Abstrakcyjny:W celu zastąpienia niedegradowalnej zawiesiny alkoholu poliwinylowego (PVA), z łodyg konopi pochodzących z odpadów rolniczych przygotowano eter celulozy z łodyg konopi i hydroksypropylometylocelulozę, którą zmieszano ze specjalną skrobią w celu przygotowania zawiesiny. Klejono przędzę z mieszanki poliestrowo-bawełnianej T/C65/35 14,7 tex i badano jej właściwości klejące. Optymalny proces produkcji hydroksypropylometylocelulozy przebiegał następująco: udział masowy ługu wynosił 35%; stopień sprężania celulozy alkalicznej wynosił 2,4; Stosunek objętości cieczy metanu do tlenku propylenu wynosi 7:3; rozcieńczyć izopropanolem; ciśnienie reakcji wynosi 2 . 0MPa. Klej przygotowany przez zmieszanie hydroksypropylometylocelulozy i specyficznej skrobi ma niższy ChZT i jest bardziej przyjazny dla środowiska, a wszystkie wskaźniki klejenia mogą zastąpić klej PVA.
Słowa kluczowe:łodyga konopi; eter celulozowy z łodyg konopi; alkohol poliwinylowy; zaklejanie eterem celulozy
0.Przedmowa
Chiny są jednym z krajów o stosunkowo bogatych zasobach słomy. Produkcja roślinna wynosi ponad 700 milionów ton, a stopień wykorzystania słomy wynosi zaledwie 3% rocznie. Duża ilość zasobów słomy nie została wykorzystana. Słoma jest bogatym naturalnym surowcem lignocelulozowym, który może być stosowany w paszach, nawozach, pochodnych celulozy i innych produktach.
Obecnie jednym z największych źródeł zanieczyszczeń jest usuwanie zanieczyszczeń ze ścieków powstających w procesie produkcji tekstyliów. Chemiczne zapotrzebowanie tlenu w PVA jest bardzo wysokie. Po odprowadzeniu do rzeki ścieków przemysłowych wytwarzanych przez PVA w procesie drukowania i barwienia, będą one hamować lub nawet niszczyć oddychanie organizmów wodnych. Ponadto PVAL nasila uwalnianie i migrację metali ciężkich w osadach w zbiornikach wodnych, powodując poważniejsze problemy środowiskowe. Aby przeprowadzić badania nad zastąpieniem PVA zieloną zawiesiną, należy nie tylko spełnić wymagania procesu klejenia, ale także zminimalizować zanieczyszczenie wody i powietrza podczas procesu klejenia.
W pracy z łodyg konopi włóknistych otrzymano eter hydroksypropylometylocelulozy z łodyg konopi indyjskich i omówiono proces jej produkcji. Następnie zmieszaj hydroksypropylometylocelulozę i określoną wielkość skrobi jako wielkość do zaklejania, porównaj z wielkością PVA i omów jej skuteczność zaklejania.
1. Eksperymentuj
1. 1 Materiały i instrumenty
Łodyga konopi, Heilongjiang; przędza mieszana poliestrowo-bawełniana T/C65/3514.7 tex; własnej produkcji eter celulozy z łodyg konopi konopnych i hydroksypropylometylocelulozy; FS-101, skrobia modyfikowana, PVA-1799, PVA-0588, Liaoning Zhongze Group Chaoyang Textile Co., Ltd.; propanol klasy premium; tlenek propylenu, lodowaty kwas octowy, wodorotlenek sodu, izopropanol, czysty analitycznie; chlorek metylu, azot o wysokiej czystości.
Kocioł reakcyjny GSH-3L, cyfrowy wyświetlacz JRA-6, łaźnia wodna z mieszaniem magnetycznym, elektryczny piec suszarniczy o stałej temperaturze DHG-9079A, górne mieszadło mechaniczne IKARW-20, maszyna do sortowania próbek ESS-1000, elektroniczny miernik wytrzymałości pojedynczej przędzy YG 061/PC, Skomputeryzowany tester ścieralności przędzy LFY-109B.
1.2 Wytwarzanie hydroksypropylometylocelulozy
1. 2. 1 Przygotowanie błonnika alkalicznego
Rozetnij łodygę konopi, zmiażdż ją na 20 oczek za pomocą pulweryzatora, dodaj proszek z łodyg konopi do 35% wodnego roztworu NaOH i mocz w temperaturze pokojowej przez 1 . 5 ~ 2 . 0 godz. Wyciśnij impregnowane włókno alkaliczne tak, aby stosunek masowy zasady, celulozy i wody wynosił 1,2:1. 2:1.
1. 2. 2 Reakcja eteryfikacji
Wrzuć przygotowaną celulozę alkaliczną do reaktora, dodaj 100 ml izopropanolu jako rozcieńczalnika, dodaj płynne 140 ml chlorku metylu i 60 ml tlenku propylenu, poddaj próżnię i zwiększ ciśnienie do 2°C. 0 MPa, powoli podnosić temperaturę do 45°C przez 1-2 godziny i reagować w temperaturze 75°C przez 1-2 godziny z wytworzeniem hydroksypropylometylocelulozy.
1. 2. 3 Obróbka końcowa
Doprowadzić pH eteryfikowanego eteru celulozy lodowatym kwasem octowym do 6. 5 ~ 7. 5, przemyto trzykrotnie propanolem i wysuszono w piecu w temperaturze 85°C.
1.3 Proces produkcji hydroksypropylometylocelulozy
1. 3. 1 Wpływ prędkości obrotowej na otrzymywanie eteru celulozy
Zwykle reakcja eteryfikacji jest reakcją heterogeniczną od wewnątrz do wewnątrz. Jeżeli nie ma zasilania zewnętrznego, środek eteryfikujący ma trudności z przedostaniem się do krystalizacji celulozy, dlatego konieczne jest całkowite połączenie środka eteryfikującego z celulozą poprzez mieszanie. W tym badaniu zastosowano wysokociśnieniowy reaktor z mieszaniem. Po wielokrotnych eksperymentach i demonstracjach wybrano prędkość obrotową 240-350 obr/min.
1. 3. 2 Wpływ stężenia zasady na otrzymywanie eteru celulozy
Alkalia mogą zniszczyć zwartą strukturę celulozy, powodując jej pęcznienie, a gdy pęcznienie obszaru amorficznego i obszaru krystalicznego jest spójne, eteryfikacja przebiega gładko. W procesie produkcji eteru celulozy ilość zasad stosowanych w procesie alkalizacji celulozy ma duży wpływ na skuteczność eteryfikacji produktów eteryfikacji i stopień podstawienia grup. W procesie wytwarzania hydroksypropylometylocelulozy wraz ze wzrostem stężenia ługu wzrasta także zawartość grup metoksylowych; odwrotnie, gdy stężenie ługu maleje, zawartość hydroksypropylometylocelulozy jest większa. Zawartość grupy metoksylowej jest wprost proporcjonalna do stężenia ługu; zawartość hydroksypropylu jest odwrotnie proporcjonalna do stężenia ługu. Po wielokrotnych testach ustalono, że udział masowy NaOH wynosi 35%.
1. 3. 3 Wpływ stopnia sprasowania celulozy alkalicznej na otrzymywanie eteru celulozy
Celem prasowania włókna alkalicznego jest kontrola zawartości wody w celulozie alkalicznej. Gdy stopień sprasowania jest zbyt mały, wzrasta zawartość wody, maleje stężenie ługu, zmniejsza się szybkość eteryfikacji, a środek eteryfikujący ulega hydrolizie i nasilają się reakcje uboczne. , wydajność eteryfikacji jest znacznie zmniejszona. Gdy stopień sprasowania jest zbyt duży, zawartość wody maleje, celuloza nie może spęczniać i nie wykazuje reaktywności, a środek eteryfikujący nie może w pełni stykać się z celulozą alkaliczną, a reakcja jest nierówna. Po wielu testach i porównaniach prasowych ustalono, że stosunek masowy zasady, wody i celulozy wynosił 1,2:1. 2:1.
1. 3. 4 Wpływ temperatury na otrzymywanie eteru celulozy
W procesie przygotowania hydroksypropylometylocelulozy należy najpierw kontrolować temperaturę na poziomie 50-60°C i utrzymywać ją na stałym poziomie przez 2 godziny. Reakcję hydroksypropylowania można przeprowadzić w temperaturze około 30 ℃, a szybkość reakcji hydroksypropylowania znacznie wzrasta w temperaturze 50 ℃; powoli podnieś temperaturę do 75 ℃ i kontroluj temperaturę przez 2 godziny. W temperaturze 50°C reakcja metylacji prawie nie zachodzi, w temperaturze 60°C szybkość reakcji jest powolna, a w temperaturze 75°C szybkość reakcji metylacji jest znacznie zwiększona.
Przygotowanie hydroksypropylometylocelulozy z wielostopniową kontrolą temperatury może nie tylko kontrolować równowagę grup metoksylowych i hydroksypropylowych, ale także pomóc w ograniczeniu reakcji ubocznych i obróbki końcowej oraz uzyskać produkty o rozsądnej strukturze.
1. 3. 5 Wpływ proporcji dozowania środka eteryfikującego na otrzymywanie eteru celulozy
Ponieważ hydroksypropylometyloceluloza jest typowym niejonowym mieszanym eterem, grupy metylowa i hydroksypropylowa są podstawione na różnych makrocząsteczkowych łańcuchach hydroksypropylometylocelulozy, to znaczy na różnych C w każdej pozycji pierścienia glukozy. Z drugiej strony stosunek rozkładu metylu i hydroksypropylu charakteryzuje się większym rozproszeniem i losowością. Rozpuszczalność w wodzie HPMC jest związana z zawartością grupy metoksylowej. Gdy zawartość grupy metoksylowej jest niska, można ją rozpuścić w mocnych zasadach. Wraz ze wzrostem zawartości grupy metoksylowej staje się on bardziej wrażliwy na pęcznienie wody. Im wyższa zawartość grupy metoksylowej, tym lepsza rozpuszczalność w wodzie i można ją formułować w zawiesinę.
Ilość środka eteryfikującego, chlorku metylu i tlenku propylenu, ma bezpośredni wpływ na zawartość metoksylu i hydroksypropylu. W celu wytworzenia hydroksypropylometylocelulozy o dobrej rozpuszczalności w wodzie, stosunek objętości cieczy chlorku metylu i tlenku propylenu wybrano na 7:3.
1.3.6 Optymalny proces produkcji hydroksypropylometylocelulozy
Sprzęt reakcyjny to wysokociśnieniowy reaktor z mieszaniem; prędkość obrotowa wynosi 240-350 obr/min; udział masowy ługu wynosi 35%; stopień sprężania celulozy alkalicznej wynosi 2,4; Hydroksypropoksylacja w temperaturze 50°C przez 2 godziny, metoksylacja w temperaturze 75°C przez 2 godziny; środek eteryzujący, chlorek metylu i tlenek propylenu, stosunek objętościowy cieczy 7:3; próżnia; ciśnienie 2 . 0 MPa; rozcieńczalnikiem jest izopropanol.
2. Wykrywanie i zastosowanie
2.1 SEM celulozy konopnej i celulozy alkalicznej
Porównując nietraktowaną celulozę konopną i celulozę konopną traktowaną 35% NaOH, można wyraźnie stwierdzić, że celuloza alkalizowana ma więcej pęknięć na powierzchni, większą powierzchnię, wyższą aktywność i łatwiejszą reakcję eteryfikacji.
2.2 Oznaczanie za pomocą spektroskopii w podczerwieni
Celuloza ekstrahowana z łodyg konopi po obróbce i widmo w podczerwieni HPMC przygotowane z celulozy z łodyg konopi. Wśród nich silne i szerokie pasmo absorpcji przy 3295 cm -1 to pasmo absorpcji drgań rozciągających grupy hydroksylowej asocjacji HPMC, pasmo absorpcji przy 1250 ~ 1460 cm -1 to pasmo absorpcji CH, CH2 i CH3, a absorpcja pasmo przy 1600 cm -1 jest pasmem absorpcji wody w paśmie absorpcji polimeru. Pasmo absorpcji przy 1025cm -1 jest pasmem absorpcji C — O — C w polimerze.
2.3 Oznaczanie lepkości
Pobrać przygotowaną próbkę eteru celulozowego z łodyg konopi indyjskich i dodać ją do zlewki, aby przygotować 2% roztwór wodny, dokładnie wymieszać, zmierzyć jej lepkość i stabilność lepkości za pomocą wiskozymetru i zmierzyć średnią lepkość 3 razy. Lepkość przygotowanej próbki eteru celulozowego z łodyg konopi indyjskich wynosiła 11 um. 8 mPa·s.
2.4 Aplikacja do wymiarowania
2.4.1 Konfiguracja gnojowicy
Zawiesinę przygotowano w 1000 ml zawiesiny o udziale masowym 3,5%, równomiernie mieszano mikserem, a następnie umieszczono w łaźni wodnej i ogrzewano do 95°C przez 1 godzinę. Jednocześnie należy pamiętać, że pojemnik do gotowania miąższu powinien być dobrze uszczelniony, aby zapobiec wzrostowi stężenia zawiesiny w wyniku parowania wody.
2.4.2 pH preparatu zawiesiny, mieszalność i ChZT
Zmieszaj hydroksypropylometylocelulozę i skrobię o określonej wielkości, aby przygotować zawiesinę (1#~4#) i porównaj z zawiesiną formuły PVA (0#), aby przeanalizować pH, mieszalność i ChZT. Przędzę z mieszanki poliestrowo-bawełnianej T/C65/3514.7 tex poddano wymiarowaniu na maszynie do sortowania próbek ESS1000 i analizowano jej właściwości zaklejające.
Można zauważyć, że domowy eter celulozy z łodyg konopi i specjalna skrobia wielkości 3 # to formuła o optymalnej wielkości: 25% eter celulozy z łodyg konopi, 65% skrobi modyfikowanej i 10% FS-101.
Wszystkie dane dotyczące wielkości są porównywalne z danymi dotyczącymi wielkości PVA, co wskazuje, że mieszana masa hydroksypropylometylocelulozy i specyficznej skrobi ma dobre właściwości zaklejania; jego pH jest bliższe neutralnemu; hydroksypropylometyloceluloza i konkretna skrobia. ChZT (17459,2 mg/l) specyficznej wielkości mieszanej skrobi był znacznie niższy niż w przypadku granulatu PVA (26448,0 mg/l), a działanie w zakresie ochrony środowiska było dobre.
3. Wniosek
Optymalny proces produkcyjny przygotowania eteru celulozy z łodyg konopi - hydroksypropylometylocelulozy do zaklejania jest następujący: wysokociśnieniowy reaktor z mieszadłem o prędkości obrotowej 240-350 obr./min, udziale masowym ługu 35% i stopniu sprężania celulozy alkalicznej 2,4, temperatura metylacji wynosi 75 ℃, a temperatura hydroksypropylowania 50 ℃, każdorazowo utrzymywana przez 2 godziny, stosunek objętości cieczy chlorku metylu do tlenku propylenu wynosi 7:3, próżnia, ciśnienie reakcji wynosi 2,0 MPa, izopropanol jest rozcieńczalnikiem.
Do zaklejania zastosowano eter celulozy z łodyg konopi, aby zastąpić wielkość PVA, a optymalny stosunek wielkości do wielkości wynosił: 25% eteru celulozy z łodyg konopi, 65% skrobi modyfikowanej i 10% FS-101. pH zawiesiny wynosi 6,5, a ChZT (17459,2 mg/l) jest znacznie niższy niż zawiesiny PVA (26448,0 mg/l), co wskazuje na dobrą efektywność środowiskową.
Do zaklejania przędzy z mieszanki poliestrowo-bawełnianej T/C 65/3514.7tex zamiast zaklejania PVA zastosowano eter celulozy z łodyg konopi. Indeks wielkości jest równoważny. Nowy mieszany eter celulozy z łodyg konopi i zmodyfikowanej skrobi może zastąpić klej PVA.
Czas publikacji: 20 lutego 2023 r