Bahan Super Nyerep tina Selulosa Éter

Prosés jeung kinerja produk carboxymethyl selulosa cross-linked ku N, N-methylenebisacrylamide pikeun nyiapkeun résin superabsorbent anu ditalungtik, sarta konsentrasi alkali, jumlah agén cross-linking, éterifikasi alkali, jeung pangleyur dibahas. Pangaruh dosis dina kinerja nyerep cai produk. Mékanisme adsorpsi résin nyerep cai kana cai dipedar. Studi geus ditémbongkeun yén nilai ingetan cai (WRV) produk ieu ngahontal 114ml / g.

kecap konci:selulosa éter; métilénbisacrylamide; persiapan

1、Bubuka

Résin superabsorbent nyaéta bahan polimér kalayan gugus hidrofilik anu kuat sareng darajat silang anu tangtu. Bahan nyerep cai umum sapertos kertas, katun, sareng rami gaduh tingkat nyerep cai anu rendah sareng kapasitas ingetan cai anu goréng, sedengkeun résin super-nyerep tiasa nyerep cai puluhan kali beuratna sorangan, sareng gél anu dibentuk saatos nyerep cai moal dehidrasi bahkan. kalawan tekanan saeutik. Kapasitas ingetan cai anu saé. Éta henteu leyur dina cai atanapi dina pangleyur organik.

Aya sajumlah ageung gugus hidroksil, gugus karboksil sareng ion natrium hidrat dina ranté molekul bahan nyerep super anu didamel tina selulosa. Saatos nyerep cai, cai dikurilingan ku jaringan makromolekul hidrofilik sareng tiasa nahan dina tekanan éksternal. Nalika cai moistens résin adsorption, lapisan mémbran semi-permeabel kabentuk antara résin jeung cai. Alatan konsentrasi luhur ion mobile (Na+) dina résin cai-nyerep, nurutkeun Donnan's prinsip kasatimbangan, bédana konsentrasi ion ieu bisa ngabalukarkeun tekanan osmotic. Miskin, ngabentuk kakuatan lemah moistening sarta bareuh, cai ngaliwatan lapisan ieu mémbran semi-permeabel tur ngagabungkeun jeung gugus hidrofilik jeung ion dina makromolekul résin superabsorbent, ngurangan konsentrasi ion mobile, kukituna némbongkeun nyerep cai tinggi na bareuh. Prosés adsorpsi ieu terus nepi ka bédana tekanan osmotic disababkeun ku bédana konsentrasi ion mobile sarua jeung résistansi kana ékspansi salajengna disababkeun ku gaya cohesive tina jaringan molekular résin polimér. Kaunggulan tina résin superabsorbent disiapkeun tina selulosa nyaéta: laju nyerep cai sedeng, laju nyerep cai gancang, résistansi cai uyah alus, non-toksik, gampang pikeun ngaluyukeun nilai pH, bisa didegradasi di alam, sarta béaya rendah, jadi boga lega. rentang kagunaan. Éta tiasa dianggo salaku agén pameungpeuk cai, kondisioner taneuh, sareng agén nahan cai dina industri sareng tatanén. Salaku tambahan, éta gaduh prospek pangembangan sareng aplikasi anu hadé dina kaséhatan, pangan, mikrobiologi, sareng ubar.

2. Bagian ékspérimén

2.1 Prinsip ékspérimén

Persiapan résin superabsorbent serat katun utamana pikeun ngabentuk struktur cross-numbu jeung gelar low of substitusi dina kulit serat. Patalina silang ka sanyawa nu umumna mibanda dua atawa leuwih gugus fungsi réaktif. Gugus fungsi anu tiasa ngaitkeun silang kalebet vinil, hidroksil, karboksil, amida, asam klorida, oksiran, nitrile, sareng sajabana. Babandingan nyerep cai résin superabsorbent anu disiapkeun ku agén panyambung silang béda. Dina percobaan ieu, N, N-methylenebisacrylamide dipaké salaku agén cross-linking, kaasup léngkah di handap ieu:

(1) Selulosa (Rcell) meta jeung solusi basa keur ngahasilkeun selulosa alkali, sarta réaksi alkalization tina selulosa mangrupakeun réaksi exothermic gancang. Nurunkeun suhu kondusif pikeun formasi serat alkali sareng tiasa ngahambat hidrolisisna. Nambahkeun alkohol tiasa ningkatkeun gangguan selulosa, anu mangpaat pikeun alkalisasi sareng éterifikasi salajengna.

RcellOH + NaOH→RcellONa+H2O

(2) Alkali selulosa jeung asam monochloroacetic ngahasilkeun natrium carboxymethyl selulosa, sarta réaksi éterifikasi milik réaksi substitusi nukléofilik:

RcellONa+ClCH2COONa→RcellOCH2COONa+NaCl

(3) N, N-methylenebisacrylamide cross-numbu pikeun ménta résin super absorbent. Kusabab masih aya sajumlah ageung gugus hidroksil dina ranté molekul serat karboksimétil, ionisasi gugus hidroksil selulosa sareng ionisasi beungkeut ganda acrylyl dina ranté molekul N, N-methylenebisacrylamide tiasa dipicu dina tindakan. tina katalisis alkali, lajeng Cross-linking antara ranté molekul selulosa lumangsung ngaliwatan kondensasi Michael, sarta langsung ngalaman bursa proton jeung cai pikeun jadi résin superabsorbent selulosa leyur cai.

2.2 Bahan baku jeung instrumen

Bahan baku: katun absorbent (potong linters), natrium hidroksida, asam monochloroacetic, N, N-methylenebisacrylamide, étanol mutlak, acetone.

Instrumén: tilu-beuheung flask, listrik aduk, réfluks condenser, nyeuseup filter flask, Buchner corong, vakum drying oven, sirkulasi pompa vakum cai.

2.3 Métode persiapan

2.3.1 Alkalinisasi

Tambahkeun 1 g katun absorbent kana botol tilu-beuheung, lajeng nambahkeun jumlah nu tangtu solusi natrium hidroksida jeung étanol mutlak, tetep hawa handap suhu kamar, sarta aduk bari.

2.3.2 Éterifikasi

Tambahkeun sajumlah asam kloroasetat sareng aduk salami 1 jam.

2.3.2 Crosslinking

Dina tahap éterifikasi engké, N,N-methylenebisacrylamide ditambahkeun saimbang pikeun ngalaksanakeun cross-linking, sarta diaduk dina suhu kamar salila 2 jam.

2.3.4 Post-processing

Anggo asam asétat glasial pikeun nyaluyukeun nilai pH ka 7, ngumbah uyah nganggo étanol, ngumbah cai nganggo aseton, saring nganggo nyeuseup, sareng garingkeun vakum salami 4 jam (kira-kira 60 jam).°C, gelar vakum 8.8kPa) pikeun meunangkeun produk filamén katun bodas.

2.4 Uji analitik

Laju nyerep cai (WRV) ditangtukeun ku ayakan, nyaeta, 1g produk (G) ditambahkeun kana beaker ngandung 100ml cai sulingan (V1), soaked salila 24 jam, disaring ngaliwatan layar stainless steel 200-bolong. , jeung cai di bagean handap layar dikumpulkeun (V2). Rumus itungan nyaéta kieu: WRV=(V1-V2)/G.

3. Hasil jeung diskusi

3.1 Pamilihan kaayaan réaksi alkalisasi

Dina prosés ngahasilkeun selulosa alkali ku aksi serat katun jeung solusi basa, kaayaan prosés boga dampak signifikan dina kinerja produk. Aya seueur faktor dina réaksi alkalisasi. Pikeun genah observasi, métode desain percobaan ortogonal diadopsi.

Kaayaan séjén: Pangleyurna nyaéta 20ml étanol mutlak, babandingan alkali pikeun agén éter (mol/md) nyaéta 3:1, sareng agén panyambungna nyaéta 0.05g.

Hasil ékspérimén némbongkeun yén: hubungan primér jeung sekundér: C>A>B, rasio pangalusna: A3B3C3. Konsentrasi lye mangrupikeun faktor anu paling penting dina réaksi alkalisasi. Konsentrasi tinggi lye kondusif pikeun formasi selulosa alkali. Sanajan kitu, eta kudu dicatet yén leuwih luhur konsentrasi lye, nu gede eusi uyah tina résin superabsorbent disiapkeun. Ku alatan éta, nalika ngumbah uyah jeung étanol, ngumbah eta sababaraha kali pikeun mastikeun yén uyah dina produk dipiceun, ku kituna teu mangaruhan kapasitas nyerep cai produk.

3.2 Pangaruh dosis agén crosslinking dina produk WRV

Kaayaan ékspérimén nyaéta: 20ml étanol mutlak, rasio 2.3:1 alkali pikeun agén éterifikasi, 20ml lye, sareng 90 menit alkalisasi.

Hasilna némbongkeun yén jumlah agén cross-linking mangaruhan darajat cross-linking CMC-Na. Kaleuleuwihan cross-linking ngabalukarkeun struktur jaringan ketat dina spasi produk, nu dicirikeun ku laju nyerep cai lemah sareng élastisitas goréng sanggeus nyerep cai; nalika jumlah agén cross-linking leutik, cross-linking teu lengkep, sarta aya produk larut cai, nu ogé mangaruhan laju nyerep cai. Nalika jumlah agén cross-linking kirang ti 0.06g, laju nyerep cai naek kalawan ngaronjatna jumlah agén cross-linking, nalika jumlah agén cross-linking leuwih ti 0.06g, laju nyerep cai nurun. kalawan jumlah agén cross-linking. Ku alatan éta, dosage agén crosslinking kira 6% tina massa serat katun.

3.3 Pangaruh kaayaan éterifikasi dina produk WRV

Kaayaan ékspérimén nyaéta: konsentrasi alkali 40%; volume alkali 20ml; étanol mutlak 20ml; cross-linking agén dosage 0,06g; alkalisasi 90 mnt.

Ti rumus réaksi kimiawi, rasio alkali-éter (NaOH: CICH2-COOH) kedah 2: 1, tapi jumlah sabenerna alkali dipaké leuwih gede dibandingkeun rasio ieu, sabab konsentrasi alkali bébas tangtu kudu dijamin dina sistem réaksi. , sabab: tangtu Konsentrasi basa bébas anu leuwih luhur kondusif pikeun réngséna réaksi alkalisasi; réaksi cross-linking kudu dilaksanakeun dina kaayaan basa; sababaraha réaksi samping meakeun alkali. Sanajan kitu, lamun jumlah alkali ditambahkeun teuing, serat alkali bakal didegradasi serius, sarta dina waktos anu sareng, efisiensi agén éterifikasi bakal ngurangan. Ékspérimén nunjukkeun yén babandingan alkali sareng éter sakitar 2,5: 1.

3.4 Pangaruh jumlah pangleyur

Kaayaan ékspérimén nyaéta: konsentrasi alkali 40%; dosis alkali 20 ml; babandingan alkali-éter 2,5: 1; cross-linking agén dosage 0,06g, alkaliization 90min.

The pangleyur étanol anhidrat muterkeun peran dispersing, homogenizing sarta ngajaga kaayaan slurry tina sistem, nu mangpaat pikeun bubarkeun sarta mindahkeun panas dileupaskeun salila formasi selulosa alkali, sarta bisa ngurangan réaksi hidrolisis tina selulosa alkali, kukituna meunangkeun seragam. selulosa . Sanajan kitu, lamun jumlah alkohol ditambahkeun teuing, nu alkali jeung natrium monochloroacetate bakal leyur di jerona, konsentrasi réaktan bakal ngurangan, laju réaksi bakal turun, sarta ogé bakal boga pangaruh ngarugikeun kana crosslinking saterusna. Lamun jumlah étanol mutlak 20ml, nilai WRV badag.

Kasimpulanna, kaayaan anu paling cocog pikeun nyiapkeun résin superabsorbent tina katun nyerep alkalized sareng selulosa karboksimétil étherified dipatalikeun ku N, N-methylenebisacrylamide nyaéta: konsentrasi alkali 40%, 20ml cai sareng étanol bébas pangleyur, babandingan alkali sareng éter. nyaeta 2,5: 1, sarta dosage agén crosslinking nyaéta 0,06g (6% tina jumlah linters katun).