ЖМБ целлюлозасы жана анын структурасынын мүнөздөмөсү

Саман целлюлозасын чийки зат катары колдонуп, ал эфирификация жолу менен модификацияланган. Жалгыз фактор жана айлануу сыноосу аркылуу карбоксиметил целлюлозаны даярдоо үчүн оптималдуу шарттар аныкталды: эфирдешүү убактысы 100мин, эфирдешүү температурасы 70℃, NaOH дозасы 3,2 г жана монохлорассус кислотасынын дозасы 3,0 г, максималдуу алмаштыруу Даражасы 0,53.

Негизги сөздөр: ЖМБцеллюлоза; монохлорассус кислотасы; эфиризация; өзгөртүү

Карбоксиметил целлюлозадүйнөдө эң көп өндүрүлгөн жана сатылган целлюлоза эфири. Ал көп жуучу каражат, тамак-аш, тиш пастасы, текстиль, басып чыгаруу жана боёо, кагаз жасоо, мунай, тоо-кен, дары-дармек, керамика, электрондук компоненттер, резина, боектор, пестициддер, косметика, булгаары, пластмасса жана мунай бургулоо, ж.б. колдонулат. "өнөр жай мононатрий глутаматы" катары. Карбоксиметил целлюлоза - табигый целлюлозаны химиялык модификациялоо жолу менен алынган сууда эрүүчү целлюлоза эфиринин туундусу. Карбоксиметил целлюлозаны өндүрүү үчүн негизги сырье болгон целлюлоза жер жүзүндөгү эң көп табигый кайра жаралуучу ресурстардын бири болуп саналат, анын жылдык өндүрүшү жүздөгөн миллиард тоннаны түзөт. менин өлкөм ири айыл чарба өлкөсү жана эң көп саман ресурстары бар өлкөлөрдүн бири. Саман дайыма элет тургундары үчүн негизги отундардын бири болуп келген. Бул ресурстар көп убакыттан бери рационалдуу иштетилбей, жыл сайын дүйнөдө айыл чарба жана токой чарбаларынын калдыктары, мисалы, саман сыяктуу 2%дан азыраак колдонулат. Шалы Хэйлунцзян провинциясында негизги экономикалык есумдук болуп саналат, анын айдоо аянты 2 миллион хм2ден ашык, жыл сайын 14 миллион тонна шалы жана 11 миллион тонна саман алынат. Дыйкандар көбүнчө аларды талаада таштанды катары өрттөп жиберишет, бул жаратылыш ресурстарынын чоң ысырап болушу гана эмес, айлана-чөйрөнү да олуттуу булгайт. Ошондуктан, саман ресурстарын пайдаланууну ишке ашыруу айыл чарбасын туруктуу өнүктүрүү стратегиясынын зарылчылыгы болуп саналат.

1. Эксперименттик материалдар жана методдор

1.1 Эксперименттик материалдар жана жабдуулар

Лабораторияда ез алдынча жасалган саман целлюлозасы; JJ～1 түрү электр аралаштыргыч, Jintan Guowang эксперименталдык аспап Factory; SHZW2C түрү RS—Вакуумдук насос, Шанхай Pengfu Electromechanical Co., Ltd.; pHS-3C рН метр, Mettler-Toledo Co., Ltd.; DGG-9070A электр жылытуу туруктуу температура кургатуу меш, Пекин Түндүк Lihui Test Instrument Equipment Co., Ltd.; HITACHI-S ~ 3400N сканерлөөчү электрондук микроскоп, Hitachi Instruments; этанол; натрий гидроксиди; хлорассус кислотасы жана башкалар (жогорудагы реагенттер аналитикалык жактан таза).

1.2 Эксперименттик метод

1.2.1 Карбоксиметил целлюлозаны алуу

(1) Карбоксиметил целлюлозаны даярдоо ыкмасы: 2 г целлюлозаны үч моюндуу колбага өлчөп, 2,8 г NaOH, 20 мл 75% этанол эритмесин кошуп, щелочка 25 градуска чейин туруктуу температурадагы суу мончосуна чылап коюңуз.°C 80 мүнөт. Миксер менен жакшылап аралаштырыңыз. Бул процессте целлюлоза щелочтуу эритме менен реакцияга кирип, щелочтук целлюлозаны пайда кылат. Этерификация стадиясында жогоруда реакцияланган үч моюндуу колбага 10 мл 75% этанол эритмесинен жана 3 г хлораксус кислотасын кошуп, температураны 65-70 градуска чейин көтөрөт.° C., жана 60 мүнөт реакцияга. Экинчи жолу щелочту кошуп, андан кийин температураны 70 градуста кармап туруу үчүн жогорудагы реакциялык колбага 0,6 г NaOH кошобуз.°C, жана чийки Na алуу үчүн реакция убактысы 40 мин—CMC (натрий карбоксиметилцеллюлоза).

Нейтралдаштыруу жана жуу: 1мл кошуу·L-1 туз кислотасы жана реакцияны бөлмө температурасында рН=7~8ге чейин нейтралдаштырыңыз. Андан кийин 50% этанол менен эки жолу жууп, андан кийин 95% этанол менен бир жолу жууп, соргуч менен чыпкалап, 80-90 градуста кургатат.°C 2 саатка.

(2) Үлгү алмаштыруунун даражасын аныктоо: кычкылдуулукту өлчөөчү приборду аныктоо ыкмасы: тазаланган жана кургатылган Na-CMC үлгүсүнүн 0,2 г (0,1 мг чейин так) таразалап, 80 мл дистилденген сууда эритип, 10 мүнөткө электромагниттик түрдө аралаштырып, жөнгө салыңыз. аны кислота же щелоч менен Эритме эритменин рНын 8ге чейин жеткирди. Андан кийин текшерилүүчү эритмени күкүрт кислотасынын стандарттуу эритмеси менен рН өлчөгүч электрод менен жабдылган стаканга титрлеңиз жана титрлөөдө рН өлчөмгө чейин рН өлчөгүчтүн көрсөткүчүн байкаңыз. 3.74. Колдонулган күкүрт кислотасынын стандарттуу эритмесинин көлөмүн белгилеңиз.

1.2.2 Бир фактордук тест ыкмасы

(1) Карбоксиметил целлюлозаны алмаштыруу даражасына щелочтун өлчөмүнүн таасири: 25 градуста щелочтоштуруу℃, щелочту 80 мүнөткө батыруу, этанол эритмесиндеги концентрация 75%, монохлорассус кислотасынын реагентинин көлөмүн көзөмөлдөө 3г, эфирификация температурасы 65 ~70°C, этерификация убактысы 100 мүнөттү түздү жана сыноо үчүн натрий гидроксидинин өлчөмү өзгөртүлдү.

(2) Этанол эритмесинин концентрациясынын карбоксиметил целлюлозанын алмаштыруу даражасына тийгизген таасири: туруктуу щелочтун саны 3,2 г, щелочтун туруктуу температурадагы суу мончосунда 25 градуска чөмүлүүсү.°С 80мин, этанол эритмесинин концентрациясы 75%, монохлорассус кислотасынын реагентинин саны 3г контролдонот, эфирификация Температурасы 65-70°C, этерификация убактысы 100мин, ал эми этанол эритмесинин концентрациясы эксперимент үчүн өзгөртүлгөн.

(3) Карбоксиметил целлюлозаны алмаштыруу даражасына монохлорассус кислотасынын өлчөмүнүн таасири: 25°щелочко С, 80 мүнөт щелочка чылап, этанол эритмесинин концентрациясын 75% кылуу үчүн 3,2 г натрий гидроксидин кошуңуз, эфир Температурасы 65~70°С, этерификация убактысы 100мин, ал эми монохлорассус кислотасынын өлчөмү эксперимент үчүн өзгөртүлөт.

(4) Этерификация температурасынын карбоксиметил целлюлозаны алмаштыруу даражасына тийгизген таасири: 25°щелочко С, 80 мүнөт щелочка чылап, этанол эритмесинин концентрациясын 75% кылуу үчүн 3,2г натрий гидроксидин кошуп, эфирификация температурасы Температура 65~70℃, этерификация убактысы 100мин, ал эми эксперимент монохлорассус кислотасынын дозасын өзгөртүү жолу менен жүргүзүлөт.

(5) Этерификация убакытынын карбоксиметил целлюлозаны алмаштыруу даражасына тийгизген таасири: 25°Алкалдаштыруу үчүн C, 3,2 г натрий гидроксиди кошуп, этанол эритмесинин концентрациясын 75% кылуу үчүн 80 мүнөт щелочка чылап, жана башкарылуучу монохлор уксус кислотасынын реагентинин дозасы 3 г, этерификация температурасы 65 ~ 70°C, жана этерификация убактысы эксперимент үчүн өзгөртүлгөн.

1.2.3 Карбоксиметил целлюлозаны сыноо планы жана оптималдаштыруу

Жалгыз фактордук эксперименттин негизинде төрт фактор жана беш деңгээли бар квадраттык регрессиялык ортогоналдык айлануу курама эксперименти иштелип чыккан. Төрт фактор – эфирлешүү убактысы, эфирлешүү температурасы, NaOH өлчөмү жана монохлорассус кислотасынын саны. Маалыматтарды иштетүүдө маалыматтарды иштетүү үчүн SAS8.2 статистикалык программалык камсыздоо колдонулат, ал ар бир таасир этүүчү фактор менен карбоксиметил целлюлозанын алмаштыруу даражасынын ортосундагы байланышты ачып берет. ички мыйзам.

1.2.4 SEM талдоо ыкмасы

Кургатылган порошок үлгүсү үлгү баскычында өткөргүч желим менен бекитилип, алтынды вакуумдук чачыраткандан кийин Hitachi-S-3400N Hitachi сканерлөөчү электрондук микроскоптун астында байкалып, сүрөткө тартылган.

2. Жыйынтыктар жана талдоо

2.1 Карбоксиметил целлюлозаны алмаштыруу даражасына бир фактордун таасири

2.1.1 Карбоксиметил целлюлозаны алмаштыруу даражасына щелочтун өлчөмүнүн таасири

2г целлюлозага NaOH3,2g кошулганда продуктунун алмаштыруу даражасы эң жогору болгон. NaOH көлөмү азаят, ал щелочтук целлюлозаны жана эфирлештирүү агентин нейтралдаштырууну түзүүгө жетишсиз, ал эми продукт аз даражада алмаштыруучу жана аз илешкектүүлүккө ээ. Тескерисинче, NaOH өлчөмү өтө көп болсо, хлор-уксус кислотасынын гидролизинде кошумча реакциялар күчөп, эфирлештирүүчү каражаттын чыгымы көбөйүп, продуктунун илешкектүүлүгү да төмөндөйт.

2.1.2 Этанол эритмесинин концентрациясынын карбоксиметил целлюлозанын алмаштыруу даражасына тийгизген таасири

Этанол эритмесиндеги суунун бир бөлүгү целлюлозанын сыртындагы реакция чөйрөсүндө, экинчи бөлүгү целлюлозада болот. Эгерде суунун курамы өтө чоң болсо, ЖМБ сууга шишип, эфирлешүүдө желе пайда кылат, натыйжада өтө бирдей эмес реакция пайда болот; суунун курамы өтө аз болсо, реакция чөйрөнүн жоктугунан реакцияны улантуу кыйын болот. Негизинен 80% этанол эң ылайыктуу эриткич болуп саналат.

2.1.3 Карбоксиметил целлюлозаны алмаштыруу даражасына монохлорассус кислотасынын дозасынын таасири

Монохлорассус кислотасынын жана натрий гидроксидинин өлчөмү теориялык жактан 1:2, бирок реакцияны ЖМС түзүүчү багытка жылдыруу үчүн реакция системасында ылайыктуу бош базанын болушун камсыз кылуу керек, ошондуктан карбоксиметилизация бир калыпта жүрүшү мүмкүн. Ушул себептен ашыкча щелоч ыкмасы кабыл алынган, башкача айтканда, кислота менен щелочтук заттардын молярдык катышы 1:2,2.

2.1.4 Этерификация температурасынын карбоксиметил целлюлозаны алмаштыруу даражасына тийгизген таасири

Этерификация температурасы канчалык жогору болсо, реакциянын ылдамдыгы ошончолук тез болот, бирок кошумча реакциялар да тездейт. Химиялык баланстын көз карашынан алганда, температуранын жогорулашы ЖМБнын пайда болушуна жагымсыз, бирок температура өтө төмөн болсо, реакциянын ылдамдыгы жай жана эфирдик агенттин колдонуу ылдамдыгы төмөн. Этерификация үчүн оптималдуу температура 70 экенин көрүүгө болот°C.

2.1.5 Этерификация убакытынын карбоксиметил целлюлозанын алмаштыруу даражасына тийгизген таасири

Этерификация убактысынын көбөйүшү менен ЖМБнын алмаштыруу даражасы жогорулап, реакциянын ылдамдыгы тездейт, бирок белгилүү убакыт өткөндөн кийин каптал реакциялар күчөп, алмаштыруу даражасы төмөндөйт. Этерификация убактысы 100 мүнөт болгондо, алмаштыруу даражасы максималдуу болот.

2.2 Ортогоналдык тесттин натыйжалары жана карбоксиметил топторунун анализи

Дисперсиялык анализдин таблицасынан көрүнүп тургандай, негизги пунктта эфирлешүү убактысынын төрт фактору, эфирлешүү температурасы, NaOH өлчөмү жана монохлорассус кислотасынын өлчөмү карбоксиметил целлюлозанын алмаштыруу даражасына абдан олуттуу таасир этет (б. <0,01) . Карбоксиметил целлюлозанын алмаштыруу даражасына өз ара аракеттенүү элементтеринин ичинен эфирлештирүү убактысынын жана монохлорассус кислотасынын өлчөмүнүн өз ара аракеттенүү элементтери жана эфирлештирүү температурасынын жана монохлорассус кислотасынын көлөмүнүн өз ара аракеттенүү элементтери абдан маанилүү таасир эткен (p<0,01). Карбоксиметил целлюлозаны алмаштыруу даражасына ар кандай факторлордун таасир этүү тартиби: этерификация температурасы>монохлорассус кислотасынын саны>этерификация убактысы>NaOH көлөмү.

Квадраттык регрессиянын ортогоналдык айлануу комбинациясынын конструкциясынын сыноо натыйжаларын талдоодон кийин, карбоксиметиляциянын модификациясы үчүн оптималдуу процесстин шарттары: этерификация убактысы 100 мин, этерификация температурасы 70 экендигин аныктоого болот.℃, NaOH дозасы 3,2 г жана монохлорассус кислотасы Дозасы 3,0 г, ал эми алмаштыруунун максималдуу даражасы 0,53.

2.3 Микроскопиялык көрсөткүчтөрдүн мүнөздөмөсү

Целлюлоза, карбоксиметил целлюлоза жана кайчылаш байланышкан карбоксиметил целлюлоза бөлүкчөлөрүнүн беттик морфологиясы сканерлөөчү электрондук микроскоп аркылуу изилденген. Целлюлоза жылмакай бети бар тилке түрүндө өсөт; карбоксиметил целлюлозанын чети экстракцияланган целлюлозага караганда орой жана көңдөй структурасы чоңоюп, көлөмү чоңоёт. Себеби, карбоксиметил целлюлозанын шишип кеткенинен байлам түзүмү чоңоёт.

3. Корутунду

3.1 Карбоксиметил эфирлештирилген целлюлозаны даярдоо Целлюлозаны алмаштыруу даражасына таасир этүүчү төрт фактордун маанилүүлүгүнүн тартиби: этерификация температурасы > монохлорассус кислотасынын дозасы > этерификация убактысы > NaOH дозасы. Карбоксиметиляциянын модификациясынын оптималдуу процессинин шарттары этерификация убактысы 100 мин, эфирлешүү температурасы 70℃, NaOH дозасы 3,2 г, монохлорассус кислотасынын дозасы 3,0 г жана максималдуу алмаштыруу даражасы 0,53.

3.2 Карбоксиметиляциянын модификациясынын оптималдуу технологиялык шарттары: эфирдешүү убактысы 100мин, эфирдешүү температурасы 70℃, NaOH дозасы 3,2 г, монохлорассус кислотасынын дозасы 3,0 г, максималдуу алмаштыруу даражасы 0,53.