Абстрактный:Чтобы заменить неразлагаемую суспензию поливинилового спирта (ПВС), эфир целлюлозы стеблей конопли-гидроксипропилметилцеллюлозу получали из сельскохозяйственных отходов стеблей конопли и смешивали со специальным крахмалом для приготовления суспензии. Смесовую полиэфирно-хлопковую пряжу T/C65/35 плотностью 14,7 текс калибровали и проверяли ее проклеивающие свойства. Оптимальная технология производства гидроксипропилметилцеллюлозы заключалась в следующем: массовая доля щелока составляла 35%; степень сжатия щелочной целлюлозы составила 2,4; Соотношение объемов метана и пропиленоксида составляет 7:3; разбавить изопропанолом; реакционное давление равно 2 . 0МПа. Проклейка, приготовленная путем смешивания гидроксипропилметилцеллюлозы и специфического крахмала, имеет меньший ХПК и более экологична, а все проклеивающие вещества могут заменить проклейку ПВА.
Ключевые слова:стебель конопли; эфир целлюлозы стеблей конопли; поливиниловый спирт; калибровка эфиром целлюлозы
0.Предисловие
Китай является одной из стран с относительно богатыми ресурсами соломы. Производство урожая составляет более 700 миллионов тонн, а коэффициент использования соломы составляет всего 3% в год. Большое количество ресурсов соломы не было использовано. Солома является богатым природным лигноцеллюлозным сырьем, которое можно использовать в кормах, удобрениях, производных целлюлозы и других продуктах.
В настоящее время загрязнение сточных вод при расшлихтовке в процессе текстильного производства стало одним из крупнейших источников загрязнения. Химическая потребность ПВС в кислороде очень высока. После того, как промышленные сточные воды, образующиеся при использовании ПВС в процессе печати и крашения, сбрасываются в реку, они подавляют или даже уничтожают дыхание водных организмов. Более того, ПВС усугубляет выброс и миграцию тяжелых металлов в отложениях в водоемах, вызывая более серьезные экологические проблемы. Для проведения исследований по замене ПВС зеленым шламом необходимо не только соблюдать требования процесса калибровки, но и минимизировать загрязнение воды и воздуха в процессе калибровки.
В этом исследовании эфир целлюлозы-гидроксипропилметилцеллюлозы стеблей конопли (HPMC) был получен из сельскохозяйственных отходов стеблей конопли, и обсуждался процесс его производства. И смешайте гидроксипропилметилцеллюлозу и определенный размер крахмала в качестве размера для калибровки, сравните с размером ПВА и обсудите его характеристики калибровки.
1. Экспериментируйте
1 . 1 Материалы и инструменты
Стебель конопли, Хэйлунцзян; пряжа смесовая полиэстер-хлопок Т/С65/3514,7 текс; самодельный эфир целлюлозы из стеблей конопли – гидроксипропилметилцеллюлоза; FS-101, модифицированный крахмал, ПВА-1799, ПВА-0588, Liaoning Zhongze Group Chaoyang Textile Co., Ltd.; пропанол высший сорт; оксид пропилена, кислота ледяная уксусная, натрия гидроксид, изопропанол д.а.ч.; хлористый метил, азот высокой чистоты.
Реакционный котел GSH-3L, водяная баня с магнитным перемешиванием и цифровым дисплеем JRA-6, сушильная печь с постоянной температурой и электрическим нагревом DHG-9079A, верхняя механическая мешалка IKARW-20, машина для определения размера проб ESS-1000, электронный измеритель прочности одной пряжи YG 061/PC, Компьютеризированный тестер истирания пряжи LFY-109B.
1.2 Получение гидроксипропилметилцеллюлозы
1. 2. 1 Получение щелочного волокна
Разделите стебель конопли, измельчите его с помощью пульверизатора до размеров 20 меш, добавьте порошок стебля конопли в 35% водный раствор NaOH и замочите его при комнатной температуре на 1 час. 5 ~ 2 . 0 ч. Пропитанное щелочью волокно отжать так, чтобы массовое соотношение щелочи, целлюлозы и воды составило 1,2:1. 2:1.
1. 2. 2 Реакция этерификации
Поместите приготовленную щелочную целлюлозу в реакционный котел, добавьте 100 мл изопропанола в качестве разбавителя, добавьте жидкие 140 мл метилхлорида и 60 мл пропиленоксида, вакуумируйте и доведите давление до 2°С. 0 МПа, медленно повышают температуру до 45°C в течение 1-2 часов и проводят реакцию при 75°C в течение 1-2 часов с получением гидроксипропилметилцеллюлозы.
1. 2. 3 Постобработка
Доведите pH этерифицированного эфира целлюлозы ледяной уксусной кислотой до 6. 5 ~ 7 . 5, трижды промывали пропанолом и сушили в печи при 85°С.
1.3 Процесс производства гидроксипропилметилцеллюлозы
1. 3. 1 Влияние скорости вращения на получение эфира целлюлозы
Обычно реакция этерификации представляет собой гетерогенную реакцию изнутри внутрь. Если нет внешнего источника питания, этерифицирующему агенту трудно войти в процесс кристаллизации целлюлозы, поэтому необходимо полностью соединить этерифицирующий агент с целлюлозой путем перемешивания. В данном исследовании использовался реактор с мешалкой высокого давления. После неоднократных экспериментов и демонстраций выбранная скорость вращения составила 240-350 об/мин.
1. 3. 2 Влияние концентрации щелочи на получение эфира целлюлозы
Щелочь может разрушить компактную структуру целлюлозы, вызывая ее набухание, и когда набухание аморфной и кристаллической областей имеет тенденцию быть одинаковым, этерификация протекает гладко. В процессе производства эфира целлюлозы большое влияние на эффективность этерификации продуктов этерификации и степень замещения групп оказывает количество щелочи, используемой в процессе подщелачивания целлюлозы. В процессе получения гидроксипропилметилцеллюлозы по мере увеличения концентрации щелочи увеличивается и содержание метоксильных групп; и наоборот, когда концентрация щелочи снижается, содержание основания гидроксипропилметилцеллюлозы увеличивается. Содержание метоксигруппы прямо пропорционально концентрации щелочи; содержание гидроксипропила обратно пропорционально концентрации щелочи. Массовая доля NaOH после повторных испытаний была выбрана равной 35%.
1. 3. 3 Влияние степени щелочного прессования целлюлозы на получение эфира целлюлозы
Целью прессования щелочного волокна является контроль содержания воды в щелочной целлюлозе. Когда степень прессования слишком мала, содержание воды увеличивается, концентрация щелочи снижается, скорость этерификации снижается, а этерифицирующий агент гидролизуется и побочные реакции увеличиваются. , эффективность этерификации значительно снижается. Когда степень прессования слишком велика, содержание воды уменьшается, целлюлоза не может набухать и не обладает реакционной способностью, а агент этерификации не может полностью контактировать с щелочной целлюлозой, и реакция происходит неравномерно. После многих испытаний и прессовых сравнений было установлено, что массовое соотношение щелочи, воды и целлюлозы составляет 1,2:1. 2:1.
1. 3. 4 Влияние температуры на получение эфира целлюлозы
В процессе приготовления гидроксипропилметилцеллюлозы сначала контролируют температуру 50-60°С и выдерживают при постоянной температуре в течение 2 часов. Реакцию гидроксипропилирования можно проводить при температуре около 30 ℃, а скорость реакции гидроксипропилирования значительно увеличивается при 50 ℃; медленно поднимите температуру до 75 ℃ и контролируйте температуру в течение 2 часов. При 50°С реакция метилирования практически не протекает, при 60°С скорость реакции медленная, а при 75°С скорость реакции метилирования сильно ускоряется.
Получение гидроксипропилметилцеллюлозы с многоступенчатым контролем температуры позволяет не только контролировать баланс метоксильных и гидроксипропильных групп, но также помогает уменьшить побочные реакции и последующую обработку, а также получить продукты с разумной структурой.
1. 3. 5 Влияние соотношения доз этерификатора на получение эфира целлюлозы
Поскольку гидроксипропилметилцеллюлоза представляет собой типичный неионный смешанный эфир, метильные и гидроксипропильные группы замещены на разных макромолекулярных цепях гидроксипропилметилцеллюлозы, то есть на разных атомах углерода в каждом положении кольца глюкозы. С другой стороны, соотношение распределения метила и гидроксипропила имеет большую дисперсию и хаотичность. Водорастворимость ГПМЦ связана с содержанием метоксигруппы. Когда содержание метоксигруппы низкое, ее можно растворить в сильной щелочи. По мере увеличения содержания метоксила он становится более чувствительным к набуханию воды. Чем выше содержание метокси, тем лучше растворимость в воде, и из него можно приготовить суспензию.
Количество этерифицирующего агента метилхлорида и пропиленоксида оказывает прямое влияние на содержание метоксила и гидроксипропила. Чтобы получить гидроксипропилметилцеллюлозу с хорошей растворимостью в воде, объемное соотношение метилхлорида и пропиленоксида было выбрано равным 7:3.
1.3.6 Оптимальный процесс производства гидроксипропилметилцеллюлозы
Реакционное оборудование представляет собой реактор с мешалкой высокого давления; скорость вращения 240-350 об/мин; массовая доля щелока – 35%; степень сжатия щелочной целлюлозы составляет 2,4; Гидроксипропоксилирование при 50°С в течение 2 часов, метоксилирование при 75°С в течение 2 часов; объемное соотношение этерифицирующего агента метилхлорида и жидкого оксида пропилена 7:3; вакуум; давление 2 . 0 МПа; разбавитель – изопропанол.
2. Обнаружение и применение
2.1 СЭМ конопляной целлюлозы и щелочной целлюлозы
Сравнивая необработанную конопляную целлюлозу и конопляную целлюлозу, обработанную 35% NaOH, можно ясно обнаружить, что алкализированная целлюлоза имеет больше поверхностных трещин, большую площадь поверхности, более высокую активность и более легкую реакцию этерификации.
2.2 Определение инфракрасной спектроскопии
Целлюлоза, экстрагированная из стеблей конопли после обработки, и инфракрасный спектр ГПМЦ, приготовленной из целлюлозы стеблей конопли. Среди них сильная и широкая полоса поглощения при 3295 см-1 представляет собой полосу поглощения валентных колебаний гидроксильной группы ассоциации HPMC, полоса поглощения при 1250 ~ 1460 см-1 представляет собой полосу поглощения CH, CH2 и CH3, а также полоса поглощения при 1250 ~ 1460 см-1. полоса при 1600 см -1 представляет собой полосу поглощения воды в полосе поглощения полимера. Полоса поглощения при 1025 см-1 представляет собой полосу поглощения С—О—С в полимере.
2.3 Определение вязкости
Возьмите подготовленный образец эфира целлюлозы стебля конопли и добавьте его в химический стакан, чтобы приготовить 2% водный раствор, тщательно перемешайте, измерьте его вязкость и стабильность вязкости с помощью вискозиметра и измерьте среднюю вязкость 3 раза. Вязкость приготовленного образца эфира целлюлозы из стеблей каннабиса составляла 11. 8 мПа·с.
2.4 Приложение для определения размеров
2.4.1 Конфигурация навозной жижи
Взвесь готовили объемом 1000 мл с массовой долей 3,5%, равномерно перемешивали миксером, затем помещали на водяную баню и нагревали до 95°С в течение 1 часа. При этом учтите, что емкость для варки мякоти должна быть хорошо закрыта, чтобы предотвратить повышение концентрации суспензии из-за испарения воды.
2.4.2 pH раствора, смешиваемость и ХПК
Смешайте гидроксипропилметилцеллюлозу и крахмал определенного размера, чтобы приготовить суспензию (1#~4#), и сравните ее с суспензией формулы ПВС (0#), чтобы проанализировать pH, смешиваемость и ХПК. Смешанную полиэфирно-хлопковую пряжу T/C65/3514,7 текс калибровали на калибровочной машине ESS1000 и анализировали ее характеристики калибровки.
Видно, что домашний эфир целлюлозы из стеблей конопли и специфический крахмал размера 3 # представляют собой оптимальный состав: 25% эфира целлюлозы из стеблей конопли, 65% модифицированного крахмала и 10% FS-101.
Все данные по калибровке сопоставимы с данными по калибровке ПВС, что указывает на то, что смешанная заклейка гидроксипропилметилцеллюлозы и специфического крахмала имеет хорошие характеристики проклейки; его pH ближе к нейтральному; гидроксипропилметилцеллюлоза и специфический крахмал. ХПК (17459,2 мг/л) смеси конкретного крахмала была значительно ниже, чем у смеси ПВС (26448,0 мг/л), а показатели защиты окружающей среды были хорошими.
3. Заключение
Оптимальный технологический процесс подготовки эфира целлюлозы стеблей конопли-гидроксипропилметилцеллюлозы для проклейки следующий: реактор перемешивания высокого давления со скоростью вращения 240-350 об/мин, массовой долей щелочи 35%, степенью сжатия. щелочной целлюлозы 2,4, температура метилирования 75 ℃ и температура гидроксипропилирования 50 ℃, каждая выдерживается в течение 2 часов, объемное соотношение метилхлорида и пропиленоксида 7:3, вакуум, давление реакции 2,0 МПа, изопропанол является разбавителем.
Эфир целлюлозы из стеблей конопли использовался для замены клея ПВА для проклейки, а оптимальное соотношение размеров было: 25% эфира целлюлозы из стеблей конопли, 65% модифицированного крахмала и 10% FS-101. pH суспензии составляет 6,5, а ХПК (17459,2 мг/л) значительно ниже, чем у суспензии ПВС (26448,0 мг/л), что демонстрирует хорошие экологические показатели.
Для проклейки полиэфирно-хлопковой смесовой пряжи Т/С 65/3514,7текс вместо ПВА-проклейки использовали эфир целлюлозы из стеблей конопли. Размерный индекс эквивалентен. Новый смешанный размер из эфира целлюлозы из стеблей конопли и модифицированного крахмала может заменить размер ПВА.
Время публикации: 20 февраля 2023 г.