Mwitikio wa etherification kwenye etha ya selulosi

Shughuli ya etherification ya selulosi ilichunguzwa na mashine ya kukandia na kiyeyezi cha kusisimua mtawalia, na selulosi ya hydroxyethyl na selulosi ya carboxymethyl zilitayarishwa na kloroethanol na asidi monochloroasetiki mtawalia. Matokeo yalionyesha kuwa mmenyuko wa etherification wa selulosi ulifanywa kwa kuchochea reactor chini ya hali ya msukosuko wa juu. Selulosi ina reactivity nzuri ya etherification, ambayo ni bora zaidi kuliko njia ya kukandia katika kuboresha ufanisi wa etherification na kuimarisha upitishaji mwanga wa bidhaa katika mmumunyo wa maji.) Kwa hiyo, kuboresha nguvu ya kusisimua ya mchakato wa mmenyuko ni njia bora zaidi ya kuendeleza ubadilishanaji wa selulosi ya homogeneous. bidhaa.

Maneno muhimu:mmenyuko wa etherification; Selulosi;Selulosi ya Hydroxyethyl; Selulosi ya carboxymethyl

Katika uundaji wa bidhaa za etha za selulosi ya pamba iliyosafishwa, njia ya kutengenezea hutumiwa sana na mashine ya kukandia hutumiwa kama vifaa vya kukabiliana. Hata hivyo, selulosi ya pamba inaundwa hasa na maeneo ya fuwele ambapo molekuli hupangwa kwa uzuri na kwa karibu. Wakati mashine ya kukandia inatumika kama kifaa cha kukabiliana, mkono wa kukandia wa mashine ya kukandia ni polepole wakati wa majibu, na upinzani wa wakala wa etherifying kuingia kwenye tabaka tofauti za selulosi ni kubwa na kasi ni ya polepole, na kusababisha muda mrefu wa majibu, uwiano mkubwa wa upande. athari na usambazaji usio sawa wa vikundi mbadala kwenye minyororo ya molekuli ya selulosi.

Kawaida mmenyuko wa etherification wa selulosi ni mmenyuko tofauti nje na ndani. Ikiwa hakuna hatua ya nje ya nguvu, wakala wa etherifying ni vigumu kuingia eneo la fuwele la selulosi. Na kwa njia ya matayarisho ya pamba iliyosafishwa (kama vile kutumia mbinu za kimwili ili kuongeza uso wa pamba iliyosafishwa), wakati huo huo na kuchochea Reactor kwa ajili ya vifaa vya mmenyuko, kwa kutumia haraka kuchochea etherification mmenyuko, kulingana na hoja, selulosi inaweza sana uvimbe, uvimbe. ya eneo selulosi amofasi na eneo fuwele huelekea kuwa thabiti, kuboresha shughuli mmenyuko. Usambazaji homogeneous wa vibadala vya selulosi etha katika mfumo wa mmenyuko usio tofauti wa ethari unaweza kufikiwa kwa kuongeza nguvu ya nje ya kusisimua. Kwa hivyo itakuwa mwelekeo wa maendeleo wa siku zijazo wa nchi yetu kutengeneza bidhaa za ubora wa juu za selulosi etherification na kettle ya athari ya aina iliyochochewa kama vifaa vya athari.

1. Sehemu ya majaribio

1.1 Nyenzo ghafi ya selulosi ya pamba iliyosafishwa kwa majaribio

Kulingana na vifaa tofauti vya mmenyuko vilivyotumika katika jaribio, mbinu za utayarishaji wa selulosi ya pamba ni tofauti. Wakati kikanda kinapotumiwa kama kifaa cha kukabiliana, mbinu za utayarishaji pia ni tofauti. Wakati kikanda kinapotumika kama kifaa cha kukabiliana, ung'avu wa selulosi ya pamba iliyosafishwa inayotumiwa ni 43.9%, na urefu wa wastani wa selulosi ya pamba iliyosafishwa ni 15 ~ 20mm. Ung'avu wa selulosi ya pamba iliyosafishwa ni 32.3% na urefu wa wastani wa selulosi ya pamba iliyosafishwa ni chini ya 1mm wakati kinu cha kusisimua kinapotumika kama kifaa cha kukabiliana.

1.2 Maendeleo ya selulosi ya carboxymethyl na selulosi ya hydroxyethyl

Utayarishaji wa selulosi ya carboxymethyl na selulosi ya hydroxyethyl inaweza kufanywa kwa kutumia 2L kneader kama vifaa vya majibu (kasi ya wastani wakati wa majibu ni 50r/min) na kiyeyeyusha 2L kama kifaa cha athari (kasi ya wastani wakati wa majibu ni 500r/min).

Wakati wa mmenyuko, malighafi yote yanatokana na mmenyuko mkali wa kiasi. Bidhaa iliyopatikana kutokana na majibu huoshwa na w=95% ya ethanoli, na kisha kukaushwa kwa utupu kwa saa 24 chini ya shinikizo hasi la 60℃ na 0.005mpa. Kiwango cha unyevu cha sampuli iliyopatikana ni w=2.7%±0.3%, na sampuli ya bidhaa kwa ajili ya uchambuzi huoshwa hadi maudhui ya majivu w <0.2%.

Hatua za maandalizi ya mashine ya kukandia kama vifaa vya athari ni kama ifuatavyo.

Etherification mmenyuko → kuosha bidhaa → kukausha → granulation grated → ufungaji unafanywa katika kneader.

Hatua za utayarishaji wa kinu cha kuchochea kama vifaa vya mmenyuko ni kama ifuatavyo.

Mmenyuko wa etherification → kuosha bidhaa → kukausha na granulation → ufungaji unafanywa katika reactor iliyochochewa.

Inaweza kuonekana kuwa kikanda hutumiwa kama vifaa vya majibu kwa ajili ya maandalizi ya sifa za ufanisi mdogo wa mmenyuko, kukausha na kusaga granulation hatua kwa hatua, na ubora wa bidhaa utapungua sana katika mchakato wa kusaga.

Sifa za mchakato wa utayarishaji na kinu kilichochochewa kama vifaa vya mmenyuko ni kama ifuatavyo: ufanisi mkubwa wa mmenyuko, chembechembe za bidhaa hazitumii njia ya kitamaduni ya mchakato wa kukausha na kusaga, na mchakato wa kukausha na granulation hufanywa kwa wakati mmoja. bidhaa zisizo kavu baada ya kuosha, na ubora wa bidhaa unabaki bila kubadilika katika mchakato wa kukausha na granulation.

1.3 Uchambuzi wa mgawanyiko wa X-ray

Uchambuzi wa utengano wa X-ray ulifanywa na Rigaku D/max-3A X-ray diffractometer, grafiti monochromator, Θ Angle ilikuwa 8°~30°, CuKα ray, shinikizo la bomba na mtiririko wa bomba ulikuwa 30kV na 30mA.

1.4 Uchambuzi wa wigo wa infrared

Spectrum-2000PE FTIR infrared spectrometer ilitumika kwa uchanganuzi wa wigo wa infrared. Sampuli zote za uchanganuzi wa wigo wa infrared zilikuwa na uzito wa 0.0020g. Sampuli hizi zilichanganywa na 0.1600g KBr, kwa mtiririko huo, na kisha kushinikizwa (na unene wa <0.8mm) na kuchambuliwa.

1.5 Utambuzi wa upitishaji

Usambazaji uligunduliwa na 721 spectrophotometer. Suluhisho la CMC w=w1% liliwekwa kwenye sahani ya rangi ya 1cm kwa urefu wa 590nm.

1.6 Shahada ya kugundua uingizwaji

Kiwango cha ubadilishaji wa HEC cha selulosi ya hidroxyethyl kilipimwa kwa mbinu ya kawaida ya uchanganuzi wa kemikali. Kanuni ni kwamba HEC inaweza kuoza na HI hydroiodate katika 123℃, na kiwango cha uingizwaji wa HEC kinaweza kujulikana kwa kupima vitu vilivyooza vya ethilini na iodidi ya ethilini zinazozalishwa. Kiwango cha uingizwaji wa selulosi ya hydroxymethyl pia inaweza kujaribiwa kwa njia za kawaida za uchambuzi wa kemikali.

2. Matokeo na majadiliano

Aina mbili za aaaa ya mmenyuko hutumiwa hapa: moja ni mashine ya kukandia kama vifaa vya mmenyuko, nyingine ni ya kuchochea aina ya aaaa ya mmenyuko kama vifaa vya mmenyuko, katika mfumo wa mmenyuko tofauti, hali ya alkali na mfumo wa kutengenezea maji ya pombe, majibu ya etherification ya selulosi ya pamba iliyosafishwa inasomwa. Miongoni mwao, sifa za kiteknolojia za mashine ya kukandia kama vifaa vya mmenyuko ni: Katika mmenyuko, kasi ya mkono wa kukandia ni polepole, muda wa majibu ni mrefu, uwiano wa athari za upande ni kubwa, kiwango cha matumizi ya wakala wa etherifying ni chini, na usawa wa kubadilisha usambazaji wa kikundi katika majibu ya etherizing ni duni. Mchakato wa utafiti unaweza tu kuwekewa masharti finyu kiasi ya majibu. Aidha, urekebishaji na udhibiti wa hali kuu za mmenyuko (kama vile uwiano wa kuoga, ukolezi wa alkali, kasi ya mkono wa kukandia ya mashine ya kukandia) ni duni sana. Ni vigumu kufikia ulinganifu wa takriban wa mmenyuko wa etherification na kusoma uhamishaji wa wingi na kupenya kwa mchakato wa mmenyuko wa etherification kwa kina. Vipengele vya mchakato wa kinu cha kusisimua kama vifaa vya mmenyuko ni: kasi ya kusisimua haraka katika mmenyuko, kasi ya mmenyuko wa haraka, kiwango cha juu cha matumizi ya wakala wa etherizing, usambazaji sare wa viambajengo vya etherizing, hali kuu za mmenyuko zinazoweza kubadilishwa na kudhibitiwa.

Selulosi ya Carboxymethyl CMC ilitayarishwa na vifaa vya mmenyuko vya kukandia na vifaa vya athari ya kiyeyeyuta mtawalia. Wakati kikanda kilipotumiwa kama kifaa cha kukabiliana, nguvu ya kusisimua ilikuwa ya chini na kasi ya wastani ya mzunguko ilikuwa 50r/min. Wakati kicheko cha kusisimua kilipotumika kama kifaa cha kuitikia, nguvu ya kusisimua ilikuwa ya juu na kasi ya wastani ya mzunguko ilikuwa 500r/min. Wakati uwiano wa molari wa asidi ya monochloroacetic na monosaccharide selulosi ulikuwa 1:5:1, muda wa majibu ulikuwa 1.5h kwa 68℃. Upitishaji wa mwanga wa CMC uliopatikana kwa mashine ya kukandia ulikuwa 98.02% na ufanisi wa uthibitishaji ulikuwa 72% kutokana na upenyezaji mzuri wa CM katika wakala wa kuyeyusha asidi ya kloroasetiki. Wakati kinu cha kusisimua kilipotumika kama kifaa cha kujibu, upenyezaji wa wakala wa etherifying ulikuwa bora, upitishaji wa CMC ulikuwa 99.56%, na ufanisi wa mmenyuko wa etherizing uliongezeka hadi 81%.

Selulosi ya Hydroxyethyl HEC ilitayarishwa kwa kikanda na kiyeyeyusha cha kukoroga kama kifaa cha kuitikia. Wakati kikanda kilipotumiwa kama kifaa cha athari, ufanisi wa mmenyuko wa wakala wa etherizing ulikuwa 47% na umumunyifu wa maji ulikuwa duni wakati upenyezaji wa wakala wa etherizing wa kloroethili ulikuwa duni na uwiano wa molar ya kloroethanol na monosaccharide ya selulosi ilikuwa 3:1 kwa 60 ℃ kwa saa 4. . Ni wakati tu uwiano wa molar wa kloroethanol na monosaccharides selulosi ni 6: 1, ndipo bidhaa zenye umumunyifu mzuri wa maji zinaweza kuundwa. Wakati kiyeyesha kisisimua kilipotumika kama kifaa cha kuathiri, upenyezaji wa wakala wa uimarishaji wa pombe ya kloroethili uliboreka ifikapo 68℃ kwa 4h. Wakati uwiano wa molar wa kloroethanol na monosaccharide ya selulosi ilikuwa 3: 1, HEC iliyosababisha ilikuwa na umumunyifu bora wa maji, na ufanisi wa mmenyuko wa etherification uliongezeka hadi 66%.

Ufanisi wa mmenyuko na kasi ya mwitikio wa asidi ya kloroasetiki ya kikali ya etherizing ni ya juu zaidi kuliko ile ya kloroethanol, na kiyeyeyusha kikoroga kama kifaa cha mmenyuko wa etherizing kina faida za wazi zaidi ya kikandamizaji, ambayo huboresha sana ufanisi wa mmenyuko wa etherizing. Upitishaji wa hali ya juu wa CMC pia unaonyesha kwa njia isiyo ya moja kwa moja kuwa kinu cha kusisimua kama kifaa cha athari ya etherizing kinaweza kuboresha ulinganifu wa mmenyuko wa etherizing. Hii ni kwa sababu msururu wa selulosi una vikundi vitatu vya haidroksili kwenye kila pete ya kikundi cha glukosi, na katika hali ya kuvimba sana au kuyeyushwa tu ndipo jozi za hidroksili za selulosi za molekuli za etherifying zinaweza kufikiwa. Mmenyuko wa etherification wa selulosi kwa kawaida ni mmenyuko tofauti kutoka nje hadi ndani, hasa katika eneo la fuwele la selulosi. Wakati muundo wa kioo wa selulosi inabakia intact bila athari ya nguvu ya nje, wakala etherifying ni vigumu kuingia muundo wa fuwele, na kuathiri homogeneity ya mmenyuko heterogeneous. Kwa hiyo, kwa kutayarisha pamba iliyosafishwa (kama vile kuongeza uso maalum wa pamba iliyosafishwa), reactivity ya pamba iliyosafishwa inaweza kuboreshwa. Katika uwiano mkubwa wa umwagaji (ethanol / selulosi au pombe ya isopropyl / selulosi na mmenyuko wa kasi ya kuchochea, kulingana na hoja, utaratibu wa eneo la fuwele la selulosi utapunguzwa, kwa wakati huu selulosi inaweza kuvimba sana, ili uvimbe. ya ukanda wa selulosi ya amofasi na fuwele huelekea kuwa thabiti, Kwa hiyo, reactivity ya eneo la amofasi na eneo la fuwele ni sawa.

Kwa njia ya uchanganuzi wa wigo wa infrared na uchanganuzi wa diffraction ya X-ray, mchakato wa mmenyuko wa etherification wa selulosi unaweza kueleweka kwa uwazi zaidi wakati kinu cha kusisimua kinapotumika kama kifaa cha athari ya etherification.

Hapa, taswira ya infrared na taswira ya diffraction ya X-ray ilichambuliwa. Mwitikio wa uthibitishaji wa CMC na HEC ulifanywa katika kinu kilichochochewa chini ya hali ya athari iliyoelezwa hapo juu.

Uchambuzi wa wigo wa infrared unaonyesha kuwa mmenyuko wa etheration ya CMC na HEC hubadilika mara kwa mara na ugani wa muda wa majibu, kiwango cha uingizwaji ni tofauti.

Kupitia uchanganuzi wa muundo wa mgawanyiko wa X-ray, ung'avu wa CMC na HEC huelekea sifuri pamoja na upanuzi wa muda wa majibu, ikionyesha kwamba mchakato wa uondoaji fuwele umepatikana katika hatua ya alkalization na hatua ya joto kabla ya mmenyuko wa etherification wa pamba iliyosafishwa. . Kwa hivyo, utendakazi upya wa carboxymethyl na hydroxyethyl etherification ya pamba iliyosafishwa hauzuiliwi tena hasa na ung'avu wa pamba iliyosafishwa. Inahusiana na upenyezaji wa wakala wa etherifying. Inaweza kuonyeshwa kuwa mmenyuko wa etherification wa CMC na HEC unafanywa kwa kinu cha kusisimua kama kifaa cha athari. Chini ya uchocheaji wa kasi ya juu, ni manufaa kwa mchakato wa kusawazisha pamba iliyosafishwa katika hatua ya alkalization na hatua ya joto kabla ya mmenyuko wa etherification, na husaidia wakala wa etherification kupenya ndani ya selulosi, ili kuboresha ufanisi wa mmenyuko wa etherification na usawa wa badala. .

Kwa kumalizia, utafiti huu unasisitiza ushawishi wa nguvu ya kusisimua na mambo mengine juu ya ufanisi wa majibu wakati wa mchakato wa majibu. Kwa hiyo, pendekezo la utafiti huu linatokana na sababu zifuatazo: Katika mfumo wa mmenyuko wa etheration tofauti, matumizi ya uwiano mkubwa wa kuoga na kiwango cha juu cha kuchochea, nk, ni masharti ya msingi kwa ajili ya maandalizi ya takriban homogeneous selulosi etha na kundi mbadala. usambazaji; Katika mfumo mahususi wa mmenyuko wa ethari wa hali ya juu, etha ya selulosi yenye utendaji wa juu na takriban usambazaji sare wa viambajengo inaweza kutayarishwa kwa kutumia kinu cha kusisimua kama kifaa cha kuitikia, ambayo inaonyesha kuwa mmumunyo wa maji wa selulosi etha una upitishaji wa hali ya juu, ambao ni wa umuhimu mkubwa katika kupanua sifa. na kazi za ether ya selulosi. Mashine ya kukandia hutumika kama kifaa cha kukabiliana na utafiti wa mmenyuko wa etherification wa pamba iliyosafishwa. Kwa sababu ya kiwango cha chini cha msukumo, si nzuri kwa kupenya kwa wakala wa etherification, na ina hasara fulani kama vile idadi kubwa ya athari za upande na usawa mbaya wa usambazaji wa viambatisho vya etherification.