Реакција на етерификација на целулозен етер

Етерификацијата на целулозата беше проучена со машина за месење и реактор за мешање соодветно, а хидроксиетил целулоза и карбоксиметил целулоза беа подготвени со хлороетанол и монохлороцетна киселина соодветно. Резултатите покажаа дека реакцијата на етерификација на целулозата била изведена со мешање на реакторот под услов на мешање со висок интензитет. Целулозата има добра реактивност на етерификација, што е подобра од методот на месење за подобрување на ефикасноста на етерификација и подобрување на преносот на светлината на производот во воден раствор.) Затоа, подобрувањето на интензитетот на мешање на процесот на реакција е подобар начин да се развие замена за хомогена целулозна етерификација производи.

Клучни зборови:реакција на етерификација; Целулоза;Хидроксиетил целулоза; Карбоксиметил целулоза

Во развојот на производи од рафиниран памучен целулоза етер, широко се користи методот на растворувач и машината за месење се користи како опрема за реакција. Сепак, памучната целулоза главно се состои од кристални области каде молекулите се уредно и тесно распоредени. Кога машината за месење се користи како опрема за реакција, раката за месење на машината за месење е бавна за време на реакцијата, а отпорот на етерифицирачкиот агенс да навлезе во различни слоеви на целулоза е голем и брзината е бавна, што резултира со долго време на реакција, висок процент на страни реакции и нерамномерна распределба на супституентните групи на целулозните молекуларни синџири.

Обично реакцијата на етерификација на целулозата е хетерогена реакција надвор и внатре. Ако нема надворешно динамично дејство, етерифицирачкиот агенс е тешко да влезе во зоната на кристализација на целулозата. И преку предтретман на рафиниран памук (како што е користење на физички методи за зголемување на површината на рафиниран памук), во исто време со реактор за мешање за опрема за реакција, користејќи реакција на етерификација со брзо мешање, според резонирањето, целулозата може силно да отече, отокот Целулоза аморфна област и кристализација област има тенденција да биде конзистентна, подобрување на реакцијата активност. Хомогената дистрибуција на супституентите на целулозниот етер во хетерогениот систем за реакција на етерификација може да се постигне со зголемување на моќта на надворешното мешање. Така, идната развојна насока на нашата земја ќе биде да развие висококвалитетни производи за етерификација на целулоза со реакционен котел со мешан тип како опрема за реакција.

1. Експериментален дел

1.1 Рафинирана памучна целулозна суровина за тестирање

Според различната реакциона опрема што се користи во експериментот, методите на предтретман на памучната целулоза се различни. Кога месењето се користи како опрема за реакција, методите на предтретман се исто така различни. Кога месењето се користи како опрема за реакција, кристалиноста на рафинираната памучна целулоза е 43,9%, а просечната должина на рафинираната памучна целулоза е 15 ~ 20 mm. Кристалноста на рафинираната памучна целулоза е 32,3%, а просечната должина на рафинираната памучна целулоза е помала од 1mm кога реакторот за мешање се користи како опрема за реакција.

1.2 Развој на карбоксиметил целулоза и хидроксиетил целулоза

Подготовката на карбоксиметил целулоза и хидроксиетил целулоза може да се изврши со користење на 2L месење како опрема за реакција (просечната брзина за време на реакцијата е 50r/min) и 2L реактор за мешање како опрема за реакција (просечната брзина за време на реакцијата е 500r/min).

За време на реакцијата, сите суровини се изведени од строгата квантитативна реакција. Производот добиен од реакцијата се мие со w=95% етанол, а потоа се суши со вакуум 24 часа под негативен притисок од 60℃ и 0,005mpa. Содржината на влага на добиениот примерок е w=2,7%±0,3%, а примерокот од производот за анализа се мие до содржината на пепел w < 0,2%.

Фазите на подготовка на машината за месење како опрема за реакција се како што следува:

Реакцијата на етерификација → перење на производот → сушење → рендана гранулација → пакувањето се врши во месење.

Фазите на подготовка на реакторот за мешање како опрема за реакција се како што следува:

Реакцијата на етерификација → перење на производот → сушење и гранулација → пакувањето се изведува во мешан реактор.

Може да се види дека месењето се користи како опрема за реакција за подготовка на карактеристиките на ниска реакциона ефикасност, сушење и мелење гранулација чекор по чекор, а квалитетот на производот значително ќе се намали во процесот на мелење.

Карактеристиките на процесот на подготовка со мешан реактор како опрема за реакција се следните: висока реакциона ефикасност, гранулацијата на производот не го прифаќа традиционалниот метод на процесот на гранулација на сушење и мелење, а процесот на сушење и гранулација се изведуваат во исто време со неисушените производи по миењето, а квалитетот на производот останува непроменет во процесот на сушење и гранулација.

1.3 Дифракциона анализа на Х-зраци

Анализата на дифракција на рендген беше извршена со Rigaku D/max-3A рендген дифрактометар, графитен монохроматор, Θ Аголот беше 8°~30°, CuKα зракот, притисокот во цевката и протокот на цевката беа 30 kV и 30 mA.

1.4 Анализа на инфрацрвен спектар

За анализа на инфрацрвениот спектар се користеше инфрацрвен спектрометар Spectrum-2000PE FTIR. Сите примероци за анализа на инфрацрвениот спектар беа со тежина од 0,0020 g. Овие примероци беа измешани со 0,1600 g KBr, соодветно, а потоа притиснати (со дебелина од < 0,8 mm) и анализирани.

1.5 Откривање на пропустливост

Преносот беше откриен со 721 спектрофотометар. Растворот CMC w=w1% беше ставен во колориметриска чинија од 1cm на бранова должина од 590nm.

1.6 Степен на откривање замена

Степенот на замена на HEC на хидроксиетил целулоза беше измерен со стандарден метод на хемиска анализа. Принципот е дека HEC може да се разложи со HI хидројодат на 123℃, а степенот на замена на HEC може да се знае со мерење на распаднатите супстанции произведени етилен и етилен јодид. Степенот на замена на хидроксиметил целулоза, исто така, може да се тестира со стандардни методи за хемиска анализа.

2. Резултати и дискусија

Овде се користат два вида на реакционен котел: едниот е машина за месење како опрема за реакција, другиот е реакционен котел со мешање како опрема за реакција, во хетероген систем за реакција, алкална состојба и систем за растворувачи на алкохолна вода, се проучува реакцијата на етерификација на рафинираната памучна целулоза. Меѓу нив, технолошките карактеристики на машината за месење како опрема за реакција се: Во реакцијата, брзината на раката за месење е бавна, времето на реакција е долго, процентот на странични реакции е висок, стапката на искористеност на средството за етерификација е мала и униформноста на замената групна дистрибуција во етеризирачката реакција е слаба. Процесот на истражување може да се ограничи само на релативно тесни услови на реакција. Дополнително, приспособливоста и контролирањето на условите за главната реакција (како што се односот во бањата, концентрацијата на алкали, брзината на раката за месење на машината за месење) се многу лоши. Тешко е да се постигне приближна униформност на реакцијата на етерификација и длабински да се проучи преносот на масата и пенетрацијата на процесот на реакција на етерификација. Процесните карактеристики на реакторот за мешање како опрема за реакција се: брза брзина на мешање во реакцијата, брза брзина на реакција, висока стапка на искористување на средството за етеризирање, рамномерна распределба на супституентите за етеризирање, прилагодливи и контролирани услови на главната реакција.

Карбоксиметил целулоза CMC беше подготвена со опрема за реакција за месење и опрема за реакција на реактор со мешање, соодветно. Кога месењето се користеше како опрема за реакција, интензитетот на мешање беше низок, а просечната брзина на ротација беше 50 r/min. Кога реакторот за мешање се користел како опрема за реакција, интензитетот на мешање бил висок, а просечната брзина на ротација била 500 r/min. Кога моларниот сооднос на монохлороцетна киселина и целулоза моносахарид беше 1:5:1, времето на реакција беше 1,5 час на 68℃. Пропустливоста на светлината на CMC добиена со машина за месење беше 98,02%, а ефикасноста на етерификација беше 72% поради добрата пропустливост на CM во средството за етерификација на хлорооцетна киселина. Кога реакторот за мешање се користеше како опрема за реакција, пропустливоста на средството за етерификација беше подобра, пропустливоста на CMC беше 99,56%, а ефикасноста на реакцијата на етеризирање беше зголемена на 81%.

Хидроксиетил целулоза HEC беше подготвена со реактор за месење и мешање како опрема за реакција. Кога месењето се користеше како опрема за реакција, реакциската ефикасност на етеризирачкиот агенс беше 47%, а растворливоста во вода беше слаба кога пропустливоста на средството за етеризирање на хлороетил алкохол беше слаба и моларниот однос на хлороетанол и целулоза моносахарид беше 3:1 на 60℃ за 4 часа. . Само кога моларниот сооднос на хлороетанол и целулозни моносахариди е 6:1, може да се формираат производи со добра растворливост во вода. Кога реакторот за мешање се користеше како опрема за реакција, пропустливоста на агенсот за етерификација на хлороетил алкохол стана подобра на 68℃ за 4 часа. Кога моларниот сооднос на хлороетанол и целулоза моносахарид беше 3:1, добиениот HEC имаше подобра растворливост во вода, а ефикасноста на реакцијата на етерификација беше зголемена на 66%.

Ефикасноста на реакцијата и брзината на реакцијата на агенсот за етеризирање хлорооцетна киселина се многу повисоки од оние на хлороетанолот, а реакторот за мешање како опрема за реакција за етеризирање има очигледни предности во однос на месењето, што значително ја подобрува ефикасноста на етеризирачката реакција. Високата преносливост на CMC, исто така, индиректно укажува дека реакторот за мешање како опрема за реакција за етеризирање може да ја подобри хомогеноста на етеризирачката реакција. Тоа е затоа што синџирот на целулоза има три хидроксилни групи на секој прстен од гликозна група, и само во силно отечена или растворена состојба се достапни сите целулозни хидроксилни парови на молекули на етерифицирачкиот агенс. Реакцијата на етерификација на целулоза обично е хетерогена реакција однадвор кон внатре, особено во кристалниот регион на целулозата. Кога кристалната структура на целулозата останува недопрена без ефект на надворешна сила, етерифицирачкиот агенс е тешко да влезе во кристалната структура, што влијае на хомогеноста на хетерогената реакција. Затоа, со претходно обработување на рафинираниот памук (како што е зголемување на специфичната површина на рафинираниот памук), реактивноста на рафинираниот памук може да се подобри. Во големиот сооднос за капење (етанол/целулоза или изопропил алкохол/целулоза и реакција на брзо мешање, според образложението, редоследот на зоната на кристализација на целулозата ќе се намали, во овој момент целулозата може силно да набабри, така што отокот на зоната на аморфна и кристална целулоза има тенденција да биде конзистентна, Така, реактивноста на аморфниот регион и кристалниот регион е слична.

Со помош на анализа на инфрацрвен спектар и анализа на дифракција на Х-зраци, процесот на реакција на етерификација на целулоза може да се разбере појасно кога реакторот за мешање се користи како опрема за реакција на етерификација.

Овде беа анализирани инфрацрвени спектри и спектри на дифракција на Х-зраци. Реакцијата на етерификација на CMC и HEC беше спроведена во мешан реактор под условите на реакција опишани погоре.

Анализата на инфрацрвениот спектар покажува дека реакцијата на етерација на CMC и HEC се менува редовно со продолжување на времето на реакција, степенот на замена е различен.

Преку анализата на шемата на дифракција на Х-зраци, кристалноста на CMC и HEC се стреми кон нула со продолжување на времето на реакција, што покажува дека процесот на декристализација во основа е реализиран во фазата на алкализација и во фазата на загревање пред реакцијата на етерификација на рафинираниот памук. . Затоа, реактивноста на карбоксиметил и хидроксиетил етерификација на рафинираниот памук повеќе не е главно ограничена од кристалноста на рафинираниот памук. Тоа е поврзано со пропустливоста на етерифицирачкиот агенс. Може да се покаже дека реакцијата на етерификација на CMC и HEC се изведува со реактор за мешање како опрема за реакција. При мешање со голема брзина, тој е корисен за процесот на декристализација на рафинираниот памук во фазата на алкализација и фазата на загревање пред реакцијата на етерификација и му помага на средството за етерификација да навлезе во целулозата, за да се подобри ефикасноста на етерификацијата на реакцијата и униформноста на замената. .

Како заклучок, оваа студија го нагласува влијанието на моќта на мешање и другите фактори врз ефикасноста на реакцијата за време на процесот на реакција. Затоа, предлогот на оваа студија се заснова на следните причини: Во системот за хетерогена реакција на етерација, употребата на голем сооднос на капење и висок интензитет на мешање итн., се основните услови за подготовка на приближно хомоген целулозен етер со супституентна група. дистрибуција; Во специфичен систем за хетерогена реакција на етерација, целулозниот етер со високи перформанси со приближно рамномерна дистрибуција на супституентите може да се подготви со користење на реактор за мешање како опрема за реакција, што покажува дека водениот раствор на целулоза етер има висока пропустливост, што е од големо значење за проширување на својствата и функциите на целулозниот етер. Машината за месење се користи како опрема за реакција за проучување на реакцијата на етерификација на рафиниран памук. Поради нискиот интензитет на мешање, не е добар за пенетрација на средството за етерификација и има некои недостатоци како што се висок процент на несакани реакции и слаба униформност на дистрибуција на супституентите за етерификација.