Sinteżi u Karatterizzazzjoni ta 'Reducer ta' l-Ilma ta 'l-Etere ta' Butane Sulfonate

Ċelluloża mikrokristallina (MCC) bi grad definit ta 'polimerizzazzjoni miksub permezz ta' idroliżi ta 'aċidu tal-polpa tal-qoton taċ-ċelluloża intużat bħala materja prima. Taħt l-attivazzjoni ta 'l-idrossidu tas-sodju, ġie rreaġit b'1,4-butan sultone (BS) biex jinkiseb A cellulose butyl sulfonate (SBC) water reducer b'solubilità tajba fl-ilma ġie żviluppat. L-istruttura tal-prodott kienet ikkaratterizzata minn spettroskopija infra-aħmar (FT-IR), spettroskopija ta 'reżonanza manjetika nukleari (NMR), mikroskopija elettronika tal-iskannjar (SEM), diffrazzjoni tar-raġġi X (XRD) u metodi analitiċi oħra, u l-grad ta' polimerizzazzjoni, proporzjon tal-materja prima, u r-reazzjoni tal-MCC ġew investigati. Effetti ta 'kundizzjonijiet ta' proċess sintetiku bħal temperatura, ħin ta 'reazzjoni, u tip ta' aġent ta 'sospensjoni fuq il-prestazzjoni li tnaqqas l-ilma tal-prodott. Ir-riżultati juru li: meta l-grad ta 'polimerizzazzjoni tal-materja prima MCC huwa 45, il-proporzjon tal-massa tar-reaġenti huwa: AGU (unità ta' glukoside taċ-ċelluloża): n (NaOH): n (BS) = 1.0: 2.1: 2.2, Il- aġent ta 'sospensjoni huwa isopropanol, il-ħin ta' attivazzjoni tal-materja prima f'temperatura tal-kamra huwa 2 h, u l-ħin ta 'sintesi tal-prodott huwa 5 h. Meta t-temperatura tkun ta '80 °C, il-prodott miksub għandu l-ogħla grad ta' sostituzzjoni ta 'gruppi ta' aċidu butansulfoniku, u l-prodott għandu l-aħjar prestazzjoni li tnaqqas l-ilma.

Kliem ewlieni:ċelluloża; butylsulfonate taċ-ċelluloża; aġent li jnaqqas l-ilma; prestazzjoni li tnaqqas l-ilma

1、Introduzzjoni

Superplasticizer tal-konkrit huwa wieħed mill-komponenti indispensabbli tal-konkrit modern. Huwa preċiżament minħabba d-dehra ta 'aġent li jnaqqas l-ilma li jistgħu jiġu ggarantiti l-ħidma għolja, durabilità tajba u anke saħħa għolja tal-konkrit. Ir-reducers tal-ilma b'effiċjenza għolja li jintużaw ħafna bħalissa jinkludu prinċipalment il-kategoriji li ġejjin: reducer tal-ilma bbażat fuq naftalina (SNF), riduttur tal-ilma bbażat fuq ir-reżina tal-melamina sulfonata (SMF), riduttur tal-ilma bbażat fuq sulfamate (ASP), superplastiċizzatur Lignosulfonate modifikat ( ML), u polycarboxylate superplasticizer (PC), li bħalissa huwa riċerkat b'mod aktar attiv. L-analiżi tal-proċess ta 'sintesi tar-reducers tal-ilma, ħafna mir-reducers tal-ilma kondensat tradizzjonali preċedenti jużaw formaldehyde b'riħa qawwija qawwija bħala materja prima għar-reazzjoni tal-polikondensazzjoni, u l-proċess ta' sulfonazzjoni ġeneralment jitwettaq b'aċidu sulfuriku korrużiv ħafna jew aċidu sulfuriku konċentrat. Dan inevitabbilment se jikkawża effetti ħżiena fuq il-ħaddiema u l-ambjent tal-madwar, u se jiġġenera wkoll ammont kbir ta 'fdal ta' skart u likwidu ta 'skart, li ma jwassalx għal żvilupp sostenibbli; madankollu, għalkemm ir-reducers ta 'l-ilma tal-polycarboxylate għandhom il-vantaġġi ta' telf żgħir ta 'konkrit maż-żmien, dożaġġ baxx, fluss tajjeb Għandu l-vantaġġi ta' densità għolja u l-ebda sustanza tossiċi bħall-formaldehyde, iżda huwa diffiċli li tippromwoviha fiċ-Ċina minħabba l-għoli prezz. Mill-analiżi tas-sors tal-materja prima, mhuwiex diffiċli li ssib li ħafna mir-reducers tal-ilma msemmija hawn fuq huma sintetizzati bbażati fuq prodotti/prodotti sekondarji petrokimiċi, filwaqt li ż-żejt mhux raffinat, bħala riżorsa mhux rinnovabbli, huwa dejjem aktar skars u il-prezz tiegħu qiegħed dejjem jiżdied. Għalhekk, kif tuża r-riżorsi naturali rinnovabbli irħas u abbundanti bħala materja prima biex tiżviluppa superplasticizers tal-konkrit ta 'prestazzjoni għolja ġodda saret direzzjoni ta' riċerka importanti għas-superplasticizers tal-konkos.

Iċ-ċelluloża hija makromolekula lineari ffurmata billi tgħaqqad ħafna D-glucopyranose b'rabtiet β-(1-4) glikosidiċi. Hemm tliet gruppi hydroxyl fuq kull ċirku glucopyranosyl. Trattament xieraq jista 'jikseb ċerta reattività. F'din id-dokument, il-polpa tal-qoton taċ-ċelluloża ntużat bħala l-materja prima inizjali, u wara idroliżi ta 'l-aċidu biex tinkiseb ċelluloża mikrokristallina bi grad xieraq ta' polimerizzazzjoni, ġiet attivata minn idrossidu tas-sodju u rreaġixxiet b'1,4-butan sulton biex tipprepara butyl sulfonate Acid superplasticizer ta ' l-etere taċ-ċelluloża, u l-fatturi li jinfluwenzaw ta ' kull reazzjoni ġew diskussi.

2. Esperiment

2.1 Materja prima

Polpa tal-qoton taċ-ċelluloża, grad ta 'polimerizzazzjoni 576, Xinjiang Aoyang Technology Co., Ltd.; 1,4-butan sultone (BS), grad industrijali, prodott minn Shanghai Jiachen Chemical Co., Ltd.; 52.5R siment Portland ordinarju, Urumqi Ipprovdut mill-fabbrika tas-siment; ramel standard ISO taċ-Ċina, prodott minn Xiamen Ace Ou Standard Sand Co., Ltd.; idrossidu tas-sodju, aċidu idrokloriku, isopropanol, metanol anidru, aċetat etiliku, n-butanol, etere tal-pitrolju, eċċ., huma kollha analitikament puri, disponibbli kummerċjalment.

2.2 Metodu sperimentali

Iżen ċertu ammont ta 'polpa tal-qoton u itħanha sew, poġġiha fi flixkun bi tliet għonq, żid ċerta konċentrazzjoni ta' aċidu idrokloriku dilwit, ħawwad biex tissaħħan u idrolizza għal ċertu perjodu ta 'żmien, kessaħ għat-temperatura tal-kamra, iffiltra, aħsel bl-ilma sakemm newtrali, u nixxef bil-vakwu f'50 ° C biex tikseb Wara li jkollok materja prima taċ-ċelluloża mikrokristallina bi gradi differenti ta 'polimerizzazzjoni, kejjel il-grad ta' polimerizzazzjoni tagħhom skond il-letteratura, poġġiha fi flixkun ta 'reazzjoni bi tliet għonq, issospendiha b' aġent ta 'sospensjoni 10 darbiet il-massa tiegħu, żid ċertu ammont ta' soluzzjoni milwiema ta 'idrossidu tas-sodju taħt tħawwad, Ħawwad u attiva f'temperatura tal-kamra għal ċertu perjodu ta' żmien, żid l-ammont ikkalkulat ta '1,4-butan sultone (BS), saħħan għat-temperatura ta 'reazzjoni, jirreaġixxu f'temperatura kostanti għal ċertu perjodu ta' żmien, kessaħ il-prodott għat-temperatura tal-kamra, u akkwista l-prodott mhux raffinat permezz ta 'filtrazzjoni ta' ġbid. Laħlaħ bl-ilma u metanol għal 3 darbiet, u ffiltra bil-ġbid biex tikseb il-prodott finali, jiġifieri cellulose butylsulfonate water reducer (SBC).

2.3 Analiżi u karatterizzazzjoni tal-prodott

2.3.1 Determinazzjoni tal-kontenut ta' kubrit tal-prodott u kalkolu tal-grad ta' sostituzzjoni

L-analizzatur elementali FLASHEA-PE2400 intuża biex iwettaq analiżi elementali fuq il-prodott imnixxef li jnaqqas l-ilma taċ-ċelluloża butyl sulfonate biex jiddetermina l-kontenut tal-kubrit.

2.3.2 Determinazzjoni tal-fluwidità tal-mehrież

Mkejla skond 6.5 f'GB8076-2008. Jiġifieri, l-ewwel kejjel it-taħlita ta 'ilma/siment/ramel standard fuq it-tester tal-fluwidità tat-tikħil tas-siment NLD-3 meta d-dijametru ta' espansjoni huwa (180±2) mm. siment, il-konsum tal-ilma ta 'referenza mkejjel huwa 230g), u mbagħad żid aġent li jnaqqas l-ilma li l-massa tiegħu hija 1% tal-massa tas-siment mal-ilma, skond siment/aġent li jnaqqas l-ilma/ilma standard/ramel standard = 450g/4.5g/ 230 g/ Il-proporzjon ta '1350 g jitqiegħed f'mixer tat-tikħil tas-siment JJ-5 u mħawwad b'mod ugwali, u jitkejjel id-dijametru estiż tal-mehrież fuq it-tester tal-fluwidità tat-tikħil, li hija l-fluwidità tal-mehrież imkejla.

2.3.3 Karatterizzazzjoni tal-Prodott

Il-kampjun kien ikkaratterizzat minn FT-IR bl-użu tal-ispettrometru infra-aħmar tat-trasformazzjoni tat-tip Fourier EQUINOX 55 ta 'Bruker Company; l-ispettru H NMR tal-kampjun kien ikkaratterizzat mill-istrument ta 'reżonanza manjetika nukleari superkonduttur INOVA ZAB-HS tal-moħriet ta' Varian Company; Il-morfoloġija tal-prodott ġiet osservata taħt mikroskopju; Analiżi XRD twettqet fuq il-kampjun bl-użu ta 'diffrattometru tar-raġġi X ta' MAC Company M18XHF22-SRA.

3. Riżultati u diskussjoni

3.1 Riżultati tal-karatterizzazzjoni

3.1.1 Riżultati tal-karatterizzazzjoni FT-IR

Twettqet analiżi infra-aħmar fuq iċ-ċelluloża mikrokristallina tal-materja prima bi grad ta 'polimerizzazzjoni Dp=45 u l-prodott SBC sintetizzat minn din il-materja prima. Peress li l-quċċati ta 'assorbiment ta' SC u SH huma dgħajfa ħafna, mhumiex adattati għall-identifikazzjoni, filwaqt li S = O għandu quċċata ta 'assorbiment qawwi. Għalhekk, jekk hemmx grupp ta 'aċidu sulfoniku fl-istruttura molekulari jista' jiġi determinat billi tiġi kkonfermata l-eżistenza tal-quċċata S = O. Ovvjament, fl-ispettru taċ-ċelluloża, hemm quċċata ta 'assorbiment qawwi f'numru tal-mewġ ta' 3344 cm-1, li hija attribwita għall-quċċata tal-vibrazzjoni tat-tiġbid tal-idroksil fiċ-ċelluloża; il-quċċata ta 'assorbiment aktar b'saħħitha f'numru tal-mewġ ta' 2923 ċm-1 hija l-quċċata tal-vibrazzjoni tat-tiġbid tal-metilen (-CH2). Il-quċċata tal-vibrazzjoni; is-serje ta 'meded komposti minn 1031, 1051, 1114, u 1165cm-1 jirriflettu l-quċċata ta' assorbiment tal-vibrazzjoni tat-tiġbid hydroxyl u l-quċċata ta 'assorbiment tal-vibrazzjoni tal-liwi tal-ether bond (COC); in-numru tal-mewġ 1646cm-1 jirrifletti l-idroġenu ffurmat minn hydroxyl u ilma ħieles Il-quċċata tal-assorbiment tal-bonds; il-medda ta '1432 ~ 1318cm-1 tirrifletti l-eżistenza ta' struttura tal-kristall taċ-ċelluloża. Fl-ispettru IR ta 'SBC, l-intensità tal-medda 1432 ~ 1318cm-1 idgħajjef; filwaqt li l-intensità tal-quċċata ta 'assorbiment f'1653 ċm-1 tiżdied, u tindika li l-kapaċità li jiffurmaw bonds ta' l-idroġenu hija msaħħa; 1040, 605cm-1 jidher qċaċet ta 'assorbiment aktar b'saħħtu, u dawn it-tnejn mhumiex riflessi fl-ispettru infra-aħmar taċ-ċelluloża, l-ewwel huwa l-quċċata ta' assorbiment karatteristika tal-bond S = O, u l-aħħar hija l-quċċata ta 'assorbiment karatteristika tar-rabta SO. Ibbażat fuq l-analiżi ta 'hawn fuq, wieħed jista' jara li wara r-reazzjoni ta 'eterifikazzjoni taċ-ċelluloża, hemm gruppi ta' aċidu sulfoniku fil-katina molekulari tagħha.

3.1.2 Riżultati tal-karatterizzazzjoni H NMR

L-ispettru H NMR taċ-ċelluloża butyl sulfonate jista 'jidher: fi ħdan γ=1.74~2.92 hija l-bidla kimika tal-proton idroġenu ta' cyclobutyl, u fi ħdan γ=3.33~4.52 hija l-unità taċ-ċelluloża anhydroglucose Il-bidla kimika tal-proton tal-ossiġnu f'γ=4.52 ~ 6 hija l-bidla kimika tal-proton tal-metilin fil-grupp ta 'aċidu butylsulfonic konness ma' l-ossiġnu, u m'hemm l-ebda quċċata f'γ=6 ~ 7, li jindika li l-prodott mhuwiex Protoni oħra jeżistu.

3.1.3 Riżultati tal-karatterizzazzjoni SEM

Osservazzjoni SEM ta 'polpa tal-qoton taċ-ċelluloża, ċelluloża mikrokristallina u butylsulfonate taċ-ċelluloża tal-prodott. Billi tanalizza r-riżultati tal-analiżi SEM tal-polpa tal-qoton taċ-ċelluloża, iċ-ċelluloża mikrokristallina u l-prodott taċ-ċelluloża butanesulfonat (SBC), jinstab li ċ-ċelluloża mikrokristallina miksuba wara idroliżi b'HCL tista 'tbiddel b'mod sinifikanti l-istruttura tal-fibri taċ-ċelluloża. L-istruttura fibruża ġiet meqruda, u nkisbu partiċelli fini agglomerati taċ-ċelluloża. L-SBC miksub billi jirreaġixxi aktar mal-BS ma kellu l-ebda struttura fibruża u bażikament trasformat fi struttura amorfa, li kienet ta 'benefiċċju għax-xoljiment tagħha fl-ilma.

3.1.4 Riżultati tal-karatterizzazzjoni XRD

Il-kristallinità taċ-ċelluloża u d-derivattivi tagħha tirreferi għall-persentaġġ tar-reġjun kristallin iffurmat mill-istruttura tal-unità taċ-ċelluloża fit-totalità. Meta ċ-ċelluloża u d-derivattivi tagħha jgħaddu minn reazzjoni kimika, ir-rabtiet tal-idroġenu fil-molekula u bejn il-molekuli jinqerdu, u r-reġjun kristallin isir reġjun amorfu, u b'hekk titnaqqas il-kristallinità. Għalhekk, il-bidla fil-kristallinità qabel u wara r-reazzjoni hija miżura taċ-ċelluloża Wieħed mill-kriterji biex tipparteċipa fir-rispons jew le. Analiżi XRD saret fuq ċelluloża mikrokristallina u l-prodott butanesulfonat taċ-ċelluloża. Wieħed jista 'jara b'paragun li wara l-eterifikazzjoni, il-kristallinità tinbidel b'mod fundamentali, u l-prodott inbidel kompletament fi struttura amorfa, sabiex ikun jista' jinħall fl-ilma.

3.2 L-effett tal-grad ta 'polimerizzazzjoni tal-materja prima fuq il-prestazzjoni li tnaqqas l-ilma tal-prodott

Il-fluwidità tal-mehrież tirrifletti direttament il-prestazzjoni li tnaqqas l-ilma tal-prodott, u l-kontenut tal-kubrit tal-prodott huwa wieħed mill-aktar fatturi importanti li jaffettwaw il-fluwidità tal-mehrież. Il-fluwidità tal-mehrież tkejjel il-prestazzjoni li tnaqqas l-ilma tal-prodott.

Wara li tbiddel il-kundizzjonijiet tar-reazzjoni tal-idroliżi biex tħejji MCC bi gradi differenti ta 'polimerizzazzjoni, skont il-metodu ta' hawn fuq, agħżel ċertu proċess ta 'sinteżi biex tħejji prodotti SBC, kejjel il-kontenut ta' kubrit biex tikkalkula l-grad ta 'sostituzzjoni tal-prodott, u żid il-prodotti SBC mal-ilma /siment/sistema standard tat-taħlit tar-ramel Kejjel il-fluwidità tal-mehrież.

Wieħed jista 'jara mir-riżultati sperimentali li fi ħdan il-firxa tar-riċerka, meta l-grad ta' polimerizzazzjoni tal-materja prima taċ-ċelluloża mikrokristallina huwa għoli, il-kontenut ta 'kubrit (grad ta' sostituzzjoni) tal-prodott u l-fluwidità tal-mehrież huma baxxi. Dan għaliex: il-piż molekulari tal-materja prima huwa żgħir, li jwassal għat-taħlit uniformi tal-materja prima U l-penetrazzjoni tal-aġent ta 'eterifikazzjoni, u b'hekk itejjeb il-grad ta' eterifikazzjoni tal-prodott. Madankollu, ir-rata tat-tnaqqis tal-ilma tal-prodott ma togħlax f'linja dritta bit-tnaqqis tal-grad ta 'polimerizzazzjoni tal-materja prima. Ir-riżultati sperimentali juru li l-fluwidità tat-tikħil tat-taħlita tat-tikħil tas-siment imħallat ma 'SBC ippreparat bl-użu ta' ċelluloża mikrokristallina bi grad ta 'polimerizzazzjoni Dp <96 (piż molekulari <15552) hija akbar minn 180 mm (li hija akbar minn dik mingħajr reducer tal-ilma) . fluwidità ta 'referenza), li jindika li SBC jista' jiġi ppreparat bl-użu taċ-ċelluloża b'piż molekulari ta 'inqas minn 15552, u tista' tinkiseb ċerta rata li tnaqqas l-ilma; SBC huwa ppreparat billi tuża ċelluloża mikrokristallina bi grad ta 'polimerizzazzjoni ta' 45 (piż molekulari: 7290), u miżjuda mat-taħlita tal-konkrit , il-fluwidità mkejla tal-mehrież hija l-akbar, għalhekk huwa kkunsidrat li ċ-ċelluloża bi grad ta 'polimerizzazzjoni ta 'madwar 45 huwa l-aktar adattat għall-preparazzjoni ta' SBC; meta l-grad ta 'polimerizzazzjoni tal-materja prima huwa akbar minn 45, il-fluwidità tal-mehrież tonqos gradwalment, li jfisser li r-rata li tnaqqas l-ilma tonqos. Dan għaliex meta l-piż molekulari jkun kbir, min-naħa waħda, il-viskożità tas-sistema tat-taħlita tiżdied, l-uniformità tad-dispersjoni tas-siment tkun iddeterjorata, u t-tixrid fil-konkrit se jkun bil-mod, li jaffettwa l-effett tat-tixrid; min-naħa l-oħra, meta l-piż molekulari huwa kbir, Il-makromolekuli tas-superplasticizer huma f'konformazzjoni ta 'coil każwali, li hija relattivament diffiċli biex tassorbi fuq il-wiċċ tal-partiċelli tas-siment. Iżda meta l-grad ta 'polimerizzazzjoni tal-materja prima huwa inqas minn 45, għalkemm il-kontenut tal-kubrit (grad ta' sostituzzjoni) tal-prodott huwa relattivament kbir, il-fluwidità tat-taħlita tat-tikħil tibda tonqos ukoll, iżda t-tnaqqis huwa żgħir ħafna. Ir-raġuni hija li meta l-piż molekulari tal-aġent li jnaqqas l-ilma huwa żgħir, għalkemm id-diffużjoni molekulari hija faċli u għandha tixrib tajba, il-qawwija tal-adsorbiment tal-molekula hija akbar minn dik tal-molekula, u l-katina tat-trasport tal-ilma hija qasira ħafna, u l-frizzjoni bejn il-partiċelli hija kbira, li hija ta 'ħsara għall-konkrit. L-effett tat-tixrid mhuwiex tajjeb daqs dak tar-reducer tal-ilma b'piż molekulari akbar. Għalhekk, huwa importanti ħafna li jiġi kkontrollat ​​sew il-piż molekulari tal-wiċċ tal-majjal (segment taċ-ċelluloża) biex ittejjeb il-prestazzjoni tar-reducer tal-ilma.

3.3 L-effett tal-kundizzjonijiet ta 'reazzjoni fuq il-prestazzjoni li tnaqqas l-ilma tal-prodott

Jinstab permezz ta 'esperimenti li minbarra l-grad ta' polimerizzazzjoni ta 'MCC, il-proporzjon ta' reagents, temperatura ta 'reazzjoni, attivazzjoni ta' materja prima, ħin ta 'sintesi tal-prodott, u tip ta' aġent ta 'sospensjoni kollha jaffettwaw il-prestazzjoni tal-prodott li jnaqqas l-ilma.

3.3.1 Proporzjon tar-reattiv

(1) Id-dożaġġ ta 'BS

Taħt il-kundizzjonijiet determinati minn parametri oħra tal-proċess (il-grad ta 'polimerizzazzjoni ta' MCC huwa 45, n(MCC):n(NaOH)=1:2.1, l-aġent ta 'sospensjoni huwa isopropanol, il-ħin ta' attivazzjoni taċ-ċelluloża f'temperatura tal-kamra huwa 2h, il- temperatura tas-sinteżi hija 80°C, u l-ħin tas-sinteżi 5h), biex tinvestiga l-effett tal-ammont ta 'aġent ta' eterifikazzjoni 1,4-butan sultone (BS) fuq il-grad ta 'sostituzzjoni ta' gruppi ta 'aċidu butanesulfoniku tal-prodott u l-fluwidità tal- mehrież.

Wieħed jista 'jara li hekk kif l-ammont ta' BS jiżdied, il-grad ta 'sostituzzjoni ta' gruppi ta 'aċidu butansulfoniku u l-fluwidità tal-mehrież jiżdiedu b'mod sinifikanti. Meta l-proporzjon ta 'BS għal MCC jilħaq 2.2:1, il-fluwidità ta' DS u l-mehrież jilħaq il-massimu. valur, huwa kkunsidrat li l-prestazzjoni li tnaqqas l-ilma hija l-aħjar f'dan iż-żmien. Il-valur BS kompla jiżdied, u kemm il-grad ta 'sostituzzjoni kif ukoll il-fluwidità tal-mehrież bdew jonqsu. Dan għaliex meta BS ikun eċċessiv, BS jirreaġixxi ma 'NaOH biex jiġġenera HO-(CH2)4SO3Na. Għalhekk, dan id-dokument jagħżel il-proporzjon tal-materjal ottimali ta 'BS għal MCC bħala 2.2:1.

(2) Id-dożaġġ ta 'NaOH

Taħt il-kundizzjonijiet determinati minn parametri oħra tal-proċess (il-grad ta 'polimerizzazzjoni ta' MCC huwa 45, n(BS):n(MCC) = 2.2: 1. L-aġent ta 'sospensjoni huwa isopropanol, il-ħin ta' attivazzjoni taċ-ċelluloża f'temperatura tal-kamra huwa 2h, il- temperatura tas-sinteżi hija 80°C, u l-ħin tas-sinteżi 5h), biex tinvestiga l-effett tal-ammont ta 'idrossidu tas-sodju fuq il-grad ta' sostituzzjoni ta 'gruppi ta' aċidu butansulfoniku fil-prodott u l-fluwidità tal-mehrież.

Wieħed jista 'jara li, biż-żieda ta' l-ammont ta 'tnaqqis, il-grad ta' sostituzzjoni ta 'SBC jiżdied malajr, u jibda jonqos wara li jilħaq l-ogħla valur. Dan għaliex, meta l-kontenut ta 'NaOH huwa għoli, hemm wisq bażijiet ħielsa fis-sistema, u l-probabbiltà ta' reazzjonijiet sekondarji tiżdied, li tirriżulta f'aktar aġenti ta 'eterifikazzjoni (BS) li jipparteċipaw f'reazzjonijiet sekondarji, u b'hekk jitnaqqas il-grad ta' sostituzzjoni ta 'sulfoniċi gruppi aċidi fil-prodott. F'temperatura ogħla, il-preżenza ta 'NaOH wisq tiddegrada wkoll iċ-ċelluloża, u l-prestazzjoni li tnaqqas l-ilma tal-prodott tkun affettwata fi grad aktar baxx ta' polimerizzazzjoni. Skont ir-riżultati sperimentali, meta l-proporzjon molari ta 'NaOH għal MCC huwa ta' madwar 2.1, il-grad ta 'sostituzzjoni huwa l-akbar, għalhekk dan id-dokument jiddetermina li l-proporzjon molari ta' NaOH għal MCC huwa 2.1: 1.0.

3.3.2 Effett tat-temperatura tar-reazzjoni fuq il-prestazzjoni li tnaqqas l-ilma tal-prodott

Taħt il-kundizzjonijiet determinati minn parametri oħra tal-proċess (il-grad ta 'polimerizzazzjoni ta' MCC huwa 45, n(MCC):n(NaOH):n(BS)=1:2.1:2.2, l-aġent ta 'sospensjoni huwa isopropanol, u l-ħin ta' attivazzjoni ta ' ċelluloża f'temperatura tal-kamra hija 2h Ħin 5h), l-influwenza tat-temperatura ta 'reazzjoni ta' sinteżi fuq il-grad ta 'sostituzzjoni ta' gruppi ta 'aċidu butansulfoniku fil-prodott.

Wieħed jista 'jara li hekk kif it-temperatura tar-reazzjoni tiżdied, il-grad ta' sostituzzjoni tal-aċidu sulfoniku DS ta 'SBC jiżdied gradwalment, iżda meta t-temperatura tar-reazzjoni taqbeż it-80 °C, DS juri xejra 'l isfel. Ir-reazzjoni ta 'eterifikazzjoni bejn 1,4-butan sultone u ċelluloża hija reazzjoni endotermika, u ż-żieda fit-temperatura tar-reazzjoni hija ta' benefiċċju għar-reazzjoni bejn l-aġent eterifikazzjoni u l-grupp ta 'hydroxyl taċ-ċelluloża, iżda biż-żieda tat-temperatura, l-effett ta' NaOH u ċelluloża jiżdied gradwalment . Isir b'saħħtu, u jikkawża li ċ-ċelluloża tiddegrada u taqa ', li jirriżulta fi tnaqqis fil-piż molekulari taċ-ċelluloża u l-ġenerazzjoni ta' zokkor molekulari żgħir. Ir-reazzjoni ta 'tali molekuli żgħar b'aġenti eterifikanti hija relattivament faċli, u aktar aġenti eterifikanti se jiġu kkunsmati, li jaffettwaw il-grad ta' sostituzzjoni tal-prodott. Għalhekk, din it-teżi tqis li t-temperatura ta 'reazzjoni l-aktar adattata għar-reazzjoni ta' eterifikazzjoni ta 'BS u ċelluloża hija 80 ℃.

3.3.3 Effett tal-ħin ta 'reazzjoni fuq il-prestazzjoni tat-tnaqqis tal-ilma tal-prodott

Il-ħin ta 'reazzjoni huwa maqsum f'attivazzjoni tat-temperatura tal-kamra tal-materja prima u ħin ta' sinteżi ta 'temperatura kostanti tal-prodotti.

(1) Ħin ta 'attivazzjoni tat-temperatura tal-kamra tal-materja prima

Taħt il-kundizzjonijiet tal-proċess ottimali ta 'hawn fuq (il-grad ta' polimerizzazzjoni tal-MCC huwa 45, n(MCC):n(NaOH):n(BS)=1:2.1:2.2, l-aġent ta 'sospensjoni huwa isopropanol, it-temperatura tar-reazzjoni ta' sinteżi hija 80°C, il-prodott Ħin ta 'sintesi tat-temperatura kostanti 5h), tinvestiga l-influwenza tal-ħin tal-attivazzjoni tat-temperatura tal-kamra fuq il-grad ta' sostituzzjoni tal-grupp tal-aċidu butanesulfoniku tal-prodott.

Wieħed jista 'jara li l-grad ta' sostituzzjoni tal-grupp ta 'aċidu butansulfoniku tal-prodott SBC jiżdied l-ewwel u mbagħad jonqos bit-titwil tal-ħin ta' attivazzjoni. Ir-raġuni tal-analiżi tista 'tkun li biż-żieda tal-ħin ta' azzjoni NaOH, id-degradazzjoni taċ-ċelluloża hija serja. Naqqas il-piż molekulari taċ-ċelluloża biex tiġġenera zokkor molekulari żgħir. Ir-reazzjoni ta 'tali molekuli żgħar b'aġenti eterifikanti hija relattivament faċli, u aktar aġenti eterifikanti se jiġu kkunsmati, li jaffettwaw il-grad ta' sostituzzjoni tal-prodott. Għalhekk, dan id-dokument iqis li l-ħin ta 'attivazzjoni tat-temperatura tal-kamra tal-materja prima huwa 2h.

(2) Ħin ta 'sintesi tal-prodott

Taħt l-aħjar kundizzjonijiet tal-proċess hawn fuq, l-effett tal-ħin ta 'attivazzjoni f'temperatura tal-kamra fuq il-grad ta' sostituzzjoni tal-grupp ta 'aċidu butansulfoniku tal-prodott ġie investigat. Wieħed jista 'jara li bit-titwil tal-ħin ta' reazzjoni, il-grad ta 'sostituzzjoni l-ewwel jiżdied, iżda meta l-ħin ta' reazzjoni jilħaq 5h, id-DS juri xejra 'l isfel. Dan huwa relatat mal-bażi ħielsa preżenti fir-reazzjoni ta 'eterifikazzjoni taċ-ċelluloża. F'temperaturi ogħla, it-titwil tal-ħin tar-reazzjoni jwassal għal żieda fil-grad ta 'idroliżi alkali taċ-ċelluloża, tqassir tal-katina molekulari taċ-ċelluloża, tnaqqis fil-piż molekulari tal-prodott, u żieda fir-reazzjonijiet sekondarji, li jirriżultaw f' sostituzzjoni. il-grad jonqos. F'dan l-esperiment, il-ħin ta 'sintesi ideali huwa 5h.

3.3.4 L-effett tat-tip ta 'aġent ta' sospensjoni fuq il-prestazzjoni li tnaqqas l-ilma tal-prodott

Taħt l-aħjar kundizzjonijiet tal-proċess (il-grad ta 'polimerizzazzjoni tal-MCC huwa 45, n(MCC):n(NaOH):n(BS)=1:2.1:2.2, il-ħin ta' attivazzjoni tal-materja prima f'temperatura tal-kamra huwa 2h, il-ħin tas-sinteżi tat-temperatura kostanti ta 'prodotti hija 5h, u t-temperatura ta' reazzjoni ta 'sinteżi 80 ℃), rispettivament agħżel isopropanol, etanol, n-butanol, aċetat etiliku u etere tal-pitrolju bħala aġenti ta' sospensjoni, u jiddiskutu l-influwenza tagħhom fuq il-prestazzjoni li tnaqqas l-ilma tal-prodott.

Ovvjament, isopropanol, n-butanol u ethyl acetate jistgħu kollha jintużaw bħala aġent ta 'sospensjoni f'din ir-reazzjoni ta' eterifikazzjoni. Ir-rwol tal-aġent ta 'sospensjoni, minbarra li jxerred ir-reaġenti, jista' jikkontrolla t-temperatura tar-reazzjoni. Il-punt tat-togħlija tal-isopropanol huwa 82.3°C, għalhekk l-isopropanol jintuża bħala aġent ta 'sospensjoni, it-temperatura tas-sistema tista' tiġi kkontrollata ħdejn it-temperatura ta 'reazzjoni ottima, u l-grad ta' sostituzzjoni ta 'gruppi ta' aċidu butansulfoniku fil-prodott u l-fluwidità tal- mehrież huma relattivament għoljin; filwaqt li l-punt tat-togħlija tal-etanol huwa għoli wisq Baxx, it-temperatura ta 'reazzjoni ma tissodisfax ir-rekwiżiti, il-grad ta' sostituzzjoni ta 'gruppi ta' aċidu butansulfoniku fil-prodott u l-fluwidità tal-mehrież huma baxxi; ether tal-pitrolju jista 'jipparteċipa fir-reazzjoni, għalhekk l-ebda prodott imxerred ma jista' jinkiseb.

4 Konklużjoni

(1) Bl-użu tal-polpa tal-qoton bħala l-materja prima inizjali,ċelluloża mikrokristallina (MCC)bi grad xieraq ta 'polimerizzazzjoni ġie ppreparat, attivat minn NaOH, u rreaġixxa b'1,4-butan sultone biex jipprepara aċidu butylsulfonic li jinħall fl-ilma Cellulose ether, jiġifieri, riduttur tal-ilma bbażat fuq iċ-ċelluloża. L-istruttura tal-prodott kienet ikkaratterizzata, u nstab li wara r-reazzjoni ta 'eterifikazzjoni taċ-ċelluloża, kien hemm gruppi ta' aċidu sulfoniku fuq il-katina molekulari tiegħu, li kienu trasformati fi struttura amorfa, u l-prodott li jnaqqas l-ilma kellu solubilità tajba fl-ilma;

(2) Permezz ta 'esperimenti, jinstab li meta l-grad ta' polimerizzazzjoni taċ-ċelluloża mikrokristallina huwa 45, il-prestazzjoni li tnaqqas l-ilma tal-prodott miksub hija l-aħjar; taħt il-kundizzjoni li jiġi ddeterminat il-grad ta 'polimerizzazzjoni tal-materja prima, il-proporzjon tar-reaġenti huwa n(MCC):n(NaOH):n(BS)=1:2.1:2.2, il-ħin ta' attivazzjoni tal-materja prima f'temperatura tal-kamra huwa 2h, it-temperatura tas-sinteżi tal-prodott hija 80°C, u l-ħin tas-sinteżi huwa 5h. Il-prestazzjoni tal-ilma hija ottimali.