Fihetsika etherification amin'ny cellulose etera

Ny asan'ny etherification ny cellulose dia nodinihina tamin'ny milina fametahana sy ny reactor mampihetsi-po, ary ny cellulose hydroxyethyl sy carboxymethyl cellulose dia nomanin'ny chloroethanol sy monochloroacetic asidra. Ny valiny dia naneho fa ny fanehoan-kevitra etherification ny cellulose dia notanterahina tamin'ny alàlan'ny reactor mampihetsi-po ao anatin'ny toe-javatra misy fikorontanana mahery vaika. Ny cellulose dia manana fihetsehana etherification tsara, izay tsara kokoa noho ny fomba kneader amin'ny fanatsarana ny fahombiazan'ny etherification ary manatsara ny fifindran'ny hazavana amin'ny vokatra amin'ny vahaolana amin'ny rano.) Noho izany, ny fanatsarana ny hamafin'ny fihetsehana ny dingan'ny fanehoan-kevitra dia fomba tsara kokoa hampivelarana fanoloana ny eterification cellulose homogeneous. vokatra.

Teny fototra:fanehoan-kevitra etherification; Cellulose;Hydroxyethyl cellulose; Carboxymethyl cellulose

Ao amin'ny fampandrosoana ny landihazo voadio cellulose etera vokatra, solvent fomba no be mpampiasa sy mametafeta milina dia ampiasaina ho toy ny fanehoan-kevitra fitaovana. Na izany aza, ny cellulose landihazo dia tena ahitana faritra kristaly izay misy molekiola voalamina tsara sy akaiky. Rehefa mametafeta milina dia ampiasaina ho toy ny fanehoan-kevitra fitaovana, ny mametafeta sandry ny mametafeta milina dia miadana mandritra ny fanehoan-kevitra, ary ny fanoherana ny etherifying mpandraharaha mba hiditra samy hafa sosona ny cellulose dia lehibe sy ny hafainganam-pandeha dia miadana, ka ela fanehoan-kevitra ny fotoana, avo ampahany amin'ny lafiny. fanehoan-kevitra sy fizarana tsy mitovy ny vondrona substituent amin'ny rojo molekiola cellulose.

Matetika ny fanehoan-kevitra etherification ny cellulose dia fanehoan-kevitra heterogène ivelany sy anatiny. Raha tsy misy hetsika mavitrika ivelany, sarotra ny miditra amin'ny faritra kristaly ny cellulose. Ary amin'ny alalan'ny pretreatment ny landihazo voadio (toy ny fampiasana fomba ara-batana mba hampitombo ny ambonin'ny landihazo voadio), miaraka amin'izay koa amin'ny fihetsehana reactor ho an'ny fanehoan-kevitra fitaovana, mampiasa haingana nanetsika etherification fanehoan-kevitra, araka ny fisainany, cellulose afaka mivonto mafy, ny fivontosana Ny faritra amorphous cellulose sy ny faritra crystallization dia mazàna tsy miova, manatsara ny hetsika fanehoan-kevitra. Ny fizarana homogeneous ny cellulose etera substituents amin'ny heterogeneous etherification rafitra fanehoan-kevitra dia azo tratrarina amin'ny alalan'ny fampitomboana ny hery mihetsiketsika ivelany. Noho izany dia ho tari-dalana ho an'ny fampandrosoana ho an'ny firenentsika ny hamolavola vokatra etherification cellulose avo lenta miaraka amin'ny kettle fanehoan-kevitra mihetsiketsika ho fitaovana fanehoan-kevitra.

1. Ampahany andrana

1.1 landihazo voadio cellulose akora ho an'ny fitsapana

Araka ny fitaovana fanehoan-kevitra isan-karazany ampiasaina amin'ny fanandramana, ny fomba pretreatment ny landihazo cellulose dia samy hafa. Rehefa ampiasaina ho fitaovana fanehoan-kevitra ny kneader dia hafa ihany koa ny fomba fikarakarana mialoha. Rehefa ny kneader dia ampiasaina ho toy ny fitaovana fanehoan-kevitra, ny crystallinity ny voadio landihazo cellulose ampiasaina dia 43.9%, ary ny eo ho eo ny halavan'ny landihazo voadio cellulose dia 15 ~ 20mm. Ny crystallinity ny landihazo voadio cellulose dia 32.3% ary ny eo ho eo ny halavan'ny landihazo voadio cellulose dia latsaky ny 1mm rehefa mamporisika reactor ampiasaina ho fanehoan-kevitra fitaovana.

1.2 Fampandrosoana ny carboxymethyl cellulose sy hydroxyethyl cellulose

Ny fanomanana ny carboxymethyl cellulose sy hydroxyethyl cellulose azo tanterahina amin'ny alalan'ny fampiasana ny 2L kneader ho fanehoan-kevitra fitaovana (ny antonony hafainganam-pandeha nandritra ny fanehoan-kevitra dia 50r/min) sy ny 2L stirring reactor ho fanehoan-kevitra fitaovana (ny eo ho eo ny hafainganam-pandeha nandritra ny fanehoan-kevitra dia 500r/min).

Nandritra ny fanehoan-kevitra, ny akora rehetra dia avy amin'ny fanehoan-kevitra hentitra be. Ny vokatra azo avy amin'ny fanehoan-kevitra dia sasao amin'ny w = 95% ethanol, ary avy eo maina amin'ny banga mandritra ny 24h eo ambanin'ny tsindry ratsy 60 ℃ sy 0.005mpa. Ny votoatin'ny hamandoana amin'ny santionany azo dia w = 2.7% ± 0.3%, ary ny santionan'ny vokatra ho an'ny fanadihadiana dia sasana mandra-pahatongan'ny lavenona w <0.2%.

Ny dingana fanomanana ny milina fametahana ho toy ny fitaovana fanehoan-kevitra dia toy izao manaraka izao:

Fihetseham-po eterification → fanasana vokatra → fanamainana → granulation grated → fonosana dia atao amin'ny kneader.

Ny dingana fanomanana ny stirring reactor ho toy ny fitaovana fanehoan-kevitra dia toy izao manaraka izao:

Fihetseham-po eterification → fanasana vokatra → fanamainana sy granulation → fonosana dia atao amin'ny reactor mihetsiketsika.

Dia hita fa ny kneader dia ampiasaina ho toy ny fanehoan-kevitra fitaovana ho an'ny fanomanana ny toetra ny ambany fanehoan-kevitra fahombiazana, fanamainana sy fitotoana granulation tsikelikely, ary ny kalitaon'ny vokatra dia hihena be eo amin'ny fitotoana dingana.

Ny toetran'ny fizotry ny fanomanana miaraka amin'ny reactor mihetsiketsika ho fitaovana fanehoan-kevitra dia toy izao manaraka izao: ny fahombiazan'ny fanehoan-kevitra avo lenta, ny granulation ny vokatra dia tsy manaiky ny fomba fanodinana nentim-paharazana amin'ny fanamainana sy ny fikosoham-bary, ary ny dingana fanamainana sy granulation dia atao miaraka amin'ny ny vokatra tsy maina aorian'ny fanasana, ary ny kalitaon'ny vokatra dia tsy miova amin'ny dingana fanamainana sy granulation.

1.3 Famakafakana diffraction X-ray

X-ray fanadihadiana diffraction dia natao Rigaku D / max-3A X-ray diffractometer, graphite monochromator, Θ Angle dia 8 ° ~ 30 °, CuKα taratra, fantsona fanerena sy ny fantsona fantsona dia 30kV sy 30mA.

1.4 Famakafakana spectrum infrarouge

Spectrum-2000PE FTIR infrared spectrometer dia nampiasaina tamin'ny famakafakana spectrum infrarouge. Ny santionany rehetra amin'ny famakafakana spectrum infrarouge dia nanana lanja 0,0020g. Ireo santionany ireo dia nafangaro tamin'ny 0.1600g KBr, ary avy eo notsindriana (miaraka amin'ny hatevin'ny <0.8mm) ary nodinihina.

1.5 Fikarohana fandefasana

Ny fampitana dia voamariky ny 721 spectrophotometer. Ny vahaolana CMC w=w1% dia napetraka tao anaty lovia miloko 1cm amin'ny halavan'ny onjam 590nm.

1.6 Ny mari-pahaizana momba ny fanoloana

Ny ambaratonga fanoloana HEC ny hydroxyethyl cellulose dia norefesina tamin'ny fomba famakafakana simika mahazatra. Ny fitsipika dia ny HEC dia azo simbain'ny HI hydroiodate amin'ny 123 ℃, ary ny haavon'ny fanoloana ny HEC dia azo fantarina amin'ny fandrefesana ny ethylene sy ethylene iodide vokarina. Ny haavon'ny fanoloana ny hydroxymethyl cellulose dia azo zahana amin'ny fomba famakafakana simika mahazatra.

2. Vokatra sy fifanakalozan-kevitra

Roa karazana fanehoan-kevitra kettle no ampiasaina eto: ny iray dia mametafeta ny koba ho toy ny fitaovana fanehoan-kevitra, ny iray hafa dia mamporisika karazana fanehoan-kevitra kettle toy ny fitaovana fanehoan-kevitra, amin'ny heterogeneous rafitra fanehoan-kevitra, alkaline toe-javatra sy ny toaka rano solvent rafitra, etherification fanehoan-kevitra ny landihazo voadio cellulose no nianatra. Anisan'izany, ny toetra ara-teknolojia amin'ny milina fametahana ho fitaovana fanehoan-kevitra dia: Ao amin'ny fanehoan-kevitra, ny hafainganam-pandehan'ny sandry mametafeta dia miadana, ny fotoana fanehoan-kevitra dia lava, ny ampahany amin'ny fanehoan-kevitra amin'ny lafiny iray dia avo, ny tahan'ny fampiasana ny etherifying agent dia ambany, ary ny Ny tsy fitoviana amin'ny fizarana vondrona manolo amin'ny fanehoan-kevitra etherizing dia ratsy. Ny fizotry ny fikarohana dia azo ferana amin'ny toe-javatra somary tery ihany. Ankoatra izany, ny adjustability sy ny fanaraha-maso ny toe-javatra lehibe fanehoan-kevitra (toy ny fandroana tahan'ny, alkali concentration, mametafeta sandry ny hafainganam-pandehan'ny mametafeta milina) dia tena mahantra. Sarotra ny manatratra ny fitoviana eo amin'ny fanehoan-kevitry ny etherification sy ny fandalinana lalina ny famindrana faobe sy ny fidirana amin'ny fizotran'ny fanehoan-kevitra etherification. Ny endri-javatra amin'ny fizotry ny reactor ho toy ny fitaovana fanehoan-kevitra dia: ny hafainganam-pandeha haingana amin'ny fanehoan-kevitra, ny hafainganam-pandehan'ny fanehoan-kevitra, ny tahan'ny fampiasana avo lenta amin'ny etherizing agent, ny fizarana fanamiana ny substituents etherizing, ny fepetra fanehoan-kevitra lehibe azo zahana sy azo fehezina.

Carboxymethyl cellulose CMC dia nomanina tamin'ny alàlan'ny fitaovana fanehoan-kevitry ny kneader sy ny fitaovana fanehoan-kevitry ny reactor. Rehefa nampiasaina ho fitaovana fanehoan-kevitra ny kneader, dia ambany ny hamafin'ny fihetsehana ary ny hafainganam-pandehan'ny fihodinana dia 50r/min. Rehefa nampiasaina ho fitaovam-pihetseham-po ny reactor famporisihana, dia avo ny hamafin'ny fihetsehana ary ny hafainganam-pandehan'ny fihodinana dia 500r/min. Raha 1: 5: 1 ny tahan'ny molar amin'ny asidra monochloroacetic amin'ny monosaccharide cellulose dia 1.5h amin'ny 68 ℃ ny fotoana fanehoan-kevitra. Ny fifindran'ny hazavana CMC azo avy amin'ny milina fametahana dia 98.02% ary ny fahombiazan'ny etherification dia 72% noho ny permeability tsara an'ny CM amin'ny asidra chloroacetic etherifying agent. Rehefa nampiasaina ho fitaovana fanehoan-kevitra ny reactor mamporisika, ny permeability ny etherifying agent dia tsara kokoa, ny fampitana ny CMC dia 99.56%, ary ny fahombiazan'ny fanehoan-kevitra etherizing dia nitombo ho 81%.

Hydroxyethyl cellulose HEC dia nomanina tamin'ny kneader sy reactor stirring ho fitaovana fanehoan-kevitra. Rehefa nampiasaina ho fitaovana fanehoan-kevitra ny kneader, dia 47% ny fahombiazan'ny etherizing agent ary ny tsy fahampian'ny rano dia mahantra rehefa mahantra ny permeability ny chloroethyl alcohol etherizing agent ary ny molar ratio ny chloroethanol amin'ny cellulose monosaccharide dia 3: 1 amin'ny 60 ℃ mandritra ny 4h. . Rehefa 6: 1 ihany ny tahan'ny molar amin'ny chloroethanol amin'ny monosaccharides cellulose dia afaka miforona ny vokatra misy rano tsara. Rehefa nampiasaina ho fitaovana fanehoan-kevitra ny reactor mampihetsi-po, dia nanjary tsara kokoa ny permeability ny chloroethyl alcohol etherification agent amin'ny 68 ℃ mandritra ny 4h. Raha ny tahan'ny molar ny chloroethanol amin'ny monosaccharide cellulose dia 3: 1, ny HEC vokatra dia nanana rano tsara kokoa, ary ny fahombiazan'ny fanehoan-kevitra etherification dia nitombo ho 66%.

Ny fahombiazan'ny fanehoan-kevitra sy ny hafainganam-pandehan'ny asidra chloroacetic mpandraharaha etherizing dia ambony lavitra noho ny an'ny chloroethanol, ary ny reactor mampihetsi-po toy ny fitaovana fanehoan-kevitra etherizing dia manana tombony mazava kokoa amin'ny kneader, izay manatsara ny fahombiazan'ny fanehoan-kevitra etherizing. Ny fampitana avo lenta amin'ny CMC dia manondro ankolaka ihany koa fa ny reactor mampihetsi-po toy ny fitaovana fanehoan-kevitra etherizing dia afaka manatsara ny homogeneity ny fanehoan-kevitra etherizing. Izany dia satria ny rojo cellulose dia manana vondrona hydroxyl telo amin'ny peratra vondrona glucose tsirairay, ary ao anatin'ny toe-javatra mivonto mafy na levona ihany no azo idirana ny molekiolan'ny etherifying agent rehetra. Ny fanehoan-kevitry ny etherification ny cellulose dia matetika fanehoan-kevitra heterogène avy any ivelany mankany anatiny, indrindra amin'ny faritra kristaly amin'ny cellulose. Rehefa mijanona tsy misy fiantraikany amin'ny hery ivelany ny firafitry ny kristaly cellulose, dia sarotra ny miditra ao amin'ny rafitra kristaly ny etherifying agent, izay misy fiantraikany amin'ny homogeneity ny fanehoan-kevitra heterogeneous. Noho izany, amin'ny fikarakarana mialoha ny landihazo voadio (toy ny fampitomboana ny faritra manokana amin'ny landihazo voadio), dia azo hatsaraina ny fihetsiky ny landihazo voadio. Ao amin'ny tahan'ny fandroana lehibe (ethanol / cellulose na isopropyl alcohol / cellulose sy ny fihetseham-po mampihetsi-po haingana, araka ny fiheverana, dia hihena ny filaharan'ny faritra crystallization cellulose, amin'izao fotoana izao ny cellulose dia afaka mivonto mafy, ka ny fivontosana. Ny faritra amorphous sy kristaly cellulose dia mitovitovy amin'izany, noho izany, ny fihetsiky ny faritra amorphous sy ny faritra kristaly dia mitovy.

Amin'ny alàlan'ny famakafakana spektrum infrarouge sy famakafakana diffraction X-ray, ny fizotran'ny fanehoan-kevitry ny cellulose dia azo takarina mazava kokoa rehefa ampiasaina ho fitaovana fanehoan-kevitra etherification ny reactor.

Eto dia nodinihina ny spectra infrarouge sy ny spectra diffraction X-ray. Ny fanehoan-kevitry ny etherification ny CMC sy HEC dia natao tao anaty reactor mihetsiketsika eo ambanin'ny fepetra fanehoan-kevitra voalaza etsy ambony.

Ny famakafakana spectrum infrarouge dia mampiseho fa ny fihetsiky ny etheration CMC sy HEC dia miova tsy tapaka miaraka amin'ny fanitarana ny fotoana fanehoan-kevitra, ny haavon'ny fanoloana dia tsy mitovy.

Amin'ny alalan'ny famakafakana ny X-ray diffraction lamina, ny crystallinity ny CMC sy HEC mirona ho aotra amin'ny fanitarana ny fanehoan-kevitra fotoana, izay manondro fa ny dekristallization dingana amin'ny ankapobeny dia tanteraka ao amin'ny alkaliization dingana sy ny fanafanana dingana alohan'ny etherification fanehoan-kevitra ny landihazo voadio. . Noho izany, ny fihetsehan'ny carboxymethyl sy hydroxyethyl etherification amin'ny landihazo voadio dia tsy voafehin'ny kristaly ny landihazo voadio. Izany dia mifandray amin'ny permeability ny etherifying agent. Azo aseho fa ny fanehoan-kevitry ny etherification ny CMC sy HEC dia atao amin'ny reactor mampihetsi-po ho fitaovana fanehoan-kevitra. Eo ambanin'ny fihetsehana haingam-pandeha, dia mahasoa ny dingan'ny décrystallization ny landihazo voadio amin'ny dingana alkalization sy ny dingana fanafanana alohan'ny fanehoan-kevitry ny etherification, ary manampy ny mpandraharaha etherification hiditra ao amin'ny cellulose, mba hanatsarana ny fahombiazan'ny fanehoan-kevitra etherification sy ny fanamiana fanoloana. .

Ho fehin-kevitra, ity fanadihadiana ity dia manantitrantitra ny fiantraikan'ny hery manetsika sy ny antony hafa amin'ny fahombiazan'ny fanehoan-kevitra mandritra ny fizotran'ny fanehoan-kevitra. Noho izany, ny soso-kevitr'ity fandalinana ity dia mifototra amin'ireto antony manaraka ireto: Ao amin'ny rafitra fanehoan-kevitra etheration heterogeneous, ny fampiasana ny tahan'ny fandroana lehibe sy ny hamafin'ny famporisihana avo lenta, sns., dia ny fepetra fototra amin'ny fanomanana ny etera cellulose homogeneous miaraka amin'ny vondrona substituent. fizarana; Ao amin'ny rafitra fanehoan-kevitra heterogeneous etheration manokana, ny cellulose etera avo lenta miaraka amin'ny fizarana mitovy amin'ny substituents dia azo omanina amin'ny fampiasana reactor mampihetsi-po ho fitaovana fanehoan-kevitra, izay mampiseho fa ny cellulose etera aqueous solution dia manana fifindran'ny avo, izay manan-danja lehibe amin'ny fanitarana ny fananana. ary ny asan'ny cellulose etera. Ny milina fametahana dia ampiasaina ho fitaovana fanehoan-kevitra hianarana ny fihetsiky ny etherification ny landihazo voadio. Noho ny hamafin'ny fihetsehana ambany, dia tsy tsara ho an'ny fidirana amin'ny etherification mpandraharaha, ary manana ny sasany fatiantoka toy ny avo ampahany amin'ny lafiny fanehoan-kevitra sy ny mahantra fizarana uniformity ny etherification substituents.