaksiyona etherîkirinê → şuştina hilberan → zuwakirin û granulasyon → pakkirin di reaktorek hejkirî de pêk tê.

Dikare were dîtin ku kneader wekî amûrek reaksiyonê ji bo amadekirina taybetmendiyên karbidestiya reaksiyonê ya kêm, zuwakirin û qirkirina granulasyona gav bi gav tê bikar anîn, û kalîteya hilberê dê di pêvajoya qirkirinê de pir kêm bibe.

Taybetmendiyên pêvajoya amadekirinê ya bi reaktora şilkirî wekî amûra reaksiyonê wiha ne: karbidestiya reaksiyonê ya bilind, granulasyona hilberê rêbaza kevneşopî ya zuwakirin û qirkirinê qebûl nake, û pêvajoya zuwakirin û granulasyonê di heman demê de bi hilberên nehilandî yên piştî şuştinê, û kalîteya hilberê di pêvajoya zuwakirin û granulasyonê de nayê guhertin.

1.3 Analîzkirina belavbûna tîrêjê ya X-ê

Analîzkirina belavbûna tîrêjê ji hêla Rigaku D/max-3A-rax-tîrêjê ve hate kirin, monochromatorê grafît, Angle Θ 8°~30° bû, tîrêjê CuKα, zexta lûlê û herikîna lûlê 30kV û 30mA bûn.

1.4 Analîzkirina spektrêya infrasor

Spectrum-2000PE FTIR Spectrometer înfrasor ji bo analîzkirina spektroma infrasor hate bikar anîn. Hemî nimûneyên ji bo analîzkirina spektraya infrasor xwedî giraniya 0.0020 g bûn. Van nimûneyan bi rêzê ve bi 0,1600g KBr re hatin tevlihev kirin, û dûv re (bi stûrahiya <0,8 mm) hatin pêçan û analîz kirin.

1.5 Vedîtina veguhestinê

Veguhastin ji hêla 721 spektrofotometer ve hate tespît kirin. Çareseriya CMC w=w1% xiste nav sêlek 1cm rengdêr bi dirêjahiya pêlê 590nm.

1.6 Dereceya tespîtkirina cîgir

Asta veguheztina HEC ya hîdroksîetîl selulozê bi rêbaza analîza kîmyewî ya standard hate pîvandin. Prensîb ev e ku HEC dikare ji hêla HI hydroiodate ve di 123℃ de were hilweşandin, û asta veguheztina HEC dikare bi pîvandina maddeyên hilweşandî etilen û etilen iodide ku têne hilberandin were zanîn. Asta cîgiriya hîdroksîmetîl selulozê jî dikare bi rêbazên analîzên kîmyewî yên standard were ceribandin.

2. Encam û nîqaş

Li vir du celeb kelûmelên reaksiyonê têne bikar anîn: yek makîneya hevîrkirinê wekî amûra reaksiyonê ye, ya din jî çaydanka reaksiyonê ya tîrêjê wekî amûra reaksiyonê ye, di pergala reaksiyonê ya heterojen de, rewşa alkaline û pergala avê ya alkolê, reaksiyona etherîkirinê ya seluloza pembû ya rafînerî tê lêkolîn kirin. Di nav wan de, taybetmendiyên teknolojîk ên makîneya hevîrkirinê wekî alavên reaksiyonê ev in: Di reaksiyonê de, leza milê hevîrkirinê hêdî ye, dema reaksiyonê dirêj e, rêjeya reaksiyonên alîkî zêde ye, rêjeya karanîna kargêrê etherîker kêm e, û yekrengiya belavkirina komê ya cîgir di reaksiyona etherîzasyonê de nebaş e. Pêvajoya lêkolînê tenê dikare bi şert û mercên reaksiyonê yên hindik ve were sînorkirin. Wekî din, verastkirin û kontrolkirina şert û mercên reaksiyonê yên sereke (wek rêjeya serşokê, berhevoka alkali, leza destavêjê ya makîneya hevîrkirinê) pir xirab in. Zehmet e ku meriv bi yekrengiya nêzikî reaksiyona etherification bigihîje û veguheztina girseyî û pêketina pêvajoya reaksiyonê ya etherification bi kûrahî lêkolîn bike. Taybetmendiyên pêvajoyê yên reaktora tevhevkirinê wekî alavên reaksiyonê ev in: leza lêdana bilez a di reaksiyonê de, leza berteka bilez, rêjeya karanîna bilind a etherîzasyonê, belavkirina yekgirtî ya cîgirên etherîzasyonê, şert û mercên reaksiyonê yên sereke yên verastkirî û kontrolkirî.

Carboxymethyl cellulose CMC, bi rêzê, ji hêla amûrên reaksiyonê yên kneader û amûrên reaksiyonê yên reaktorê ve hatî amade kirin. Dema ku hevîrker wekî amûra reaksiyonê hate bikar anîn, şiyana tevlêdanê kêm bû û leza zivirînê ya navîn 50 r / hûrdem bû. Dema ku reaktora tevlêkirinê wekî amûra reaksiyonê hate bikar anîn, tîrêjiya lêdanê zêde bû û leza zivirînê ya navînî 500r / min bû. Dema ku rêjeya molar a monochloroacetic acid ji monosaccharide cellulose 1: 5: 1 bû, dema reaksiyonê 1.5h li 68℃ bû. Veguheztina ronahiyê ya CMC ya ku ji hêla makîneya hevîrkirinê ve hatî peyda kirin% 98,02 bû û karbidestiya etherification% 72% bû ji ber veguheztina baş a CM-ê di navgîna etherîker a asîda kloroacetîk de. Dema ku reaktora tevhevkirinê wekî amûra reaksiyonê hate bikar anîn, permeabiliya eterîfker çêtir bû, veguheztina CMC% 99,56 bû, û karbidestiya reaksiyona etherîzasyonê ji% 81 zêde bû.

HEC-ê hîdroksîetîl selulozê bi hevîr û reaktora tevhevkirinê wekî amûra reaksiyonê hate amadekirin. Dema ku kevroşk wekî amûra reaksiyonê hate bikar anîn, berbi berteka eterîzasyonê %47 bû û helbûna avê xizan bû dema ku permebûna eterîzasyona kloroetîl alkolê xizan bû û rêjeya molar a kloroetanol bi monosakarîdê selulozê 3:1 li 60℃ ji bo 4h bû. . Tenê gava ku rêjeya molar a kloroetanol bi monosakarîdên selulozê re 6:1 be, dikare hilberên ku di avê de çareserîbûn baş çêbibin. Dema ku reaktora tevlihevkirinê wekî amûra reaksiyonê hate bikar anîn, permeabiliya eterîkirina alkolê ya kloroetîl 4 demjimêran di 68℃ de çêtir bû. Gava ku rêjeya molarê ya kloroetanol bi monosakarîdê selulozê 3: 1 bû, HEC-a ku derketî xwedan çareseriyek çêtir a avê bû, û karbidestiya reaksiyona eterîfasyonê ji% 66 zêde bû.

Karbidestiya reaksiyonê û leza reaksiyonê ya eterîzasyona asîda kloroacetîk ji ya kloroetanolê pirtir e, û reaktora tevhevkirinê wekî amûra reaksiyonê ya eterîzasyonê li ser kevçîyê feydeyên eşkere hene, ku ev yek pir bikêrhatina reaksiyona eterîzasyonê çêtir dike. Veguheztina bilind a CMC di heman demê de nerasterast destnîşan dike ku reaktora tevlihevkirinê wekî amûra reaksiyonê ya etherîzasyonê dikare homojeniya reaksiyona eterîzasyonê baştir bike. Ji ber ku zincîra selulozê li ser her zengila koma glukozê sê komên hîdroksîl hene, û tenê di rewşek bi tundî werimî an jî hilweşandî de hemî cotên hîdroksîl ên selulozê yên molekulên etherîker têne peyda kirin. Reaksiyona etherîkirina selulozê bi gelemperî reaksiyonek heterojen e ji derve ber bi hundur ve, nemaze li devera krîstal a selulozê. Dema ku avahiya krîstal a selulozê bêyî bandora hêza derve saxlem dimîne, maddeya etherîker zehmet e ku têkeve avahiya krîstal, bandorê li homojeniya reaksiyona heterojen dike. Ji ber vê yekê, bi pêşîlêgirtina pembûya rafînerî (wekî zêdekirina rûbera taybetî ya pembûya rafînerî), reaktîvîteya pembûya rafînerî dikare were baştir kirin. Di rêjeya serşokê ya mezin de (etanol / seluloz an alkolê îsopropil / seluloz û reaksiyona tevhevkirinê ya bi leza bilind, li gorî aqilan, rêza qada krîstalîzasyona selulosê dê kêm bibe, di vê demê de seluloz dikare bi hêz biwerime, da ku werimandin. ji herêma seluloz a amorf û krîstal bi hevre dibe, Ji ber vê yekê reaktîvîteya herêma amorf û herêma krîstal dişibin hev.

Bi riya analîza spektraya infrasor û analîza dabeşkirina tîrêjê ya X-ê, dema ku reaktora tevlihevkirinê wekî amûra reaksiyona eterîfasyonê tê bikar anîn, pêvajoya reaksiyona etherîkirinê ya selulozê bi zelalî tê fêm kirin.

Li vir, spektrên infrasor û tîrêjên X-tîrêjê hatin analîz kirin. Reaksiyona etherîkirinê ya CMC û HEC-ê di reaktorek şilandî de di bin şert û mercên reaksiyonê yên ku li jor hatine destnîşan kirin de hate kirin.

Analîza spektraya infrasor destnîşan dike ku reaksiyona etherasyonê ya CMC û HEC bi dirêjkirina dema reaksiyonê bi rêkûpêk diguhezîne, asta veguheztinê cûda ye.

Bi vekolîna şêwaza belavbûna tîrêjê X-ê, krîstalbûna CMC û HEC bi dirêjkirina dema reaksiyonê ber bi sifirê ve diçe, û destnîşan dike ku pêvajoya dekristalîzasyonê di bingeh de di qonaxa alkalîzasyonê û qonaxa germkirinê de berî reaksiyona etherîkirina pembûya rafînerî pêk hatiye. . Ji ber vê yekê, reaktîvîteya etherîkirina karboksîmetîl û hîdroksîetîl a pembûya rafînerî êdî bi giranî ji hêla krîstalbûna pembûya rafînerî ve nayê sînorkirin. Ew bi permeability etherifying agent ve girêdayî ye. Dikare were destnîşan kirin ku reaksiyona etherîfîkasyonê ya CMC û HEC bi reaktora tevlihevkirinê wekî amûra reaksiyonê tê meşandin. Di bin tevhevkirina leza zêde de, ew ji pêvajoya dekristalîzasyona pembûya rafînerî di qonaxa alkalîzasyonê û qonaxa germkirinê de berî reaksiyona etherification de sûdmend e, û ji ber reaksiyona etherification re dibe alîkar ku karmendê etherification di nav selulozê de derbas bibe, da ku karbidestiya reaksiyona etherification û yekrengiya veguheztinê baştir bike. .

Di encamnameyê de, ev lêkolîn li ser bandora hêza tevlêkirinê û faktorên din ên li ser kargêriya reaksiyonê di dema pêvajoya reaksiyonê de tekez dike. Ji ber vê yekê, pêşniyara vê lêkolînê li ser van sedemên jêrîn pêk tê: Di pergala reaksiyonê ya eterojen a heterojen de, karanîna rêjeya şûşê ya mezin û tundiya bilind a tevlihevkirinê, û hwd., şertên bingehîn e ji bo amadekirina ethera selulozê ya bi qasî homojen bi koma cîgir. belavkirinî; Di pergalek reaksiyona etherasyonê ya heterojen a taybetî de, ethera selulozê ya bi performansa bilind bi belavkirina hema hema yekgirtî ya cîgiran dikare bi karanîna reaktora tevhevkirinê wekî amûra reaksiyonê were amadekirin, ku nîşan dide ku çareseriya avî ya ethera selulozê xwedan veguheztinek bilind e, ku ji bo berfirehkirina taybetmendiyan pir girîng e. û fonksiyonên ether cellulose. Makîneya hevîrkirinê wekî amûrek reaksiyonê tê bikar anîn da ku reaksiyona etherîkirina pembûya paqijkirî lêkolîn bike. Ji ber şiddetiya kêm a tevlihevkirinê, ew ji bo ketina ajansê etherification ne baş e, û hin dezawantajên wekî rêjeya zêde ya reaksiyonên alî û yekrengiya belavkirina xirab a cîgirên etherification heye.