Réaksi éterifikasi dina éter selulosa

Kagiatan éterifikasi selulosa diulik ku mesin kneading jeung réaktor aduk masing-masing, sarta hidroksiétil selulosa jeung karboksimétil selulosa disusun ku klooetanol jeung asam monokloroasetat masing-masing. Hasilna nunjukkeun yén réaksi éterifikasi selulosa dilaksanakeun ku réaktor aduk dina kaayaan agitasi inténsitas tinggi. Selulosa boga réaktivitas éterifikasi alus, nu leuwih hade tinimbang metoda kneader dina ngaronjatkeun efisiensi éterifikasi sarta enhancing transmisi cahaya produk dina leyuran cai.) Ku alatan éta, ngaronjatkeun inténsitas aduk prosés réaksi téh cara hadé pikeun ngembangkeun substituting éterifikasi selulosa homogen. produk.

kecap konci:réaksi éterifikasi; Selulosa;Hidroksiétil selulosa; Karboksimétil selulosa

Dina ngembangkeun produk éter selulosa katun refined, métode pangleyur loba dipaké sarta mesin kneading dipaké salaku alat réaksi. Sanajan kitu, katun selulosa utamana diwangun ku wewengkon kristal dimana molekul disusun rapih tur raket. Nalika mesin kneading dianggo salaku alat réaksi, panangan kneading mesin kneading laun nalika réaksi, sareng résistansi agén étherifying pikeun ngalebetkeun lapisan selulosa anu béda-béda ageung sareng lajuna laun, hasilna waktos réaksi anu panjang, proporsi luhur sisi. réaksi jeung distribusi henteu rata gugus substituén dina ranté molekul selulosa.

Biasana réaksi éterifikasi selulosa nyaéta réaksi hétérogén di luar jeung di jero. Lamun euweuh aksi dinamis éksternal, agén éterifying hese asup kana zone kristalisasi selulosa. Jeung ngaliwatan pretreatment tina katun refined (kayaning ngagunakeun métode fisik pikeun ngaronjatkeun beungeut katun refined), dina waktos anu sareng aduk reaktor pikeun alat réaksi, ngagunakeun gancang aduk réaksi éterifikasi, nurutkeun alesan, selulosa bisa niatna bareuh, bareuh nu. wewengkon amorf selulosa jeung wewengkon kristalisasi condong jadi konsisten, ngaronjatkeun aktivitas réaksi. Distribusi homogen substituén éter selulosa dina sistem réaksi éterifikasi hétérogén tiasa dihontal ku cara ningkatkeun kakuatan aduk éksternal. Ku kituna éta bakal arah ngembangkeun kahareup nagara urang pikeun ngembangkeun produk éterifikasi selulosa kualitas luhur kalayan tipe diaduk réaksi ketel salaku alat réaksi.

1. Bagian ékspérimén

1.1 Bahan baku katun selulosa disampurnakeun pikeun uji

Nurutkeun kana alat réaksi béda dipaké dina percobaan, métode pretreatment tina katun selulosa béda. Nalika kneader dipaké salaku alat réaksi, métode pretreatment ogé béda. Nalika kneader dipaké salaku alat réaksi, kristalinitas tina selulosa katun refined dipaké nyaéta 43,9%, sarta panjang rata-rata tina selulosa katun refined nyaeta 15 ~ 20mm. Kristalinitas selulosa kapas anu disampurnakeun nyaéta 32,3% sareng panjang rata-rata selulosa katun anu disampurnakeun kirang ti 1mm nalika réaktor aduk dianggo salaku alat réaksi.

1.2 Kamekaran karboksimétil selulosa jeung hidroksiétil selulosa

Nyiapkeun karboksimétil selulosa jeung hidroksiétil selulosa bisa dilaksanakeun ku cara maké kneader 2L salaku alat réaksi (laju rata-rata salila réaksi 50r/min) jeung 2L réaktor aduk salaku alat réaksi (laju rata-rata salila réaksina 500r/min).

Salila réaksi, sadaya bahan baku diturunkeun tina réaksi kuantitatif anu ketat. Produk anu dicandak tina réaksina dikumbah sareng w = 95% étanol, teras garing ku vakum salami 24 jam dina tekanan négatip 60 ℃ sareng 0,005mpa. Eusi Uap sampel diala nyaéta w = 2,7% ± 0,3%, sarta sampel produk pikeun analisis dikumbah nepi ka eusi lebu w <0,2%.

Léngkah-léngkah persiapan mesin kneading salaku alat réaksi nyaéta kieu:

Réaksi éterifikasi → cuci produk → drying → grated granulation → bungkusan dilumangsungkeun dina kneader.

Léngkah-léngkah persiapan réaktor aduk salaku alat réaksi nyaéta kieu:

Réaksi éterifikasi → cuci produk → pengeringan sareng granulasi → bungkusan dilaksanakeun dina réaktor diaduk.

Ieu bisa ditempo yén kneader dipaké salaku alat réaksi pikeun persiapan ciri efisiensi réaksi low, drying na grinding granulation step by step, sarta kualitas produk bakal greatly ngurangan dina prosés grinding.

Karakteristik prosés persiapan kalayan réaktor diaduk salaku alat réaksi nyaéta kieu: efisiensi réaksi anu luhur, granulasi produk henteu ngadopsi metode prosés granulasi tradisional pengeringan sareng ngagiling, sareng prosés pengeringan sareng granulasi dilaksanakeun dina waktos anu sami sareng produk anu teu garing saatos dikumbah, sareng kualitas produk tetep teu robih dina prosés pengeringan sareng granulasi.

1.3 Analisis difraksi sinar-X

Analisis difraksi sinar-X ieu dipigawé ku Rigaku D / max-3A X-ray diffractometer, grafit monochromator, Θ Angle éta 8 ° ~ 30 °, CuKα ray, tekanan tube sarta aliran tube éta 30kV na 30mA.

1.4 Analisis spéktrum Infrabeureum

Spéktrum-2000PE FTIR spéktrométer infra red ieu dipaké pikeun analisis spéktrum infra red. Sakabéh sampel pikeun analisis spéktrum infra red miboga beurat 0,0020g. Sampel ieu dicampurkeun sareng KBr 0,1600g masing-masing, teras dipencet (kandelna <0,8mm) sareng dianalisis.

1.5 Pangwanoh Transmittance

Transmisina dideteksi ku 721 spéktrofotométer. Solusi CMC w=w1% diasupkeun kana piring kolorimétri 1cm dina panjang gelombang 590nm.

1.6 Gelar deteksi substitusi

Gelar substitusi HEC tina hydroxyethyl cellulose diukur ku metode analisis kimia standar. Prinsipna nyaéta HEC bisa diuraikeun ku HI hydroiodate dina suhu 123 ℃, sarta darajat substitusi HEC bisa dipikanyaho ku cara ngukur zat terurai étiléna jeung étiléna iodida dihasilkeun. Derajat substitusi hidroksimétil selulosa ogé tiasa diuji ku metode analisis kimia standar.

2. Hasil jeung diskusi

Dua rupa ketel réaksi dipaké di dieu: hiji nyaéta mesin kneading salaku alat réaksi, anu séjén nyaéta aduk tipe réaksi ketel salaku alat réaksi, dina sistem réaksi hétérogén, kaayaan basa jeung sistem pangleyur cai alkohol, réaksi éterifikasi tina selulosa katun refined ditalungtik. Di antarana, ciri téhnologis mesin kneading salaku alat réaksi téh: Dina réaksina, speed panangan kneading urang slow, waktu réaksi panjang, proporsi réaksi samping luhur, laju utilization agén etherifying low, sarta keseragaman sebaran gugus substitusi dina réaksi éterisasi goréng. Prosés panalungtikan ngan bisa diwatesan kana kaayaan réaksi rélatif heureut. Sajaba ti éta, adjustability na controllability kaayaan réaksi utama (kayaning rasio mandi, konsentrasi alkali, speed kneading leungeun tina mesin kneading) pisan goréng. Hésé pikeun ngahontal kasaruaan perkiraan réaksi éterifikasi sareng ngulik transfer massa sareng penetrasi prosés réaksi éterifikasi sacara jero. Fitur prosés réaktor aduk salaku alat réaksi nyaéta: laju aduk gancang dina réaksi, laju réaksi gancang, tingkat pamanfaatan luhur agén éterisasi, distribusi seragam substituén éterisasi, kaayaan réaksi utama anu tiasa diatur sareng dikontrol.

Carboxymethyl cellulose CMC disusun ku alat réaksi kneader sareng alat réaksi réaktor aduk masing-masing. Nalika kneader dipaké salaku alat réaksi, inténsitas aduk éta lemah sareng laju rotasi rata-rata 50r / mnt. Nalika réaktor aduk dipaké salaku alat réaksi, inténsitas aduk éta luhur sarta laju rotasi rata-rata 500r / mnt. Lamun babandingan molar asam monokloroasetat jeung selulosa monosakarida 1:5:1, waktu réaksina 1,5 jam dina 68 ℃. Transmisi cahaya CMC diala ku mesin kneading nyaéta 98,02% sareng efisiensi éterifikasi 72% kusabab perméabilitas CM anu hadé dina agén éterifikasi asam kloroasetat. Nalika réaktor aduk dipaké salaku alat réaksi, perméabilitas agén éterifikasi langkung saé, transmisi CMC 99,56%, sareng efisiensi réaksi éterisasi ningkat kana 81%.

Hydroxyethyl cellulose HEC disiapkeun kalawan kneader sarta reaktor aduk salaku alat réaksi. Nalika kneader dipaké salaku alat réaksi, efisiensi réaksi agén éterisasi éta 47% jeung kaleyuran cai goréng lamun perméabilitas agén éterizing chloroethyl alkohol goréng jeung babandingan molar of chloroethanol mun selulosa monosakarida éta 3:1 dina 60 ℃ salila 4h. . Ngan lamun babandingan molar of chloroethanol ka monosakarida selulosa nyaéta 6:1, produk jeung kaleyuran cai alus bisa kabentuk. Nalika réaktor aduk dipaké salaku alat réaksi, perméabilitas agén éterifikasi alkohol kloroétil janten langkung saé dina 68 ℃ salami 4 jam. Nalika babandingan molar chloroethanol ka monosakarida selulosa éta 3:1, HEC hasilna miboga kaleyuran cai hadé, sarta efisiensi réaksi éterifikasi ngaronjat nepi ka 66%.

Efisiensi réaksi jeung laju réaksi agén éterisasi asam chloroacetic jauh leuwih luhur batan kloroetanol, sarta réaktor aduk salaku alat réaksi étherizing boga kaunggulan atra leuwih kneader, nu greatly ngaronjatkeun efisiensi réaksi éterizing. Transmisi CMC anu luhur ogé sacara henteu langsung nunjukkeun yén réaktor aduk salaku alat réaksi éterisasi tiasa ningkatkeun homogénitas réaksi éterisasi. Ieu kusabab ranté selulosa mibanda tilu gugus hidroksil dina unggal cingcin gugus-glukosa, sarta ngan dina kaayaan ngabareuhan pisan atawa larut sakabéh pasang hidroksil selulosa molekul agén éter bisa diaksés. Réaksi éterifikasi selulosa biasana mangrupa réaksi hétérogén ti luar ka jero, utamana di wewengkon kristalin selulosa. Nalika struktur kristal tina selulosa tetep gembleng tanpa pangaruh gaya éksternal, agén étherifying hésé asupkeun struktur kristalin, mangaruhan homogénitas réaksi hétérogén. Ku alatan éta, ku pretreating katun refined (saperti ngaronjatkeun beungeut husus tina katun refined), réaktivitas tina katun refined bisa ningkat. Dina rasio mandi badag (étanol / selulosa atawa isopropil alkohol / selulosa jeung-speed tinggi réaksi aduk, nurutkeun alesan, urutan zona kristalisasi selulosa bakal ngurangan, dina waktos ieu selulosa nu bisa niatna ngabareuhan, ku kituna bareuh nu. tina zona selulosa amorf jeung kristalin condong jadi konsisten, Ku kituna, réaktivitas wewengkon amorf jeung wewengkon kristalin sarua.

Ku cara analisa spéktrum infra red sareng analisis difraksi sinar-X, prosés réaksi éterifikasi selulosa tiasa langkung jelas nalika réaktor aduk dianggo salaku alat réaksi éterifikasi.

Di dieu, spéktrum infra red sareng spéktra difraksi sinar-X dianalisis. Réaksi éterifikasi CMC sareng HEC dilaksanakeun dina réaktor diaduk dina kaayaan réaksi anu dijelaskeun di luhur.

Analisis spéktrum infra red nunjukkeun yén réaksi étérasi CMC sareng HEC robih sacara teratur kalayan perpanjangan waktos réaksi, darajat substitusi béda.

Ngaliwatan analisa pola difraksi sinar-X, kristalinitas CMC sareng HEC condong nol kalayan perpanjangan waktos réaksi, nunjukkeun yén prosés dékristalisasi dasarna parantos direalisasikeun dina tahap alkalisasi sareng tahap pemanasan sateuacan réaksi éterifikasi kapas anu disampurnakeun. . Ku alatan éta, réaktivitas éterifikasi karboksimétil sareng hidroksiétil kapas anu disampurnakeun henteu deui diwatesan ku kristalinitas katun anu disampurnakeun. Ieu patali jeung perméabilitas agén etherifying. Ieu tiasa nunjukkeun yén réaksi éterifikasi CMC sareng HEC dilaksanakeun nganggo réaktor aduk salaku alat réaksi. Dina speed tinggi aduk, éta mangpaat pikeun prosés dekristalisasi tina katun refined dina tahap alkalisasi jeung tahap pemanasan saméméh réaksi éterifikasi, sarta mantuan agén éterifikasi pikeun permeate kana selulosa, ku kituna pikeun ngaronjatkeun efisiensi réaksi éterifikasi jeung uniformity substitusi. .

Kacindekan, ulikan ieu nekenkeun pangaruh kakuatan aduk jeung faktor sejenna dina efisiensi réaksi salila prosés réaksi. Ku alatan éta, usulan ulikan ieu dumasar kana alesan di handap ieu: Dina sistem réaksi éterasi hétérogén, pamakéan rasio mandi badag sarta inténsitas aduk tinggi, jeung sajabana, nyaeta kaayaan dasar pikeun persiapan éter selulosa kira homogen jeung grup substituent. distribusi; Dina sistem réaksi éterasi hétérogén spésifik, éter selulosa kinerja luhur kalayan distribusi substituén anu kira-kira seragam tiasa disiapkeun ku ngagunakeun réaktor aduk salaku alat réaksi, anu nunjukkeun yén larutan cai éter selulosa ngagaduhan transmitansi anu luhur, anu penting pisan pikeun ngalegaan sipat. jeung fungsi sélulosa éter. Mesin kneading dianggo salaku alat réaksi pikeun diajar réaksi éterifikasi kapas anu disampurnakeun. Alatan inténsitas aduk low, teu alus pikeun penetrasi agén éterifikasi, sarta ngabogaan sababaraha kalemahan kayaning saimbang tinggi réaksi samping jeung uniformity distribution goréng tina substituents éterifikasi.