Reazzjoni ta 'Eterifikazzjoni fuq l-etere taċ-ċelluloża

L-attività ta 'l-eterifikazzjoni taċ-ċelluloża ġiet studjata permezz ta' magna tal-għaġna u reattur li tħawwad rispettivament, u l-hydroxyethyl cellulose u l-carboxymethyl cellulose ġew ippreparati mill-kloroetanol u l-aċidu monokloroaċetiku rispettivament. Ir-riżultati wrew li r-reazzjoni ta 'l-eterifikazzjoni taċ-ċelluloża saret billi tħawwad ir-reattur taħt il-kundizzjoni ta' aġitazzjoni ta 'intensità għolja. Iċ-ċelluloża għandha reattività tajba ta 'etereifikazzjoni, li hija aħjar mill-metodu kneader fit-titjib tal-effiċjenza tal-etereifikazzjoni u t-titjib tat-trasmissjoni tad-dawl tal-prodott f'soluzzjoni milwiema.) Għalhekk, it-titjib tal-intensità tat-taħwid tal-proċess ta' reazzjoni huwa mod aħjar biex tiżviluppa sostituzzjoni ta 'etereifikazzjoni ta' ċelluloża omoġenja prodotti.

Kliem Ewlenin:reazzjoni ta 'l-etereifikazzjoni; Ċelluloża;Hydroxyethyl cellulose; Carboxymethyl cellulose

Fl-iżvilupp ta 'prodotti raffinati ta' l-etere taċ-ċelluloża tal-qoton, il-metodu tas-solvent huwa użat ħafna u l-magna tal-għaġna tintuża bħala tagħmir ta 'reazzjoni. Madankollu, iċ-ċelluloża tal-qoton hija prinċipalment magħmula minn reġjuni tal-kristall fejn il-molekuli huma rranġati sewwa u mill-qrib. Meta l-magna tal-għaġna tintuża bħala tagħmir ta 'reazzjoni, id-driegħ tal-għaġna tal-magna tal-għaġna huwa bil-mod waqt ir-reazzjoni, u r-reżistenza tal-aġent eterifikanti biex tidħol saffi differenti ta' ċelluloża hija kbira u l-veloċità hija bil-mod, li tirriżulta f'ħin twil ta 'reazzjoni, proporzjon għoli ta' ġenb Reazzjonijiet u distribuzzjoni irregolari ta 'gruppi ta' sostitut fuq ktajjen molekulari taċ-ċelluloża.

Normalment ir-reazzjoni ta 'l-eterifikazzjoni taċ-ċelluloża hija reazzjoni eteroġenja barra u ġewwa. Jekk ma jkun hemm l-ebda azzjoni dinamika esterna, l-aġent ta 'l-eterifikazzjoni huwa diffiċli li jidħol fiż-żona ta' kristallizzazzjoni taċ-ċelluloża. U permezz tat-trattament minn qabel ta 'qoton raffinat (bħalma huma l-użu ta' metodi fiżiċi biex jiżdied il-wiċċ ta 'qoton raffinat), fl-istess ħin ma' tħawwad ir-reattur għal tagħmir ta 'reazzjoni, bl-użu ta' reazzjoni ta 'eterrifikazzjoni rapida li tħawwad, skond ir-raġunament, iċ-ċelluloża tista' tintefaħ qawwi, it-nefħa Żona amorfa taċ-ċelluloża u żona ta 'kristallizzazzjoni għandha tendenza li tkun konsistenti, ittejjeb l-attività ta' reazzjoni. Id-distribuzzjoni omoġenja ta 'sostituti ta' l-etere taċ-ċelluloża f'sistema ta 'reazzjoni eteroġenja ta' l-eterifikazzjoni tista 'tinkiseb billi tiżdied il-qawwa ta' taħwid estern. Għalhekk se tkun id-direzzjoni tal-iżvilupp futur ta 'pajjiżna li tiżviluppa prodotti ta' etereifikazzjoni taċ-ċelluloża ta 'kwalità għolja b'kettle ta' reazzjoni tat-tip imħawwad bħala tagħmir ta 'reazzjoni.

1. Parti sperimentali

1.1 Materja prima taċ-ċelluloża tal-qoton raffinata għat-test

Skond it-tagħmir ta 'reazzjoni differenti użat fl-esperiment, il-metodi ta' trattament minn qabel taċ-ċelluloża tal-qoton huma differenti. Meta l-kneader jintuża bħala t-tagħmir tar-reazzjoni, il-metodi ta 'trattament minn qabel huma wkoll differenti. Meta l-kneader jintuża bħala t-tagħmir tar-reazzjoni, il-kristallinità taċ-ċelluloża tal-qoton raffinata użata hija 43.9%, u t-tul medju taċ-ċelluloża tal-qoton raffinat huwa 15 ~ 20mm. Il-kristallinità taċ-ċelluloża tal-qoton raffinata hija 32.3% u t-tul medju taċ-ċelluloża tal-qoton raffinat huwa inqas minn 1mm meta tħawwad ir-reattur jintuża bħala tagħmir ta 'reazzjoni.

1.2 Żvilupp ta 'carboxymethyl cellulose u hydroxyethyl cellulose

Il-preparazzjoni ta 'carboxymethyl cellulose u hydroxyethyl cellulose tista' titwettaq bl-użu ta '2L kneader bħala tagħmir ta' reazzjoni (il-veloċità medja waqt ir-reazzjoni hija 50R / min) u reattur li ħawwad 2L bħala tagħmir ta 'reazzjoni (il-veloċità medja waqt ir-reazzjoni hija 500R / min).

Matul ir-reazzjoni, il-materja prima kollha huma derivati ​​mir-reazzjoni kwantitattiva stretta. Il-prodott miksub mir-reazzjoni jinħasel b'W = 95% etanol, u mbagħad imnixxef bil-vakwu għal 24h taħt il-pressjoni negattiva ta '60 ℃ u 0.005MPa. Il-kontenut ta 'umdità tal-kampjun miksub huwa W = 2.7% ± 0.3%, u l-kampjun tal-prodott għall-analiżi jinħasel sakemm il-kontenut ta' rmied w <0.2%.

Il-passi ta 'preparazzjoni tal-magna tal-għaġna bħala tagħmir ta' reazzjoni huma kif ġej:

Reazzjoni ta 'Eterifikazzjoni → Ħasil ​​tal-Prodott → Tnixxif → Granulazzjoni maħkuk → L-imballaġġ jitwettaq fil-kneader.

Il-passi ta 'preparazzjoni ta' ħawwad tar-reattur bħala tagħmir ta 'reazzjoni huma kif ġej:

Reazzjoni ta 'Eterifikazzjoni → Ħasil ​​tal-Prodott → Tnixxif u Granulazzjoni → L-imballaġġ jitwettaq f'reattur imħawwad.

Jista 'jidher li l-kneader jintuża bħala tagħmir ta' reazzjoni għall-preparazzjoni tal-karatteristiċi ta 'effiċjenza ta' reazzjoni baxxa, tnixxif u granulazzjoni tat-tħin pass pass, u l-kwalità tal-prodott se titnaqqas ħafna fil-proċess tat-tħin.

Il-karatteristiċi tal-proċess ta 'preparazzjoni bir-reattur imħawwad bħala tagħmir ta' reazzjoni huma kif ġej: effiċjenza ta 'reazzjoni għolja, il-granulazzjoni tal-prodott ma tadottax il-metodu tradizzjonali tal-proċess ta' granulazzjoni ta 'tnixxif u tħin, u l-proċess ta' tnixxif u granulazzjoni jitwettqu fl-istess ħin ma ' Il-prodotti mhux mixtieqa wara l-ħasil, u l-kwalità tal-prodott tibqa 'l-istess fil-proċess tat-tnixxif u tal-granulazzjoni.

1.3 Analiżi ta 'diffrazzjoni tar-raġġi X

L-analiżi tad-diffrazzjoni tar-raġġi X saret minn Rigaku D / Max-3A Diffractometer tar-raġġi X, monokromatur tal-grafita, angolu θ kien 8 ° ~ 30 °, raġġ CUKα, pressjoni tat-tubu u fluss tat-tubu kienu 30kV u 30mA.

1.4 Analiżi tal-Ispettru tal-Infrared

Spettrometru infra-aħmar Spectrum-2000PE FTIR intuża għall-analiżi tal-ispettru infra-aħmar. Il-kampjuni kollha għall-analiżi tal-ispettru infra-aħmar kellhom piż ta '0.0020g. Dawn il-kampjuni ġew imħallta ma '0.1600g KBR, rispettivament, u mbagħad ippressati (bi ħxuna ta' <0.8mm) u analizzati.

1.5 Sejbien ta 'Trasmittanza

It-trasmittenza ġiet skoperta minn 721 spettrofotometru. Is-soluzzjoni CMC W = W1% tqiegħdet fi dixx colorimetric ta '1cm f'tul ta' mewġ ta '590nm.

1.6 grad ta 'skoperta ta' sostituzzjoni

Il-grad ta 'sostituzzjoni HEC ta' hydroxyethyl cellulose ġie mkejjel permezz ta 'metodu ta' analiżi kimika standard. Il-prinċipju huwa li l-HEC jista 'jiġi dekompost minn HI hydroiotate f'123 ℃, u l-grad ta' sostituzzjoni ta 'HEC jista' jkun magħruf billi jitkejlu s-sustanzi dekomposti ta 'l-etilene u l-jodur tal-etilene. Il-grad ta 'sostituzzjoni ta' hydroxymethyl cellulose jista 'wkoll jiġi ttestjat permezz ta' metodi ta 'analiżi kimika standard.

2. Riżultati u diskussjoni

Żewġ tipi ta 'kitla ta' reazzjoni huma użati hawn: waħda hija magna tal-għaġna bħala tagħmir ta 'reazzjoni, l-ieħor qed tħawwad il-kitla tat-tip ta' reazzjoni bħala tagħmir ta 'reazzjoni, f'sistema ta' reazzjoni eteroġenja, kundizzjoni alkalina u sistema ta 'solvent ta' ilma alkoħoliku, reazzjoni ta 'eterifikazzjoni ta' ċelluloża tal-qoton raffinata hija studjata. Fost dawn, il-karatteristiċi teknoloġiċi tal-magna tal-għaġna bħala tagħmir ta 'reazzjoni huma: fir-reazzjoni, il-veloċità tad-driegħ tal-għaġna hija bil-mod, il-ħin tar-reazzjoni huwa twil, il-proporzjon ta' reazzjonijiet sekondarji huwa għoli, ir-rata ta 'użu ta' aġent ta 'l-eterifikanti hija baxxa, u L-uniformità tas-sostituzzjoni tad-distribuzzjoni tal-grupp fir-reazzjoni ta 'l-eterizzazzjoni hija fqira. Il-proċess ta 'riċerka jista' jkun limitat biss għal kundizzjonijiet ta 'reazzjoni relattivament dojoq. Barra minn hekk, l-aġġustabilità u l-kontrollabbiltà tal-kundizzjonijiet ta 'reazzjoni ewlenin (bħal proporzjon tal-banju, konċentrazzjoni alkali, il-veloċità tad-driegħ tal-għaġna tal-magna tal-għaġna) huma fqar ħafna. Huwa diffiċli li tinkiseb l-uniformità approssimattiva ta 'reazzjoni ta' etereifikazzjoni u li tistudja t-trasferiment tal-massa u l-penetrazzjoni tal-proċess ta 'reazzjoni ta' l-eterifikazzjoni fil-fond. Il-karatteristiċi tal-proċess ta 'taħwid tar-reattur bħala tagħmir ta' reazzjoni huma: veloċità mgħaġġla ta 'tħawwad fir-reazzjoni, veloċità ta' reazzjoni mgħaġġla, rata ta 'użu għolja ta' aġent ta 'l-eterizzazzjoni, distribuzzjoni uniformi ta' sostituti ta 'l-eterizzazzjoni, kondizzjonijiet ta' reazzjoni ewlenija aġġustabbli u kontrollabbli.

Carboxymethyl cellulose CMC ġie ppreparat minn tagħmir ta 'reazzjoni ta' Kneader u tagħmir ta 'reazzjoni tar-reattur rispettivament. Meta l-kneader intuża bħala t-tagħmir tar-reazzjoni, l-intensità tat-taħwid kienet baxxa u l-veloċità medja tar-rotazzjoni kienet 50R / min. Meta r-reattur li jħawwad intuża bħala t-tagħmir tar-reazzjoni, l-intensità tat-taħwid kienet għolja u l-veloċità medja tar-rotazzjoni kienet 500R / min. Meta l-proporzjon molari ta 'l-aċidu monokloroaċetiku għal monosakkaride taċ-ċelluloża kien 1: 5: 1, il-ħin ta' reazzjoni kien ta '1.5H fi 68 ℃. It-trasmittanza tad-dawl ta 'CMC miksuba permezz ta' magna tal-għaġna kienet 98.02% u l-effiċjenza ta 'l-etereifikazzjoni kienet ta' 72% minħabba l-permeabilità tajba ta 'CM fl-aġent ta' l-aċidu kloroaċetiku. Meta r-reattur li jħawwad intuża bħala t-tagħmir tar-reazzjoni, il-permeabilità tal-aġent eterifikanti kienet aħjar, it-trasmittanza ta 'CMC kienet 99.56%, u l-effiċjenza tar-reazzjoni eterizzanti żdiedet għal 81%.

Hydroxyethyl cellulose HEC ġie ppreparat bir-reattur kneader u ħawwad bħala tagħmir ta 'reazzjoni. Meta Kneader intuża bħala tagħmir ta 'reazzjoni, l-effiċjenza tar-reazzjoni ta' aġent ta 'l-eterizzazzjoni kienet ta' 47% u s-solubilità fl-ilma kienet fqira meta l-permeabilità ta 'l-aġent ta' l-alkoħol tal-kloroetil kien fqir u l-proporzjon molari ta 'kloroetanol għal monosakkaride taċ-ċelluloża kien 3: 1 f'60 f'4H għal 4H għal 4H - Huwa biss meta l-proporzjon molari ta 'kloroetanol għal monosakkaridi taċ-ċelluloża huwa 6: 1, jistgħu jiġu ffurmati l-prodotti b'solubilità tajba fl-ilma. Meta r-reattur li jħawwad intuża bħala t-tagħmir tar-reazzjoni, il-permeabilità tal-aġent ta 'l-eterifikazzjoni tal-alkoħol tal-kloroetil sar aħjar fi 68 ℃ għal 4H. Meta l-proporzjon molari ta 'kloroetanol għal monosakkaride taċ-ċelluloża kien 3: 1, l-HEC li rriżulta kellu solubilità aħjar tal-ilma, u l-effiċjenza tar-reazzjoni ta' l-etereifikazzjoni żdiedet għal 66%.

L-effiċjenza tar-reazzjoni u l-veloċità tar-reazzjoni ta 'l-aġent ta' l-aġent ta 'l-eterizzazzjoni huma ħafna ogħla minn dak ta' kloroetanol, u r-reattur li jħawwad bħala tagħmir ta 'reazzjoni eterizanti għandu vantaġġi ovvji fuq il-kneader, li jtejjeb ħafna l-effiċjenza ta' reazzjoni eterizzanti. It-trasmessività għolja ta 'CMC tindika wkoll indirettament li r-reattur li jħawwad bħala tagħmir ta' reazzjoni eterizzanti jista 'jtejjeb l-omoġenjità tar-reazzjoni ta' l-eterizzazzjoni. Dan minħabba li l-katina taċ-ċelluloża għandha tliet gruppi idrossiliċi fuq kull ċirku tal-grupp tal-glukosju, u biss fi stat minfuħ jew maħlul ħafna huma l-pari idrossiliċi taċ-ċelluloża kollha ta 'molekuli ta' aġent eterifikanti aċċessibbli. Ir-reazzjoni ta 'l-eterifikazzjoni taċ-ċelluloża hija ġeneralment reazzjoni eteroġenja minn barra għal ġewwa, speċjalment fir-reġjun kristallin taċ-ċelluloża. Meta l-istruttura tal-kristall taċ-ċelluloża tibqa 'intatta mingħajr l-effett tal-forza esterna, l-aġent eterifikanti huwa diffiċli biex jidħol fl-istruttura kristallina, li jaffettwa l-omoġenjità tar-reazzjoni eteroġenja. Għalhekk, billi tittrasferixxi l-qoton raffinat (bħal żieda fil-wiċċ speċifiku tal-qoton raffinat), ir-reattività tal-qoton raffinat tista 'titjieb. Fil-proporzjon tal-banju kbir (etanol / ċelluloża jew alkoħol isopropyl / ċelluloża u reazzjoni ta 'taħwid b'veloċità għolja, skond ir-raġunament, l-ordni taż-żona ta' kristallizzazzjoni taċ-ċelluloża se titnaqqas, f'dan il-ħin iċ-ċelluloża tista 'tintefaħ ħafna, sabiex it-nefħa Iż-żona amorfa u kristallina taċ-ċelluloża għandha tendenza li tkun konsistenti, u għalhekk, ir-reattività tar-reġjun amorfu u r-reġjun kristallin hija simili.

Permezz ta 'analiżi tal-ispettru infra-aħmar u analiżi ta' diffrazzjoni tar-raġġi X, il-proċess ta 'reazzjoni ta' l-etereifikazzjoni taċ-ċelluloża jista 'jinftiehem b'mod aktar ċar meta t-taħwid tar-reattur jintuża bħala tagħmir ta' reazzjoni ta 'l-eterifikazzjoni.

Hawnhekk ġew analizzati spettri infra-aħmar u spettri ta 'diffrazzjoni tar-raġġi X. Ir-reazzjoni ta 'l-eterifikazzjoni ta' CMC u HEC twettqet f'reattur imħawwad taħt il-kundizzjonijiet ta 'reazzjoni deskritti hawn fuq.

L-analiżi tal-ispettru infra-aħmar turi li r-reazzjoni ta 'l-etherazzjoni ta' CMC u HEC tinbidel regolarment mal-estensjoni tal-ħin ta 'reazzjoni, il-grad ta' sostituzzjoni huwa differenti.

Permezz tal-analiżi tal-mudell ta 'diffrazzjoni tar-raġġi X, il-kristallinità ta' CMC u HEC għandha t-tendenza għal żero bl-estensjoni tal-ħin ta 'reazzjoni, li tindika li l-proċess ta' dekkristallizzazzjoni bażikament ġie realizzat fl-istadju ta 'alkalizzazzjoni u l-istadju ta' tisħin qabel ir-reazzjoni ta 'l-eterifikazzjoni tal-qoton raffinat - Għalhekk, ir-reattività ta 'carboxymethyl u hydroxyethyl eterification tal-qoton raffinat m'għadhiex ristretta prinċipalment mill-kristallinità ta' qoton raffinat. Huwa relatat mal-permeabilità tal-aġent tal-etereifikazzjoni. Jista 'jintwera li r-reazzjoni ta' l-eterifikazzjoni ta 'CMC u HEC titwettaq bir-reattur li tħawwad bħala tagħmir ta' reazzjoni. Taħt it-taħwid ta 'veloċità għolja, huwa ta' benefiċċju għall-proċess ta 'decrystallization tal-qoton raffinat fl-istadju ta' alkalizzazzjoni u l-istadju tat-tisħin qabel ir-reazzjoni ta 'l-eterifikazzjoni, u jgħin lill-aġent ta' l-etereifikazzjoni jinxtered fiċ-ċelluloża, sabiex itejjeb l-effiċjenza ta 'reazzjoni ta' l-etereifikazzjoni u l-uniformità ta 'sostituzzjoni -

Bħala konklużjoni, dan l-istudju jenfasizza l-influwenza tal-qawwa li tħawwad u fatturi oħra fuq l-effiċjenza tar-reazzjoni matul il-proċess ta 'reazzjoni. Għalhekk, il-proposta ta 'dan l-istudju hija bbażata fuq ir-raġunijiet li ġejjin: fis-sistema ta' reazzjoni eteroġenja ta 'l-etherazzjoni, l-użu ta' proporzjon kbir ta 'banju u intensità ta' taħwid għoli, eċċ., Huma l-kundizzjonijiet bażiċi għall-preparazzjoni ta 'ether bejn iċ-ċelluloża omoġenja distribuzzjoni; F'sistema speċifika ta 'reazzjoni ta' l-etherazzjoni eteroġenja, ether ta 'prestazzjoni għolja taċ-ċelluloża b'distribuzzjoni bejn wieħed u ieħor uniformi ta' sostitwenti tista 'tiġi ppreparata billi tuża r-reattur li jħawwad bħala tagħmir ta' reazzjoni, li juri li s-soluzzjoni ta 'l-ilma ta' l-ether taċ-ċelluloża għandha trasmittanza għolja, li hija ta 'sinifikat kbir biex tespandi l-proprjetajiet u funzjonijiet ta 'etere taċ-ċelluloża. Il-magna tal-għaġna tintuża bħala tagħmir ta 'reazzjoni biex tistudja r-reazzjoni ta' l-eterifikazzjoni ta 'qoton raffinat. Minħabba l-intensità ta 'taħwid baxx, mhuwiex tajjeb għall-penetrazzjoni ta' aġent ta 'l-etereifikazzjoni, u għandu xi żvantaġġi bħal proporzjon għoli ta' reazzjonijiet sekondarji u uniformità ta 'distribuzzjoni ħażina ta' sostituti ta 'l-etereifikazzjoni.