Reazzjoni ta' eterifikazzjoni fuq etere taċ-ċelluloża

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

Kliem ewlieni:reazzjoni ta' eterifikazzjoni; Ċelluloża;Idrossietil ċelluloża; Ċelluloża tal-karbossimetil

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

Normalment ir-reazzjoni ta 'eterifikazzjoni taċ-ċelluloża hija reazzjoni eteroġenja barra u ġewwa. Jekk ma jkun hemm l-ebda azzjoni dinamika esterna, l-aġent etherifying huwa diffiċli biex jidħol fiż-żona ta 'kristallizzazzjoni taċ-ċelluloża. U permezz tal-pretrattament tal-qoton raffinat (bħall-użu ta 'metodi fiżiċi biex iżidu l-wiċċ tal-qoton raffinat), fl-istess ħin b'reattur tat-taħwid għal tagħmir ta' reazzjoni, bl-użu ta 'reazzjoni ta' eterifikazzjoni ta 'taħwid rapidu, skond ir-raġunament, iċ-ċelluloża tista' nefħa b'mod qawwi, in-nefħa ta 'żona amorfu taċ-ċelluloża u żona ta' kristallizzazzjoni għandhom tendenza li jkunu konsistenti, itejbu l-attività ta 'reazzjoni. Id-distribuzzjoni omoġenja ta 'sostituenti ta' l-etere taċ-ċelluloża f'sistema ta 'reazzjoni ta' eterifikazzjoni eteroġenja tista 'tinkiseb billi tiżdied il-qawwa tat-taħwid esterna. Allura se tkun id-direzzjoni ta 'żvilupp futur ta' pajjiżna biex tiżviluppa prodotti ta 'eterifikazzjoni taċ-ċelluloża ta' kwalità għolja b'kitla ta 'reazzjoni tat-tip imħawwad bħala tagħmir ta' reazzjoni.

1. Parti sperimentali

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

Skont 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 ta 'reazzjoni, il-metodi ta' trattament minn qabel huma wkoll differenti. Meta l-kneader jintuża bħala t-tagħmir ta 'reazzjoni, il-kristallinità taċ-ċelluloża tal-qoton raffinat użata hija 43.9%, u t-tul medju taċ-ċelluloża tal-qoton raffinat huwa 15 ~ 20mm. Il-kristallinità taċ-ċelluloża tal-qoton raffinat hija 32.3% u t-tul medju taċ-ċelluloża tal-qoton raffinat huwa inqas minn 1mm meta reattur tat-taħwid jintuża bħala tagħmir ta 'reazzjoni.

1.2 Żvilupp ta 'ċelluloża karbossimetilika u ċelluloża idrossietil

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

Matul ir-reazzjoni, il-materja prima kollha hija derivata mir-reazzjoni kwantitattiva stretta. Il-prodott miksub mir-reazzjoni jinħasel b'etanol w = 95%, u mbagħad imnixxef bil-vakwu għal 24 siegħa 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 tal-preparazzjoni tal-magna tal-għaġna bħala tagħmir ta 'reazzjoni huma kif ġej:

Reazzjoni ta 'eterifikazzjoni → ħasil tal-prodott → tnixxif → granulazzjoni maħkuka → ippakkjar jitwettaq f'għaġna.

Il-passi tal-preparazzjoni tar-reattur tat-taħwid bħala tagħmir ta’ reazzjoni huma kif ġej:

Reazzjoni ta 'eterifikazzjoni → ħasil tal-prodott → tnixxif u granulazzjoni → ippakkjar jitwettaq f'reattur imħawwad.

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

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

1.3 Analiżi tad-diffrazzjoni tar-raġġi X

L-analiżi tad-diffrazzjoni tar-raġġi X saret minn diffrattometru tar-raġġi X Rigaku D/max-3A, monokromatur tal-grafita, Θ Angle kien 8 ° ~ 30 °, CuKα ray, pressjoni tat-tubu u fluss tat-tubu kienu 30kV u 30mA.

1.4 Analiżi tal-ispettru infra-aħmar

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

1.5 Sejbien tat-trażmissjoni

It-trasmittanza ġiet skoperta minn 721 spettrofotometru. Is-soluzzjoni CMC w=w1% tpoġġiet f'dixx kolorimetriku ta '1cm f'wavelength ta' 590nm.

1.6 Grad ta' skoperta ta' sostituzzjoni

Il-grad ta 'sostituzzjoni HEC ta' hydroxyethyl cellulose tkejjel b'metodu ta 'analiżi kimika standard. Il-prinċipju huwa li l-HEC jista 'jiġi dekompost minn HI hydroiodate f'123 ℃, u l-grad ta' sostituzzjoni ta 'HEC jista' jkun magħruf billi jitkejlu s-sustanzi dekomposti tal-ethylene u ethylene iodude prodotti. Il-grad ta 'sostituzzjoni ta' hydroxymethyl cellulose jista 'jiġi ttestjat ukoll b'metodi ta' analiżi kimika standard.

2. Riżultati u diskussjoni

Żewġ tipi ta 'kitla ta' reazzjoni huma wżati hawn: wieħed huwa magna tal-għaġna bħala tagħmir ta 'reazzjoni, l-ieħor huwa kitla ta' reazzjoni tat-tip li tħawwad bħala tagħmir ta 'reazzjoni, f'sistema ta' reazzjoni eteroġenja, kondizzjoni alkalina u sistema ta 'solvent ta' ilma alkoħoliku, reazzjoni ta 'eterifikazzjoni taċ-ċelluloża tal-qoton raffinat 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 ta' reazzjoni huwa twil, il-proporzjon ta 'reazzjonijiet sekondarji huwa għoli, ir-rata ta' utilizzazzjoni tal-aġent etherifying hija baxxa, u l- l-uniformità tas-sostituzzjoni tad-distribuzzjoni tal-grupp fir-reazzjoni etherizing hija fqira. Il-proċess ta 'riċerka jista' jkun limitat biss għal kundizzjonijiet ta 'reazzjoni relattivament dojoq. Barra minn hekk, l-aġġustament u l-kontrollabbiltà tal-kundizzjonijiet ta 'reazzjoni prinċipali (bħal proporzjon tal-banju, konċentrazzjoni ta' alkali, veloċità tal-għaġna tal-fergħa tal-magna tal-għaġna) huma fqar ħafna. Huwa diffiċli li tinkiseb l-uniformità approssimattiva tar-reazzjoni ta 'eterifikazzjoni u li tistudja t-trasferiment tal-massa u l-penetrazzjoni tal-proċess ta' reazzjoni ta 'eterifikazzjoni fil-fond. Il-karatteristiċi tal-proċess tar-reattur tat-taħwid bħala tagħmir ta 'reazzjoni huma: veloċità mgħaġġla tat-taħwid fir-reazzjoni, veloċità ta' reazzjoni mgħaġġla, rata għolja ta 'utilizzazzjoni ta' aġent etherizing, distribuzzjoni uniformi ta 'sostituenti etherizing, kundizzjonijiet ta' reazzjoni prinċipali aġġustabbli u kontrollabbli.

Carboxymethyl cellulose CMC kien ippreparat minn tagħmir ta 'reazzjoni kneader u tagħmir ta' reazzjoni tar-reattur tat-taħwid rispettivament. Meta l-għaġna ntuża bħala t-tagħmir ta 'reazzjoni, l-intensità tat-taħwid kienet baxxa u l-veloċità medja ta' rotazzjoni kienet 50r/min. Meta r-reattur tat-taħwid intuża bħala t-tagħmir ta 'reazzjoni, l-intensità tat-taħwid kienet għolja u l-veloċità medja tar-rotazzjoni kienet 500r/min. Meta l-proporzjon molari ta 'aċidu monokloroaċetiku għal monosaccharide taċ-ċelluloża kien 1:5:1, il-ħin ta' reazzjoni kien 1.5h f'68℃. It-trażmissjoni tad-dawl tas-CMC miksuba permezz tal-magna tal-għaġna kienet 98.02% u l-effiċjenza tal-eterifikazzjoni kienet 72% minħabba l-permeabilità tajba tas-CM fl-aġent eterifikazzjoni tal-aċidu chloroacetic. Meta r-reattur tat-taħwid intuża bħala t-tagħmir ta 'reazzjoni, il-permeabilità tal-aġent etherifying kienet aħjar, it-trażmissjoni ta' CMC kienet 99.56%, u l-effiċjenza tar-reazzjoni etherizing żdiedet għal 81%.

Hydroxyethyl cellulose HEC kien ippreparat b'kneader u reattur li jħawwad bħala tagħmir ta 'reazzjoni. Meta kneader intuża bħala tagħmir ta 'reazzjoni, l-effiċjenza tar-reazzjoni tal-aġent etherizing kienet 47% u s-solubilità fl-ilma kienet fqira meta l-permeabilità tal-aġent etherizing tal-alkoħol chloroethyl kienet fqira u l-proporzjon molari ta' chloroethanol għal monosaccharide taċ-ċelluloża kien 3:1 f'60℃ għal 4h. . Huwa biss meta l-proporzjon molari ta 'chloroethanol għal monosaccharides taċ-ċelluloża huwa 6:1, jistgħu jiġu ffurmati l-prodotti b'solubilità tajba fl-ilma. Meta r-reattur tat-taħwid intuża bħala t-tagħmir ta 'reazzjoni, il-permeabilità tal-aġent ta' eterifikazzjoni tal-alkoħol chloroethyl saret aħjar f'68 ℃ għal 4h. Meta l-proporzjon molari ta 'chloroethanol għal monosaccharide taċ-ċelluloża kien 3:1, l-HEC li rriżulta kellu solubilità aħjar fl-ilma, u l-effiċjenza tar-reazzjoni ta' eterifikazzjoni żdiedet għal 66%.

L-effiċjenza tar-reazzjoni u l-veloċità tar-reazzjoni tal-aċidu chloroacetic tal-aġent etherizing huma ħafna ogħla minn dak tal-chloroethanol, u r-reattur tat-taħwid bħala tagħmir ta 'reazzjoni etherizing għandu vantaġġi ovvji fuq il-kneader, li jtejjeb ħafna l-effiċjenza tar-reazzjoni etherizing. It-trażmissjoni għolja ta 'CMC tindika wkoll indirettament li r-reattur tat-taħwid bħala tagħmir ta' reazzjoni etherizing jista 'jtejjeb l-omoġenità tar-reazzjoni etherizing. Dan huwa minħabba li l-katina taċ-ċelluloża għandha tliet gruppi hydroxyl fuq kull ċirku tal-grupp tal-glukożju, u biss fi stat minfuħ jew maħlul b'mod qawwi l-pari kollha tal-idroksil taċ-ċelluloża ta 'molekuli ta' aġent eterifikanti huma aċċessibbli. Ir-reazzjoni ta '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-omoġeneità tar-reazzjoni eteroġenja. Għalhekk, billi jittratta minn qabel il-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 isopropil / ċelluloża u reazzjoni ta 'taħwid b'veloċità għolja, skond ir-raġunament, l-ordni taż-żona ta' kristallizzazzjoni taċ-ċelluloża titnaqqas, f'dan iż-żmien iċ-ċelluloża tista 'tintfaħ b'mod qawwi, sabiex in-nefħa taż-żona taċ-ċelluloża amorfu u kristallina għandha tendenza li tkun konsistenti, Għalhekk, ir-reattività tar-reġjun amorfu u r-reġjun kristallin hija simili.

Permezz ta 'analiżi ta' l-ispettru infra-aħmar u analiżi tad-diffrazzjoni tar-raġġi X, il-proċess ta 'reazzjoni ta' eterifikazzjoni taċ-ċelluloża jista 'jinftiehem b'mod aktar ħaj meta reattur tat-taħwid jintuża bħala tagħmir ta' reazzjoni ta 'eterifikazzjoni.

Hawnhekk, ġew analizzati spettri infra-aħmar u spettri tad-diffrazzjoni tar-raġġi X. Ir-reazzjoni ta '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 'etheration ta' CMC u HEC tinbidel regolarment bl-estensjoni tal-ħin ta 'reazzjoni, il-grad ta' sostituzzjoni huwa differenti.

Permezz tal-analiżi tal-mudell tad-diffrazzjoni tar-raġġi X, il-kristallinità ta 'CMC u HEC għandha tendenza għal żero bl-estensjoni tal-ħin ta' reazzjoni, li tindika li l-proċess ta 'dekristallizzazzjoni bażikament ġie realizzat fl-istadju tal-alkalizzazzjoni u l-istadju tat-tisħin qabel ir-reazzjoni ta' eterifikazzjoni tal-qoton raffinat . Għalhekk, ir-reattività tal-eterifikazzjoni tal-karbossimetil u idrossietil tal-qoton raffinat m'għadhiex prinċipalment ristretta mill-kristallinità tal-qoton raffinat. Hija relatata mal-permeabilità tal-aġent etherifying. Jista 'jintwera li r-reazzjoni ta' eterifikazzjoni ta 'CMC u HEC titwettaq b'reattur li jħawwad bħala tagħmir ta' reazzjoni. Taħt it-taħwid b'veloċità għolja, huwa ta 'benefiċċju għall-proċess ta' dekristallizzazzjoni tal-qoton raffinat fl-istadju tal-alkalizzazzjoni u l-istadju tat-tisħin qabel ir-reazzjoni tal-eterifikazzjoni, u jgħin lill-aġent tal-eterifikazzjoni jidħol fiċ-ċelluloża, sabiex ittejjeb l-effiċjenza tar-reazzjoni tal-eterifikazzjoni u l-uniformità tas-sostituzzjoni .

Bħala konklużjoni, dan l-istudju jenfasizza l-influwenza tal-qawwa tat-taħwid 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 ta 'etheration eteroġenja, l-użu ta' proporzjon tal-banju kbir u intensità għolja ta 'taħwid, eċċ., Huwa l-kundizzjonijiet bażiċi għall-preparazzjoni ta' etere taċ-ċelluloża bejn wieħed u ieħor omoġenju b'grupp sostituent. distribuzzjoni; F'sistema speċifika ta 'reazzjoni ta' eterazzjoni eteroġenja, etere taċ-ċelluloża ta 'prestazzjoni għolja b'distribuzzjoni bejn wieħed u ieħor uniformi ta' sostituenti jista 'jiġi ppreparat bl-użu ta' reattur tat-taħwid bħala tagħmir ta 'reazzjoni, li juri li s-soluzzjoni milwiema ta' etere 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' eterifikazzjoni tal-qoton raffinat. Minħabba l-intensità baxxa tat-taħwid, mhix tajba għall-penetrazzjoni ta 'aġent ta' eterifikazzjoni, u għandha xi żvantaġġi bħal proporzjon għoli ta 'reazzjonijiet sekondarji u uniformità ta' distribuzzjoni fqira ta 'sostituenti ta' eterifikazzjoni.