Реакција етерификације на целулозном етру

Етерификациона активност целулозе је проучавана помоћу машине за гњечење и реактора за мешање, респективно, а хидроксиетил целулоза и карбоксиметил целулоза су припремљене хлороетанолом и монохлорсирћетном киселином. Резултати су показали да је реакција етерификације целулозе изведена реактором за мешање под условима мешања високог интензитета. Целулоза има добру реактивност етерификације, која је боља од методе гњечења у побољшању ефикасности етерификације и побољшању преноса светлости производа у воденом раствору.) Стога је побољшање интензитета мешања реакционог процеса бољи начин да се развије супституциона хомогена етерификација целулозе. производи.

Кључне речи:реакција етерификације; Целулосе;Хидроксиетил целулоза; Карбоксиметил целулоза

У развоју производа од рафинисаног памучног целулозног етра, метода растварача се широко користи, а машина за гњечење се користи као реакциона опрема. Међутим, памучна целулоза се углавном састоји од кристалних региона где су молекули распоређени уредно и блиско. Када се машина за гњечење користи као реакциона опрема, рука за гњечење машине за гњечење је спора током реакције, а отпор агенса за етерификацију да уђе у различите слојеве целулозе је велик и брзина је спора, што резултира дугим временом реакције, високим удјелом стране. реакције и неуједначена расподела супституентских група на молекулским ланцима целулозе.

Обично је реакција етерификације целулозе хетерогена реакција споља и изнутра. Ако нема спољашње динамичке акције, агенс за етерификацију тешко улази у зону кристализације целулозе. И кроз предтретман рафинисаног памука (као што је коришћење физичких метода за повећање површине рафинисаног памука), у исто време са реактором за мешање за реакциону опрему, користећи брзо мешање реакције етерификације, према образложењу, целулоза може снажно да бубри, отеклина аморфне површине целулозе и подручја кристализације имају тенденцију да буду конзистентне, побољшавају реакциону активност. Хомогена дистрибуција супституената етра целулозе у систему хетерогене реакције етерификације може се постићи повећањем снаге спољашњег мешања. Дакле, будући развојни правац наше земље биће развој висококвалитетних производа за етерификацију целулозе са реакционим котлом са мешањем као реакционом опремом.

1. Експериментални део

1.1 Рафинисана памучна целулозна сировина за испитивање

Према различитој реакционој опреми која се користи у експерименту, методе предтретмана памучне целулозе су различите. Када се мешалица користи као реакциона опрема, методе претходног третмана су такође различите. Када се мешалица користи као реакциона опрема, кристалност употребљене рафинисане памучне целулозе је 43,9%, а просечна дужина рафинисане памучне целулозе је 15 ~ 20 мм. Кристалиничност рафинисане памучне целулозе је 32,3%, а просечна дужина рафинисане памучне целулозе је мања од 1 мм када се реактор за мешање користи као реакциона опрема.

1.2 Развој карбоксиметил целулозе и хидроксиетил целулозе

Припрема карбоксиметил целулозе и хидроксиетил целулозе може се обавити коришћењем 2Л гњечилице као реакционе опреме (средња брзина у току реакције је 50р/мин) и 2Л реактора за мешање као реакционе опреме (средња брзина током реакције је 500р/мин).

Током реакције, све сировине су изведене из строге квантитативне реакције. Производ добијен реакцијом је испран са в=95% етанолом, а затим осушен у вакууму током 24х под негативним притиском од 60℃ и 0,005мпа. Садржај влаге добијеног узорка је в=2,7%±0,3%, а узорак производа за анализу је испран до садржаја пепела в < 0,2%.

Кораци припреме машине за мешање као реакционе опреме су следећи:

Реакција етерификације → прање производа → сушење → рендана гранулација → паковање се врши у гњечилици.

Кораци припреме реактора за мешање као реакционе опреме су следећи:

Реакција етерификације → испирање производа → сушење и гранулација → паковање се одвија у реактору са мешањем.

Може се видети да се мешалица користи као реакциона опрема за припрему карактеристика ниске ефикасности реакције, сушење и млевење гранулације корак по корак, а квалитет производа ће бити знатно смањен у процесу млевења.

Карактеристике процеса припреме са реактором са мешањем као реакционом опремом су следеће: висока ефикасност реакције, гранулација производа не усваја традиционални метод процеса гранулације сушења и млевења, а процес сушења и гранулације се обављају истовремено са неосушени производи након прања, а квалитет производа остаје непромењен у процесу сушења и гранулације.

1.3 Анализа дифракције рендгенских зрака

Анализа дифракције рендгенских зрака је изведена помоћу Ригаку Д/мак-3А рендгенског дифрактометра, графитног монохроматора, Θ угао је био 8°~30°, ЦуКα зрак, притисак у цеви и проток у цеви су били 30кВ и 30мА.

1.4 Анализа инфрацрвеног спектра

Спецтрум-2000ПЕ ФТИР инфрацрвени спектрометар је коришћен за анализу инфрацрвеног спектра. Сви узорци за анализу инфрацрвеног спектра имали су тежину од 0,0020г. Ови узорци су помешани са 0,1600 г КБр, респективно, а затим пресовани (дебљине < 0,8 мм) и анализирани.

1.5 Детекција пропустљивости

Трансмитанс је детектован спектрофотометром 721. ЦМЦ раствор в=в1% је стављен у колориметријску посуду од 1 цм на таласној дужини од 590 нм.

1.6 Степен детекције замене

Степен ХЕЦ супституције хидроксиетил целулозе мерен је стандардном методом хемијске анализе. Принцип је да се ХЕЦ може разложити ХИ хидројодатом на 123 ℃, а степен супституције ХЕЦ се може знати мерењем разложених супстанци произведених етилена и етилен јодида. Степен супституције хидроксиметил целулозе се такође може испитати стандардним методама хемијске анализе.

2. Резултати и дискусија

Овде се користе две врсте реакционог котла: једна је машина за гњечење као реакциона опрема, друга је реакциони котлић за мешање као реакциона опрема, у хетерогеном реакционом систему, алкално стање и систем растварача алкохолне воде, проучава се реакција етерификације рафинисане памучне целулозе. Међу њима, технолошке карактеристике машине за гњечење као реакционе опреме су: У реакцији, брзина руке за гњечење је мала, вријеме реакције је дуго, удио споредних реакција је висок, стопа искоришћења агенса за етерификацију је ниска и униформност дистрибуције супституционих група у реакцији етеризације је лоша. Процес истраживања може се ограничити само на релативно уске реакционе услове. Поред тога, прилагодљивост и контролисање главних услова реакције (као што су однос купатила, концентрација алкалија, брзина машине за гњечење) су веома лоши. Тешко је постићи приближну униформност реакције етерификације и дубље проучити пренос масе и продирање процеса реакције етерификације. Процесне карактеристике реактора за мешање као реакционе опреме су: велика брзина мешања у реакцији, велика брзина реакције, висока стопа искоришћења агенса за етеризацију, уједначена дистрибуција етеризирајућих супституената, подесиви и контролисани главни реакциони услови.

ЦМЦ карбоксиметил целулозе је припремљен помоћу реакционе опреме за гњечење и реакторске опреме за мешање. Када је мешалица коришћена као реакциона опрема, интензитет мешања је био низак, а просечна брзина ротације била је 50 о/мин. Када је реактор за мешање коришћен као реакциона опрема, интензитет мешања је био висок и просечна брзина ротације била је 500 о/мин. Када је моларни однос монохлорсирћетне киселине према моносахариду целулозе био 1:5:1, време реакције је било 1,5 х на 68 ℃. Пропустљивост светлости ЦМЦ добијеног машином за гњечење износила је 98,02%, а ефикасност етерификације је била 72% због добре пермеабилности ЦМ у агенсу за етерификацију хлорсирћетне киселине. Када је реактор за мешање коришћен као реакциона опрема, пермеабилност агенса за етерификацију је била боља, пропустљивост ЦМЦ је била 99,56%, а ефикасност реакције етеризације је повећана на 81%.

Хидроксиетил целулоза ХЕЦ је припремљена са мешалицом и реактором за мешање као реакционом опремом. Када је мешалица коришћена као реакциона опрема, реакциона ефикасност агенса за етеризацију је била 47% и растворљивост у води је била лоша када је пермеабилност агенса за етеризацију хлороетил алкохола била лоша и моларни однос хлороетанола према моносахариду целулозе био 3:1 на 60 ℃ током 4 сата. . Тек када је моларни однос хлороетанола и целулозних моносахарида 6:1, могу се формирати производи са добром растворљивошћу у води. Када је реактор за мешање коришћен као реакциона опрема, пермеабилност агенса за етерификацију хлоретил алкохола је постала боља на 68 ℃ током 4 сата. Када је моларни однос хлороетанола према моносахариду целулозе био 3:1, резултујући ХЕЦ је имао бољу растворљивост у води, а ефикасност реакције етерификације је повећана на 66%.

Ефикасност реакције и брзина реакције агенса за етеризацију хлорсирћетне киселине су много веће од оне код хлороетанола, а реактор за мешање као опрема за реакцију етеризације има очигледне предности у односу на мешалицу, што у великој мери побољшава ефикасност реакције етеризације. Висока трансмитивност ЦМЦ-а такође индиректно указује да реактор за мешање као опрема за реакцију етеризације може побољшати хомогеност реакције етеризације. То је зато што целулозни ланац има три хидроксилне групе на сваком прстену глукозне групе, и само у јако набубреном или раствореном стању су доступни сви хидроксилни парови целулозе молекула агенса за етерификацију. Реакција етерификације целулозе је обично хетерогена реакција споља ка унутра, посебно у кристалном делу целулозе. Када кристална структура целулозе остане нетакнута без утицаја спољашње силе, агенс за етерификацију тешко улази у кристалну структуру, што утиче на хомогеност хетерогене реакције. Стога, предобрадом рафинисаног памука (као што је повећање специфичне површине рафинисаног памука), реактивност рафинисаног памука се може побољшати. У великом односу купатила (етанол/целулоза или изопропил алкохол/целулоза и реакција мешања великом брзином, према образложењу, редослед зоне кристализације целулозе ће се смањити, у овом тренутку целулоза може снажно да набубри, тако да отицање зона аморфне и кристалне целулозе има тенденцију да буде конзистентна, тако да је реактивност аморфног региона и кристалног региона слична.

Помоћу анализе инфрацрвеног спектра и анализе рендгенске дифракције, процес реакције етерификације целулозе може се боље разумети када се реактор за мешање користи као опрема за реакцију етерификације.

Овде су анализирани инфрацрвени спектри и спектри дифракције рендгенских зрака. Реакција етерификације ЦМЦ и ХЕЦ изведена је у реактору са мешањем под горе описаним реакционим условима.

Анализа инфрацрвеног спектра показује да се реакција етерације ЦМЦ и ХЕЦ редовно мења са продужавањем времена реакције, степен супституције је различит.

Анализом узорка дифракције рендгенских зрака, кристалност ЦМЦ и ХЕЦ тежи нули са продужењем реакционог времена, што указује да је процес декристализације у основи реализован у фази алкализације и фази загревања пре реакције етерификације рафинисаног памука. . Стога, реактивност карбоксиметил и хидроксиетил етерификације рафинисаног памука више није углавном ограничена кристалношћу рафинисаног памука. Повезан је са пропусношћу агенса за етерификацију. Може се показати да се реакција етерификације ЦМЦ и ХЕЦ изводи са реактором за мешање као реакционом опремом. Под великом брзином мешања, корисно је за процес декристализације рафинисаног памука у фази алкализације и фази грејања пре реакције етерификације, и помаже агенсу за етерификацију да продре у целулозу, како би се побољшала ефикасност реакције етерификације и уједначеност супституције. .

У закључку, ова студија наглашава утицај снаге мешања и других фактора на ефикасност реакције током процеса реакције. Стога је предлог ове студије заснован на следећим разлозима: У систему хетерогене реакције етерације, употреба великог односа купатила и високог интензитета мешања и др. је основни услов за припрему приближно хомогеног етра целулозе са супституентском групом. дистрибуција; У специфичном систему хетерогене реакције етерације, целулозни етар високих перформанси са приближно равномерном дистрибуцијом супституената може се припремити коришћењем реактора за мешање као реакционе опреме, што показује да водени раствор целулозног етра има висок пропустљивост, што је од великог значаја за проширење својстава. и функције целулозног етра. Машина за гњечење се користи као реакциона опрема за проучавање реакције етерификације рафинисаног памука. Због ниског интензитета мешања, није добар за продирање агенса за етерификацију, а има и неке недостатке као што су висок удео споредних реакција и лоша униформност дистрибуције супституената за етерификацију.