सेल्युलोज ईथरमा इथरिफिकेशन प्रतिक्रिया

सेल्युलोजको ईथरिफिकेशन गतिविधि क्रमशः घुट्ने मेसिन र हलचल रिएक्टर द्वारा अध्ययन गरिएको थियो, र हाइड्रोक्साइथाइल सेल्युलोज र कार्बोक्साइथाइल सेल्युलोज क्रमशः क्लोरोथेनोल र मोनोक्लोरोएसिटिक एसिड द्वारा तयार गरिएको थियो। परिणामहरूले देखाएको छ कि सेल्युलोजको ईथरिफिकेशन प्रतिक्रिया उच्च तीव्रता आन्दोलनको अवस्था अन्तर्गत हलचल रिएक्टरद्वारा गरिएको थियो। सेल्युलोजमा राम्रो ईथरिफिकेशन रिएक्टिभिटी छ, जुन ईथरिफिकेशन दक्षता सुधार गर्न र जलीय घोलमा उत्पादनको प्रकाश प्रसारण बढाउने नीडर विधि भन्दा राम्रो छ।) त्यसैले, प्रतिक्रिया प्रक्रियाको हलचल तीव्रतामा सुधार गर्नु एकरूप सेलुलोज ईथरिफिकेशन प्रतिस्थापनको विकास गर्ने राम्रो तरिका हो। उत्पादनहरू।

मुख्य शब्दहरू:ईथरिफिकेशन प्रतिक्रिया; सेलुलोज;हाइड्रोक्सीथाइल सेलुलोज; Carboxymethyl सेल्युलोज

परिष्कृत कपास सेल्युलोज ईथर उत्पादनहरूको विकासमा, विलायक विधि व्यापक रूपमा प्रयोग गरिन्छ र घुट्ने मेसिन प्रतिक्रिया उपकरणको रूपमा प्रयोग गरिन्छ। यद्यपि, कपास सेल्युलोज मुख्यतया क्रिस्टल क्षेत्रहरू मिलेर बनेको हुन्छ जहाँ अणुहरू सफा र नजिकबाट व्यवस्थित हुन्छन्। जब घुट्ने मेसिनलाई प्रतिक्रिया उपकरणको रूपमा प्रयोग गरिन्छ, प्रतिक्रियाको क्रममा घुट्ने मेसिनको घुट्ने हात ढिलो हुन्छ, र सेल्युलोजको विभिन्न तहहरूमा प्रवेश गर्नको लागि इथरफाइङ एजेन्टको प्रतिरोध ठूलो हुन्छ र गति ढिलो हुन्छ, परिणामस्वरूप लामो प्रतिक्रिया समय, पक्षको उच्च अनुपात। सेल्युलोज आणविक चेनहरूमा प्रतिस्थापन समूहहरूको प्रतिक्रिया र असमान वितरण।

सामान्यतया सेल्युलोजको ईथरिफिकेशन प्रतिक्रिया बाहिर र भित्र एक विषम प्रतिक्रिया हो। यदि त्यहाँ कुनै बाह्य गतिशील कार्य छैन भने, ईथरफाइङ एजेन्ट सेल्युलोजको क्रिस्टलाइजेशन क्षेत्रमा प्रवेश गर्न गाह्रो छ। र परिष्कृत कपासको पूर्व-उपचार (जस्तै परिष्कृत कपासको सतह बढाउनको लागि भौतिक विधिहरू प्रयोग गरेर), प्रतिक्रिया उपकरणहरूको लागि हलचल रिएक्टरको साथ, द्रुत हलचल ईथरिफिकेशन प्रतिक्रिया प्रयोग गरेर, तर्क अनुसार, सेल्युलोज कडा रूपमा सुन्न सक्छ, सूजन। सेल्युलोज अमोर्फस क्षेत्र र क्रिस्टलाइजेसन क्षेत्र लगातार हुन जान्छ, प्रतिक्रिया गतिविधि सुधार। विषम ईथरिफिकेशन प्रतिक्रिया प्रणालीमा सेल्युलोज ईथर प्रतिस्थापकहरूको एकरूप वितरण बाह्य हलचल शक्ति बढाएर प्राप्त गर्न सकिन्छ। त्यसैले प्रतिक्रिया उपकरणको रूपमा stirred प्रकार प्रतिक्रिया केटल संग उच्च गुणस्तर सेल्युलोज ईथरिफिकेशन उत्पादनहरु को विकास हाम्रो देश को भविष्य विकास दिशा हुनेछ।

1. प्रयोगात्मक भाग

1.1 परीक्षणको लागि परिष्कृत कपास सेलुलोज कच्चा माल

प्रयोगमा प्रयोग गरिएका विभिन्न प्रतिक्रिया उपकरणहरू अनुसार, कपास सेल्युलोजको पूर्व उपचार विधिहरू फरक छन्। जब kneader प्रतिक्रिया उपकरण रूपमा प्रयोग गरिन्छ, pretreatment विधिहरू पनि फरक छन्। जब घुँडालाई प्रतिक्रिया उपकरणको रूपमा प्रयोग गरिन्छ, प्रयोग गरिएको परिष्कृत कपास सेल्युलोजको क्रिस्टलीयता 43.9% हुन्छ, र परिष्कृत कपास सेल्युलोजको औसत लम्बाइ 15 ~ 20mm हुन्छ। रिफाइन्ड कपास सेल्युलोजको क्रिस्टलिनिटी 32.3% छ र रिफाइन्ड कपास सेल्युलोजको औसत लम्बाइ 1mm भन्दा कम छ जब हलचल रिएक्टर प्रतिक्रिया उपकरणको रूपमा प्रयोग गरिन्छ।

1.2 कार्बोक्साइथाइल सेल्युलोज र हाइड्रोक्साइथाइल सेल्युलोजको विकास

कार्बोक्साइथाइल सेल्युलोज र हाइड्रोक्साइथाइल सेल्युलोजको तयारी प्रतिक्रिया उपकरणको रूपमा 2L kneader (प्रतिक्रियाको समयमा औसत गति 50r/min हो) र 2L stirring रियाक्टर प्रतिक्रिया उपकरणको रूपमा प्रयोग गर्न सकिन्छ (प्रतिक्रियाको समयमा औसत गति 500r/min हो)।

प्रतिक्रियाको समयमा, सबै कच्चा माल सख्त मात्रात्मक प्रतिक्रियाबाट व्युत्पन्न हुन्छन्। प्रतिक्रियाबाट प्राप्त उत्पादन w=95% इथानोलले धोइन्छ, र त्यसपछि 60℃ र 0.005mpa को नकारात्मक दबाबमा 24 घण्टाको लागि भ्याकुमद्वारा सुकाइन्छ। प्राप्त नमूनाको आर्द्रता सामग्री w=2.7%±0.3% हो, र विश्लेषणको लागि उत्पादन नमूना खरानी सामग्री w <0.2% सम्म धोइन्छ।

प्रतिक्रिया उपकरणको रूपमा घुट्ने मेसिनको तयारी चरणहरू निम्नानुसार छन्:

इथरिफिकेशन प्रतिक्रिया → उत्पादन धुने → सुकाउने → ग्रेटेड ग्रेन्युलेसन → प्याकेजिङ kneader मा गरिन्छ।

प्रतिक्रिया उपकरणको रूपमा हलचल रिएक्टरको तयारी चरणहरू निम्नानुसार छन्:

इथरिफिकेशन प्रतिक्रिया → उत्पादन धुने → सुकाउने र दानाकरण → प्याकेजिङ हलचल रिएक्टरमा गरिन्छ।

यो देख्न सकिन्छ कि कम प्रतिक्रिया दक्षता, सुकाउने र ग्राइन्डिंग ग्रेन्युलेसन चरण-दर-चरण विशेषताहरूको तयारीको लागि नीडर प्रतिक्रिया उपकरणको रूपमा प्रयोग गरिन्छ, र उत्पादनको गुणस्तर पीसने प्रक्रियामा धेरै कम हुनेछ।

प्रतिक्रिया उपकरणको रूपमा हलचल रिएक्टरको साथ तयारी प्रक्रियाको विशेषताहरू निम्नानुसार छन्: उच्च प्रतिक्रिया दक्षता, उत्पादन दानाले सुकाउने र पीसने परम्परागत दानाकरण प्रक्रिया विधि अपनाउँदैन, र सुकाउने र ग्रेन्युलेसन प्रक्रिया एकै समयमा गरिन्छ। धुने पछि नसुकाइएका उत्पादनहरू, र उत्पादनको गुणस्तर सुकाउने र ग्रेन्युलेसन प्रक्रियामा अपरिवर्तित रहन्छ।

1.3 एक्स-रे विवर्तन विश्लेषण

एक्स-रे विवर्तन विश्लेषण Rigaku D/max-3A एक्स-रे डिफ्र्याक्टोमिटर, ग्रेफाइट मोनोक्रोमेटर, Θ कोण 8° ~ 30°, CuKα रे, ट्यूब दबाब र ट्यूब प्रवाह 30kV र 30mA थियो द्वारा प्रदर्शन गरिएको थियो।

1.4 इन्फ्रारेड स्पेक्ट्रम विश्लेषण

स्पेक्ट्रम-2000PE FTIR इन्फ्रारेड स्पेक्ट्रोमीटर इन्फ्रारेड स्पेक्ट्रम विश्लेषणको लागि प्रयोग गरिएको थियो। इन्फ्रारेड स्पेक्ट्रम विश्लेषणको लागि सबै नमूनाहरूको वजन 0.0020g थियो। यी नमूनाहरू क्रमशः 0.1600g KBr सँग मिलाइयो, र त्यसपछि थिचियो (<0.8mm को मोटाईको साथ) र विश्लेषण गरियो।

1.5 ट्रान्समिटेन्स पत्ता लगाउने

प्रसारण 721 स्पेक्ट्रोफोटोमिटर द्वारा पत्ता लगाइएको थियो। CMC समाधान w=w1% 590nm तरंगदैर्ध्यमा 1cm colorimetric डिशमा राखिएको थियो।

1.6 प्रतिस्थापन पत्ता लगाउने डिग्री

हाइड्रोक्साइथाइल सेलुलोजको HEC प्रतिस्थापन डिग्री मानक रासायनिक विश्लेषण विधि द्वारा मापन गरिएको थियो। सिद्धान्त यो हो कि HEC लाई HI hydroiodate द्वारा 123℃ मा विघटन गर्न सकिन्छ, र HEC को प्रतिस्थापन को डिग्री को विघटित पदार्थ ethylene र ethylene आयोडाइड उत्पादन मापन द्वारा थाहा पाउन सकिन्छ। hydroxymethyl सेल्युलोज को प्रतिस्थापन को डिग्री पनि मानक रासायनिक विश्लेषण विधिहरु द्वारा परीक्षण गर्न सकिन्छ।

2. परिणाम र छलफल

यहाँ दुई प्रकारको प्रतिक्रिया केतली प्रयोग गरिन्छ: एउटा प्रतिक्रिया उपकरणको रूपमा घुट्ने मेसिन, अर्को प्रतिक्रिया उपकरणको रूपमा हलचल प्रकार प्रतिक्रिया केटल, विषम प्रतिक्रिया प्रणालीमा, क्षारीय अवस्था र अल्कोहल पानी विलायक प्रणालीमा, परिष्कृत कपास सेल्युलोजको ईथरिफिकेशन प्रतिक्रिया अध्ययन गरिन्छ। ती मध्ये, प्रतिक्रिया उपकरणको रूपमा घुट्ने मेसिनको प्राविधिक विशेषताहरू निम्न हुन्: प्रतिक्रियामा, घुँडाको हातको गति सुस्त छ, प्रतिक्रिया समय लामो छ, साइड प्रतिक्रियाहरूको अनुपात उच्च छ, ईथरिफिङ एजेन्टको उपयोग दर कम छ, र ईथराइजिंग प्रतिक्रियामा प्रतिस्थापन समूह वितरणको एकरूपता कमजोर छ। अनुसन्धान प्रक्रिया केवल अपेक्षाकृत संकीर्ण प्रतिक्रिया अवस्थाहरूमा सीमित हुन सक्छ। थप रूपमा, मुख्य प्रतिक्रिया अवस्थाहरूको समायोजन र नियन्त्रण योग्यता (जस्तै नुहाउने अनुपात, क्षार एकाग्रता, घुट्ने मेसिनको हातको गति) धेरै कमजोर छन्। इथरिफिकेशन प्रतिक्रियाको अनुमानित एकरूपता प्राप्त गर्न र गहिराईमा ईथरिफिकेशन प्रतिक्रिया प्रक्रियाको जन स्थानान्तरण र प्रवेश अध्ययन गर्न गाह्रो छ। प्रतिक्रिया उपकरणको रूपमा हलचल रिएक्टरको प्रक्रिया विशेषताहरू हुन्: प्रतिक्रियामा द्रुत हलचल गति, द्रुत प्रतिक्रिया गति, ईथराइजिंग एजेन्टको उच्च उपयोग दर, ईथराइजिंग विकल्पहरूको समान वितरण, समायोज्य र नियन्त्रण योग्य मुख्य प्रतिक्रिया अवस्थाहरू।

Carboxymethyl सेल्युलोज CMC क्रमशः kneader प्रतिक्रिया उपकरण र stirring रिएक्टर प्रतिक्रिया उपकरण द्वारा तयार गरिएको थियो। जब kneader प्रतिक्रिया उपकरणको रूपमा प्रयोग गरिन्थ्यो, हलचल तीव्रता कम थियो र औसत रोटेशन गति 50r/min थियो। जब हलचल रिएक्टर प्रतिक्रिया उपकरणको रूपमा प्रयोग गरिएको थियो, हलचल तीव्रता उच्च थियो र औसत रोटेशन गति 500r / मिनेट थियो। जब मोनोक्लोरोएसेटिक एसिड र सेलुलोज मोनोसेकराइडको मोलर अनुपात 1:5:1 थियो, प्रतिक्रिया समय 1.5 घन्टा 68℃ मा थियो। क्लोरोएसिटिक एसिड ईथरिफाइङ एजेन्टमा सीएमको राम्रो पारगम्यताको कारणले नीडिङ मेसिनले प्राप्त गरेको सीएमसीको प्रकाश प्रसारण ९८.०२% र ईथरिफिकेशन दक्षता ७२% थियो। जब हलचल रिएक्टरलाई प्रतिक्रिया उपकरणको रूपमा प्रयोग गरिएको थियो, ईथरिफिङ एजेन्टको पारगम्यता राम्रो थियो, सीएमसीको प्रसारण 99.56% थियो, र ईथराइजिंग प्रतिक्रिया दक्षता 81% मा बढेको थियो।

हाइड्रोक्साइथाइल सेलुलोज एचईसी प्रतिक्रिया उपकरणको रूपमा घुँडा र हलचल रिएक्टरको साथ तयार गरिएको थियो। जब kneader प्रतिक्रिया उपकरणको रूपमा प्रयोग गरिन्थ्यो, ईथराइजिंग एजेन्टको प्रतिक्रिया दक्षता 47% थियो र पानी घुलनशीलता कमजोर थियो जब क्लोरोइथाइल अल्कोहल ईथराइजिंग एजेन्टको पारगम्यता कमजोर थियो र क्लोरोइथेनोल र सेलुलोज मोनोस्याकराइडको मोलर अनुपात 3:1 60 ℃ मा 4 घण्टाको लागि थियो। । क्लोरोथेनोल र सेल्युलोज मोनोसेकराइडको दाढ़ अनुपात ६:१ भएमा मात्र पानीमा राम्रो घुलनशीलता भएका उत्पादनहरू बनाउन सकिन्छ। जब हलचल रिएक्टरलाई प्रतिक्रिया उपकरणको रूपमा प्रयोग गरियो, क्लोरोइथाइल अल्कोहल ईथरिफिकेशन एजेन्टको पारगम्यता 4 घण्टाको लागि 68 ℃ मा राम्रो भयो। जब सेल्युलोज मोनोसेकराइडमा क्लोरोथेनोलको मोलर अनुपात 3: 1 थियो, नतिजा HEC मा राम्रो पानी घुलनशीलता थियो, र ईथरिफिकेशन प्रतिक्रिया दक्षता 66% मा बढ्यो।

ईथराइजिंग एजेन्ट क्लोरोएसेटिक एसिडको प्रतिक्रिया दक्षता र प्रतिक्रिया गति क्लोरोथेनोलको भन्दा धेरै उच्च छ, र ईथराइजिंग प्रतिक्रिया उपकरणको रूपमा हलचल रिएक्टरको नीडरमा स्पष्ट फाइदाहरू छन्, जसले इथराइजिंग प्रतिक्रिया दक्षतामा धेरै सुधार गर्दछ। CMC को उच्च ट्रान्समिटिभिटीले पनि अप्रत्यक्ष रूपमा संकेत गर्दछ कि हलचल रिएक्टरले इथराइजिंग प्रतिक्रिया उपकरणको रूपमा इथराइजिंग प्रतिक्रियाको एकरूपता सुधार गर्न सक्छ। यो किनभने सेल्युलोज चेनमा प्रत्येक ग्लुकोज-समूह रिंगमा तीनवटा हाइड्रोक्सिल समूहहरू हुन्छन्, र केवल बलियो रूपमा सुन्निएको वा विघटित अवस्थामा सबै सेल्युलोज हाइड्रोक्सिल जोडीहरू ईथरिफाइङ्ग एजेन्ट अणुहरू पहुँचयोग्य हुन्छन्। सेल्युलोजको ईथरिफिकेशन प्रतिक्रिया सामान्यतया बाहिरबाट भित्रको विषम प्रतिक्रिया हो, विशेष गरी सेल्युलोजको क्रिस्टलीय क्षेत्रमा। जब सेल्युलोजको क्रिस्टल संरचना बाह्य बलको प्रभाव बिना अक्षुण्ण रहन्छ, ईथरफाइङ एजेन्टलाई क्रिस्टलीय संरचनामा प्रवेश गर्न गाह्रो हुन्छ, विषम प्रतिक्रियाको एकरूपतालाई असर गर्छ। तसर्थ, परिष्कृत कपासलाई पूर्व-उपचार गरेर (जस्तै परिष्कृत कपासको विशिष्ट सतह बढाएर), परिष्कृत कपासको प्रतिक्रियाशीलता सुधार गर्न सकिन्छ। ठूलो बाथ अनुपातमा (इथानोल/सेलुलोज वा आइसोप्रोपाइल अल्कोहल/सेलुलोज र उच्च गतिको हलचल प्रतिक्रिया, तर्क अनुसार, सेल्युलोज क्रिस्टलाइजेसन क्षेत्रको क्रम घटाइनेछ, यस समयमा सेल्युलोज बलियो रूपमा फुल्न सक्छ, ताकि सूजन अनाकार र क्रिस्टलीय सेल्युलोज क्षेत्र एकरूप हुन जान्छ, यसरी, आकारहीन क्षेत्र र क्रिस्टलीय क्षेत्रको प्रतिक्रिया समान छ।

इन्फ्रारेड स्पेक्ट्रम विश्लेषण र एक्स-रे विवर्तन विश्लेषणको माध्यमबाट, सेल्युलोजको इथरिफिकेशन प्रतिक्रिया प्रक्रियालाई अझ स्पष्ट रूपमा बुझ्न सकिन्छ जब हलचल रिएक्टरलाई इथरिफिकेशन प्रतिक्रिया उपकरणको रूपमा प्रयोग गरिन्छ।

यहाँ, इन्फ्रारेड स्पेक्ट्रा र एक्स-रे विवर्तन स्पेक्ट्रा विश्लेषण गरियो। CMC र HEC को इथरिफिकेशन प्रतिक्रिया माथि वर्णन गरिएको प्रतिक्रिया अवस्था अन्तर्गत एक हलचल रिएक्टरमा गरिएको थियो।

इन्फ्रारेड स्पेक्ट्रम विश्लेषणले देखाउँछ कि सीएमसी र एचईसीको ईथरेसन प्रतिक्रिया प्रतिक्रिया समयको विस्तारको साथ नियमित रूपमा परिवर्तन हुन्छ, प्रतिस्थापनको डिग्री फरक छ।

एक्स-रे विवर्तन ढाँचाको विश्लेषण मार्फत, CMC र HEC को क्रिस्टलिनिटी प्रतिक्रिया समयको विस्तारको साथ शून्यमा जान्छ, यसले संकेत गर्दछ कि डिक्रिस्टलाइजेशन प्रक्रिया मूलतया क्षारीय चरण र परिष्कृत कपासको ईथरिफिकेशन प्रतिक्रिया अघि ताप चरणमा महसुस गरिएको थियो। । त्यसकारण, परिष्कृत कपासको कार्बोक्साइथाइल र हाइड्रोक्साइथाइल ईथरिफिकेशन प्रतिक्रिया अब मुख्यतया परिष्कृत कपासको क्रिस्टलिनिटी द्वारा प्रतिबन्धित छैन। यो etherifying एजेन्ट को पारगम्यता संग सम्बन्धित छ। यो देखाउन सकिन्छ कि CMC र HEC को ईथरिफिकेशन प्रतिक्रिया प्रतिक्रिया उपकरणको रूपमा हलचल रिएक्टरको साथ गरिन्छ। उच्च गतिको हलचल अन्तर्गत, यो क्षारीकरण चरणमा परिष्कृत कपासको डिक्रिस्टलाइजेसन प्रक्रिया र इथरिफिकेशन प्रतिक्रिया अघि तताउने चरणमा फाइदाजनक छ, र इथरिफिकेशन एजेन्टलाई सेल्युलोजमा प्रवेश गर्न मद्दत गर्दछ, ताकि ईथरिफिकेशन प्रतिक्रिया दक्षता र प्रतिस्थापन एकरूपता सुधार गर्न। ।

निष्कर्षमा, यस अध्ययनले प्रतिक्रिया प्रक्रियाको क्रममा प्रतिक्रिया दक्षतामा हलचल शक्ति र अन्य कारकहरूको प्रभावलाई जोड दिन्छ। तसर्थ, यस अध्ययनको प्रस्ताव निम्न कारणहरूमा आधारित छ: विषम ईथरेशन प्रतिक्रिया प्रणालीमा, ठूलो नुहाउने अनुपात र उच्च हलचल तीव्रता, इत्यादिको प्रयोग, प्रतिस्थापक समूहको साथ लगभग एकरूप सेल्युलोज ईथरको तयारीको लागि आधारभूत सर्तहरू हुन्। वितरण; एक विशिष्ट विषम ईथरेशन प्रतिक्रिया प्रणालीमा, प्रतिस्थापकहरूको लगभग एकसमान वितरणको साथ उच्च प्रदर्शन सेल्युलोज ईथर प्रतिक्रिया उपकरणको रूपमा हलचल रिएक्टर प्रयोग गरेर तयार गर्न सकिन्छ, जसले सेल्युलोज ईथर जलीय समाधानको उच्च ट्रान्समिटेन्स रहेको देखाउँदछ, जुन गुणहरू विस्तार गर्न ठूलो महत्त्वको हुन्छ। र सेल्युलोज ईथर को कार्य। परिष्कृत कपासको ईथरिफिकेशन प्रतिक्रिया अध्ययन गर्न प्रतिक्रिया उपकरणको रूपमा घुट्ने मेसिन प्रयोग गरिन्छ। कम हलचल तीव्रताको कारण, यो इथरिफिकेशन एजेन्टको प्रवेशको लागि राम्रो छैन, र साइड प्रतिक्रियाहरूको उच्च अनुपात र ईथरिफिकेशन विकल्पहरूको खराब वितरण एकरूपता जस्ता केही बेफाइदाहरू छन्।