Reaksi Ehsufication pada selulosa eter

Aktiviti selulosa selulosa dikaji oleh mesin menguli dan reaktor kacau masing -masing, dan selulosa hidroksietil dan selulosa karboksimetil disediakan oleh kloroethanol dan asid monochloroacetic masing -masing. Hasilnya menunjukkan bahawa tindak balas selulosa dilakukan oleh reaktor kacau di bawah keadaan pergolakan intensiti tinggi. Selulosa mempunyai kereaktifan etherification yang baik, yang lebih baik daripada kaedah kneader dalam meningkatkan kecekapan etherification dan meningkatkan transmisi cahaya produk dalam larutan akueus.) Oleh itu, meningkatkan intensiti pengaduan proses tindak balas adalah cara yang lebih baik untuk membangunkan penggantian selulosa homogen produk.

Kata kunci:tindak balas etherification; Selulosa;Hydroxyethyl selulosa; Carboxymethyl selulosa

Dalam pembangunan produk selulosa kapas yang halus, kaedah pelarut digunakan secara meluas dan mesin menguli digunakan sebagai peralatan reaksi. Walau bagaimanapun, selulosa kapas terutamanya terdiri daripada kawasan kristal di mana molekul disusun dengan kemas dan rapat. Apabila mesin menguli digunakan sebagai peralatan tindak balas, lengan menguli mesin menguli adalah lambat semasa tindak balas, dan rintangan agen pengukuhan untuk memasuki lapisan selulosa yang berlainan adalah besar dan kelajuannya perlahan, mengakibatkan masa tindak balas yang panjang, bahagian yang tinggi Reaksi dan pengagihan kumpulan substituen yang tidak sekata pada rantai molekul selulosa.

Biasanya tindak balas selulosa selulosa adalah tindak balas heterogen di luar dan dalam. Sekiranya tiada tindakan dinamik luaran, ejen pengetua sukar untuk memasuki zon penghabluran selulosa. Dan melalui pretreatment kapas halus (seperti menggunakan kaedah fizikal untuk meningkatkan permukaan kapas halus), pada masa yang sama dengan reaktor kacau untuk peralatan reaksi, menggunakan tindak balas pengetatan cepat, menurut penalaran, selulosa dapat membengkak dengan kuat, pembengkakan kawasan amorfus selulosa dan kawasan penghabluran cenderung konsisten, meningkatkan aktiviti tindak balas. Pengagihan homogen substituen selulosa dalam sistem tindak balas heterogen boleh dicapai dengan meningkatkan kuasa pengadukan luaran. Oleh itu, ia akan menjadi arah pembangunan masa depan negara kita untuk membangunkan produk pengetua selulosa berkualiti tinggi dengan cerek reaksi jenis yang diaduk sebagai peralatan reaksi.

1. Bahagian Eksperimen

1.1 Bahan mentah selulosa kapas yang ditapis untuk ujian

Menurut peralatan tindak balas yang berbeza yang digunakan dalam eksperimen, kaedah prapreatment selulosa kapas adalah berbeza. Apabila kneader digunakan sebagai peralatan tindak balas, kaedah pretreatment juga berbeza. Apabila kneader digunakan sebagai peralatan tindak balas, kristalitas selulosa kapas yang digunakan adalah 43.9%, dan panjang purata selulosa kapas halus ialah 15 ~ 20mm. Kristal selulosa kapas halus adalah 32.3% dan panjang purata selulosa kapas halus adalah kurang daripada 1mm apabila reaktor kacau digunakan sebagai peralatan reaksi.

1.2 Pembangunan selulosa selulosa karboksimetil dan hidroksietil

Penyediaan selulosa karboksimetil dan selulosa hidroksietil boleh dijalankan dengan menggunakan alat pengikat 2L sebagai peralatan tindak balas (kelajuan purata semasa tindak balas adalah 50R/min) dan reaktor pengadukan 2L sebagai peralatan reaksi (kelajuan purata semasa tindak balas adalah 500R/min).

Semasa tindak balas, semua bahan mentah diperoleh daripada tindak balas kuantitatif yang ketat. Produk yang diperoleh dari tindak balas dibasuh dengan w = 95% etanol, dan kemudian dikeringkan oleh vakum selama 24h di bawah tekanan negatif 60 ℃ dan 0.005MPa. Kandungan kelembapan sampel yang diperoleh adalah w = 2.7%± 0.3%, dan sampel produk untuk analisis dibasuh sehingga kandungan abu w <0.2%.

Langkah -langkah penyediaan mesin menguli sebagai peralatan reaksi adalah seperti berikut:

Reaksi Eherifikasi → Pencucian Produk → Pengeringan → Granulasi Grated → Pembungkusan dijalankan di Kneader.

Langkah -langkah penyediaan reaktor kacau sebagai peralatan reaksi adalah seperti berikut:

Reaksi EHETIFICATION → Pencucian Produk → Pengeringan dan Granulasi → Pembungkusan dilakukan dalam reaktor yang diaduk.

Ia dapat dilihat bahawa kneader digunakan sebagai peralatan tindak balas untuk penyediaan ciri -ciri kecekapan tindak balas yang rendah, pengeringan dan pengisaran granulasi langkah demi langkah, dan kualiti produk akan dikurangkan dalam proses pengisaran.

Ciri -ciri proses penyediaan dengan reaktor yang diaduk sebagai peralatan tindak balas adalah seperti berikut: kecekapan tindak balas yang tinggi, granulasi produk tidak mengamalkan kaedah proses granulasi tradisional pengeringan dan pengisaran, dan proses pengeringan dan granulasi dilakukan pada masa yang sama dengan Produk yang tidak dibasuh selepas mencuci, dan kualiti produk tetap tidak berubah dalam proses pengeringan dan granulasi.

1.3 Analisis difraksi sinar-X

Analisis difraksi sinar-X dilakukan oleh diffractometer X-ray Rigaku D/max-3A, monochromator grafit, sudut θ adalah 8 ° ~ 30 °, sinar cukα, tekanan tiub dan aliran tiub adalah 30kV dan 30mA.

1.4 Analisis Spektrum Inframerah

Spectrum-2000PE spektrometer inframerah FTIR digunakan untuk analisis spektrum inframerah. Semua sampel untuk analisis spektrum inframerah mempunyai berat 0.0020g. Sampel -sampel ini dicampur dengan 0.1600g kbr, masing -masing, dan kemudian ditekan (dengan ketebalan <0.8mm) dan dianalisis.

1.5 Pengesanan transmisi

Transmisi dikesan oleh 721 spektrofotometer. Penyelesaian CMC W = W1% dimasukkan ke dalam hidangan warna 1cm pada panjang gelombang 590nm.

1.6 darjah pengesanan penggantian

Tahap penggantian HEC selulosa hidroksietil diukur dengan kaedah analisis kimia standard. Prinsipnya adalah bahawa HEC dapat diuraikan oleh HI hidroiodate pada 123 ℃, dan tahap penggantian HEC dapat diketahui dengan mengukur bahan -bahan yang dibusuk etilena dan etilena iodida yang dihasilkan. Tahap penggantian selulosa hidroksimetil juga boleh diuji dengan kaedah analisis kimia standard.

2. Hasil dan perbincangan

Dua jenis cerek reaksi digunakan di sini: Satu adalah mesin menguli sebagai peralatan tindak balas, yang lain adalah cerek reaksi jenis kacau sebagai peralatan reaksi, dalam sistem tindak balas heterogen, keadaan alkali dan sistem pelarut air alkohol, tindak balas etherifikasi sel -sel kapas yang ditapis dipelajari. Antaranya, ciri -ciri teknologi mesin menguli sebagai peralatan reaksi adalah: Dalam reaksi, kelajuan lengan menguli adalah perlahan, masa tindak balas adalah panjang, perkadaran tindak balas sampingan adalah tinggi, kadar penggunaan ejen pengetua adalah rendah, dan Keseragaman penggantian pengagihan kumpulan dalam tindak balas eterisasi adalah miskin. Proses penyelidikan hanya boleh dihadkan kepada keadaan tindak balas yang agak sempit. Di samping itu, kesesuaian dan kawalan keadaan tindak balas utama (seperti nisbah mandi, kepekatan alkali, kelajuan mesin menguli mesin menguli) sangat miskin. Adalah sukar untuk mencapai keseragaman tindak balas tindak balas dan mengkaji pemindahan massa dan penembusan proses tindak balas etherification secara mendalam. Ciri -ciri proses reaktor kacau sebagai peralatan reaksi adalah: kelajuan kacau cepat dalam tindak balas, kelajuan tindak balas cepat, kadar penggunaan tinggi ejen eterisasi, pengagihan seragam substituen pengetua, keadaan tindak balas utama yang boleh laras dan terkawal.

CMC selulosa carboxymethyl disediakan oleh peralatan reaksi kneader dan peralatan reaktor reaktor kacau. Apabila kneader digunakan sebagai peralatan tindak balas, intensiti kacau rendah dan kelajuan putaran purata adalah 50R/min. Apabila reaktor kacau digunakan sebagai peralatan tindak balas, intensiti kacau tinggi dan kelajuan putaran purata adalah 500R/min. Apabila nisbah molar asid monochloroacetic ke selulosa monosakarida adalah 1: 5: 1, masa tindak balas adalah 1.5h pada 68 ℃. Transmisi cahaya CMC yang diperolehi oleh mesin menguli adalah 98.02% dan kecekapan etherification adalah 72% disebabkan oleh kebolehtelapan yang baik CM dalam ejen pengetua asid kloroasetik. Apabila reaktor kacau digunakan sebagai peralatan tindak balas, kebolehtelapan agen pengukuhan lebih baik, transmisi CMC adalah 99.56%, dan kecekapan tindak balas pengetua meningkat kepada 81%.

Hydroxyethyl selulosa HEC disediakan dengan kneader dan reaktor kacau sebagai peralatan reaksi. Apabila Kneader digunakan sebagai peralatan tindak balas, kecekapan tindak balas agen pengetua adalah 47% dan kelarutan air adalah miskin apabila kebolehtelapan ejen etherisasi kloroetil alkohol adalah miskin dan nisbah molar kloroethanol ke selulosa monosakarida adalah 3: 1 pada 60 ℃ untuk 4H . Hanya apabila nisbah molar kloroethanol ke selakar selulosa adalah 6: 1, bolehkah produk dengan kelarutan air yang baik dibentuk. Apabila reaktor kacau digunakan sebagai peralatan tindak balas, kebolehtelapan agen etherifikasi alkohol kloroetil menjadi lebih baik pada 68 ℃ untuk 4H. Apabila nisbah molar kloroethanol ke selulosa monosakarida adalah 3: 1, HEC yang dihasilkan mempunyai kelarutan air yang lebih baik, dan kecekapan tindak balas etherification meningkat kepada 66%.

Kecekapan tindak balas dan kelajuan tindak balas ejen ejen asid kloroasetik jauh lebih tinggi daripada kloroethanol, dan reaktor kacau sebagai peralatan reaksi yang mengasyikkan mempunyai kelebihan yang jelas di atas kneader, yang meningkatkan kecekapan reaksi yang lebih tinggi. Transmisi tinggi CMC juga secara tidak langsung menunjukkan bahawa reaktor kacau sebagai peralatan tindak balas yang dapat meningkatkan homogenitas reaksi etherisasi. Ini kerana rantaian selulosa mempunyai tiga kumpulan hidroksil pada setiap cincin kumpulan glukosa, dan hanya dalam keadaan yang sangat bengkak atau dibubarkan adalah semua pasangan hidroksil selulosa molekul ejen yang boleh diakses. Reaksi selulosa selulosa biasanya merupakan tindak balas heterogen dari luar ke dalam, terutama di rantau selulosa kristal. Apabila struktur kristal selulosa tetap utuh tanpa kesan daya luaran, ejen pengukuhan sukar untuk memasuki struktur kristal, yang mempengaruhi homogenitas reaksi heterogen. Oleh itu, dengan pretreating kapas halus (seperti meningkatkan permukaan tertentu kapas halus), kereaktifan kapas halus dapat diperbaiki. Dalam nisbah mandi yang besar (etanol/selulosa atau isopropil alkohol/selulosa dan tindak balas kacau berkelajuan tinggi, menurut penalaran, urutan zon penghabluran selulosa akan dikurangkan, pada masa ini selulosa dapat membengkak dengan kuat, sehingga pembengkakan zon selulosa amorf dan kristal cenderung konsisten, oleh itu, kereaktifan rantau amorf dan rantau kristal adalah serupa.

Dengan cara analisis spektrum inframerah dan analisis difraksi sinar-X, proses tindak balas selulosa selulosa dapat difahami dengan lebih jelas apabila reaktor kacau digunakan sebagai peralatan reaksi etherification.

Di sini, spektrum spektrum inframerah dan sinar-X dianalisis. Reaksi Eherification CMC dan HEC dilakukan dalam reaktor yang diaduk di bawah keadaan tindak balas yang diterangkan di atas.

Analisis spektrum inframerah menunjukkan bahawa tindak balas penyebaran CMC dan HEC berubah secara teratur dengan lanjutan masa tindak balas, tahap penggantian adalah berbeza.

Melalui analisis corak difraksi sinar-X, kristalitas CMC dan HEC cenderung kepada sifar dengan lanjutan masa tindak balas, menunjukkan bahawa proses penyahsulitan pada dasarnya telah direalisasikan dalam peringkat alkali dan tahap pemanasan sebelum tindak balas etherifikasi kapas halus . Oleh itu, kereaktifan karboksimetil dan hidroksietil etherifikasi kapas halus tidak lagi dihadkan oleh kristalitas kapas halus. Ia berkaitan dengan kebolehtelapan ejen pengetua. Ia boleh ditunjukkan bahawa tindak balas etherification CMC dan HEC dijalankan dengan reaktor kacau sebagai peralatan reaksi. Di bawah pengadukan kelajuan tinggi, ia memberi manfaat kepada proses penyahsulitan kapas yang ditapis di peringkat alkali dan tahap pemanasan sebelum tindak balas pengetua, dan membantu agen penyerapan untuk meresap ke dalam selulosa, untuk meningkatkan kecekapan reaksi pengetua dan keseragaman penggantian keseragaman .

Kesimpulannya, kajian ini menekankan pengaruh kuasa kacau dan faktor lain pada kecekapan tindak balas semasa proses tindak balas. Oleh itu, cadangan kajian ini adalah berdasarkan sebab -sebab berikut: dalam sistem tindak balas etheration heterogen, penggunaan nisbah mandi besar dan intensiti kacau tinggi, dan lain -lain, adalah syarat asas untuk penyediaan selulosa homogen dengan kumpulan substituen dengan kumpulan substituen dengan kumpulan substituen dengan kumpulan substituen pengedaran; Dalam sistem tindak balas etheration heterogen tertentu, selulosa prestasi tinggi dengan kira -kira pengedaran seragam substituen boleh disediakan dengan menggunakan reaktor kacau sebagai peralatan reaksi, yang menunjukkan bahawa larutan eter selulosa mempunyai transmisi yang tinggi, yang sangat penting untuk mengembangkan sifat -sifatnya dan fungsi selulosa eter. Mesin menguli digunakan sebagai peralatan tindak balas untuk mengkaji tindak balas etherifikasi kapas halus. Oleh kerana intensiti kacau yang rendah, ia tidak baik untuk penembusan agen pengetua, dan mempunyai beberapa kelemahan seperti kadar tindak balas sampingan yang tinggi dan keseragaman pengedaran yang lemah bagi substituen pengetua.