Sellýuloza efirinde eterifikasiýa reaksiýasy

Sellýulozanyň eterifikasiýa işjeňligi degişlilikde hamyrlaýjy maşyn we garyjy reaktor arkaly öwrenildi we gidroksietil sellýuloza we karboksimetil sellýuloza degişlilikde hloroetanol we monohloroasetik kislota tarapyndan taýýarlandy. Netijeler, sellýulozanyň eterifikasiýa reaksiýasynyň ýokary güýçli agitasiýa şertinde reaktory garyşdyrmak arkaly amala aşyrylandygyny görkezdi. Sellýulozanyň gowy efirleşme reaktiwligi bar, bu eterifikasiýa netijeliligini ýokarlandyrmakda we suwly erginde önümiň ýeňil geçirişini ýokarlandyrmakda ýuwujy usuldan has gowudyr.) Şonuň üçin reaksiýa prosesiniň täsir ediji intensiwligini ýokarlandyrmak, birmeňzeş sellýuloza eterifikasiýasynyň ornuny tutmagyň iň gowy usulydyr. önümleri.

Açar sözler:eterifikasiýa reaksiýasy; Sellýuloza;Gidroksietil sellýuloza; Karboksimetil sellýuloza

Arassalanan pagta sellýuloza efir önümleriniň ösüşinde çözüji usul giňden ulanylýar we reaksiýa enjamy hökmünde ýugrulan maşyn ulanylýar. Şeýle-de bolsa, pagta sellýuloza esasan molekulalaryň tertipli we ýakyn ýerleşdirilen kristal sebitlerinden durýar. Hamyrma enjamy reaksiýa enjamy hökmünde ulanylanda, hamyrma maşynynyň ýugrulan goly reaksiýa wagtynda haýal bolýar we efirleýji serişdäniň sellýulozanyň dürli gatlaklaryna girmegine garşylygy uly we tizligi haýal, netijede uzak reaksiýa wagty, tarapyň ýokary bölegi bolýar sellýuloza molekulýar zynjyrlarynda ornuny tutýan toparlaryň reaksiýalary we deň däl paýlanyşy.

Adatça sellýulozanyň eterifikasiýa reaksiýasy daşarda we içerde birmeňzeş reaksiýa. Daşarky dinamiki hereket ýok bolsa, efirleýji serişde sellýulozanyň kristallaşma zonasyna girmek kyn. Arassalanan pagtanyň öňüni almak arkaly (arassalanan pagtanyň ýüzüni ýokarlandyrmak üçin fiziki usullary ulanmak), şol bir wagtyň özünde reaksiýa enjamlary üçin garyjy reaktor bilen, çalt garyjy eterifikasiýa reaksiýasyny ulanyp, pikirlenişe görä, sellýuloza güýçli çişip biler, çişip biler sellýuloza amorf meýdany we kristallaşma meýdany yzygiderli bolýar, reaksiýa işjeňligini gowulandyrýar. Geterogen eterifikasiýa reaksiýa ulgamynda sellýuloza efiriniň ornuny tutýanlaryň birmeňzeş paýlanyşy, daşarky gyjyndyryjy güýji artdyrmak arkaly gazanylyp bilner. Şeýlelik bilen, reaksiýa enjamy hökmünde garylan görnüşli reaksiýa çäýnegi bilen ýokary hilli sellýuloza efirleýiş önümlerini ösdürmek biziň ýurdumyzyň geljekdäki ösüş ugry bolar.

1. Synag bölümi

1.1 Synag üçin arassalanan pagta sellýuloza çig maly

Synagda ulanylýan dürli reaksiýa enjamlaryna görä, pagta sellýulozasynyň öňüni alyş usullary başga. Haçanda reaksiýa enjamy hökmünde ulanylanda, öňüni alyş usullary hem başga bolýar. Haçanda reaksiýa enjamy hökmünde ulanylanda, arassalanan pagta sellýulozasynyň kristallylygy 43,9%, arassalanan pagta sellýulozasynyň ortaça uzynlygy 15 ~ 20mm. Arassalanan pagta sellýulozasynyň kristallygy 32,3%, arassalanan pagta sellýulozasynyň ortaça uzynlygy reaksiýa enjamy hökmünde ulanylanda 1 mm-den azdyr.

1.2 Karboksimetil sellýulozanyň we gidroksietil sellýulozanyň ösüşi

Karboksimetil sellýulozany we gidroksietil sellýulozany taýýarlamak 2L ýuwujyny reaksiýa enjamy (reaksiýanyň ortaça tizligi 50r / min) we reaksiýa enjamy hökmünde 2L garyjy reaktor (reaksiýa wagtynda ortaça tizlik 500r / min) ulanmak arkaly amala aşyrylyp bilner.

Reaksiýa wagtynda ähli çig mal berk mukdar reaksiýasyndan alynýar. Reaksiýadan alnan önüm w = 95% etanol bilen ýuwulýar we 60 ℃ we 0,005mpa negatiw basyşda 24 sagat wakuum bilen guradylýar. Alnan nusganyň çyglylygy w = 2,7% ± 0,3%, derňew üçin önümiň nusgasy kül düzümi w <0,2% bolýança ýuwulýar.

Reaksiýa enjamlary hökmünde ýugrulan maşynyň taýýarlyk ädimleri aşakdakylar:

Eterifikasiýa reaksiýasy → önümi ýuwmak → guratmak, grated granulasiýa → gaplamak hamyrda ýerine ýetirilýär.

Reaktory reaksiýa enjamlary hökmünde garyşdyrmagyň taýýarlyk ädimleri aşakdakylar:

Eterifikasiýa reaksiýasy → önümi ýuwmak, guratmak we granulasiýa → gaplamak garylan reaktorda amala aşyrylýar.

Düwürijiniň pes reaksiýa netijeliligini, guradyş we üweýiş granulýasiýa aýratynlyklaryny taýýarlamak üçin reaksiýa enjamlary hökmünde ulanylýandygyny we üweýiş prosesinde önümiň hili ep-esli peseljekdigini görmek bolýar.

Reaksiýa enjamlary hökmünde garylan reaktor bilen taýýarlyk işiniň aýratynlyklary aşakdakylardyr: ýokary reaksiýa netijeliligi, önüm granulýasiýasy guradyş we üwemek adaty granulasiýa usulyny kabul etmeýär we guratmak we granulasiýa prosesi şol bir wagtda amala aşyrylýar. ýuwlandan soň ýuwulmadyk önümler, guradyş we granulasiýa prosesinde önümiň hili üýtgemez.

1.3 Rentgen difraksiýa derňewi

Rentgen difraksiýa derňewi Rigaku D / max-3A rentgen diffraktometri, grafit monohromator, le Burç 8 ° ~ 30 °, CuKα şöhlesi, turba basyşy we turba akymy 30kV we 30mA boldy.

1.4 Infragyzyl spektr derňewi

Spektr-2000PE FTIR infragyzyl spektrometr infragyzyl spektr derňewi üçin ulanyldy. Infragyzyl spektr derňewi üçin ähli nusgalaryň agramy 0,0020 gr. Bu nusgalar degişlilikde 0.1600g KBr bilen garyndy we soňra basyldy (galyňlygy <0.8mm) we analiz edildi.

1.5 Geçirijini kesgitlemek

Geçiriş 721 spektrofotometr bilen tapyldy. CMC ergini w = w1% 590nm tolkun uzynlygynda 1 sm kolorimetriki tabaga goýuldy.

1.6 Çalyşmagy kesgitlemegiň derejesi

Gidroksietil sellýulozanyň HEC çalyşma derejesi adaty himiki derňew usuly bilen ölçenildi. Principleörelge, HI gidroiodat bilen 123 at derejesinde dargap biljekdigi we HEC-iň ornuny tutýan derejesi, öndürilen etilen we etilen ýody çüýrän maddalary ölçemek arkaly belli bolup biler. Gidroksimetil sellýulozanyň ornuny tutmak derejesi adaty himiki derňew usullary bilen hem synagdan geçirilip bilner.

2. Netijeler we çekişme

Bu ýerde iki görnüşli reaksiýa çäýnegi ulanylýar: biri reaksiýa enjamy hökmünde ýuwulýan maşyn, beýlekisi reaksiýa enjamy hökmünde garyjy görnüşli reaksiýa çäýnegi, birmeňzeş reaksiýa ulgamynda, aşgazan ýagdaýy we alkogolly suw çözüji ulgamda, arassalanan pagta sellýulozasynyň eterifikasiýa reaksiýasy öwrenilýär. Şolaryň arasynda reaksiýa enjamlary hökmünde ýugrulan maşynyň tehnologiki aýratynlyklary şulardan ybarat: Reaksiýada, ýugrulan goluň tizligi haýal, reaksiýanyň wagty uzyn, gapdal reaksiýalaryň paýy ýokary, efirleýji serişdäniň ulanylyş derejesi pes we efir reaksiýasynda topar paýlanyşynyň ornuny tutýan birmeňzeşligi pes. Gözleg prosesi diňe dar reaksiýa şertleri bilen çäklendirilip bilner. Mundan başga-da, esasy reaksiýa şertleriniň sazlanylyşy we dolandyrylmagy (hammam gatnaşygy, aşgazan konsentrasiýasy, ýugrulan maşynyň tizligi ýaly) gaty pes. Eterifikasiýa reaksiýasynyň takmynan birmeňzeşligini gazanmak we eterifikasiýa reaksiýasynyň köpçülikleýin geçirilmegini we aralaşmagyny öwrenmek kyn. Reaksiýa enjamy hökmünde garyjy reaktoryň proses aýratynlyklary: reaksiýada çalt hereketlendiriji tizlik, çalt reaksiýa tizligi, efirleýji serişdäniň ýokary ulanylyş tizligi, efirleýji ornuny tutýanlaryň birmeňzeş paýlanyşy, sazlanylýan we dolandyrylýan esasy reaksiýa şertleri.

Karboksimetil sellýuloza CMC degişlilikde ýuwujy reaksiýa enjamlary we garyjy reaktor reaksiýa enjamlary tarapyndan taýýarlandy. Hamyr ýuwujy reaksiýa enjamy hökmünde ulanylanda, garyşdyryjy intensiwligi pesdi we ortaça aýlanma tizligi 50r / min. Garyjy reaktor reaksiýa enjamy hökmünde ulanylanda, gyjyndyrma intensiwligi ýokarydy we ortaça aýlanma tizligi 500r / min. Monohloroasetik kislotanyň sellýuloza monosakaridine bolan gatnaşygy 1: 5: 1 bolanda, reaksiýanyň wagty 68 at-da 1,5h boldy. Hamyrma maşynlary bilen alnan CMC-iň ýeňil geçirijiligi 98.02%, hloroasetik kislotanyň efirleýji serişdesinde CM-iň gowy geçirijiligi sebäpli eterifikasiýa netijeliligi 72% boldy. Garyjy reaktor reaksiýa enjamlary hökmünde ulanylanda, efirleýji serişdäniň geçirijiligi has gowy boldy, CMC-iň geçirijiligi 99.56%, efirleýji reaksiýanyň netijeliligi 81% -e çenli ýokarlandy.

Gidroksietil sellýuloza HEC, reaksiýa enjamy hökmünde hamyrlaýjy we garyjy reaktor bilen taýýarlandy. Düwürtik reaksiýa enjamy hökmünde ulanylanda, hloroetil spirtini efirleýji serişdäniň geçirijiligi pes bolanda we hloroetanolyň sellýuloza monosakaridine bolan gatnaşygy 3: 1-den 4h üçin 3: 1 bolanda efirleýji serişdäniň reaksiýa netijeliligi 47% boldy we suwuň erginligi pesdi. . Diňe hloroetanolyň sellýuloza monosakaridlerine bolan gatnaşygy 6: 1 bolanda, suwda gowy erginli önümler emele gelip biler. Garyjy reaktor reaksiýa enjamy hökmünde ulanylanda, hloroetil alkogol eterifikasiýa serişdesiniň geçirijiligi 68 4 4 sagatda has gowulaşdy. Haçan-da hloroetanolyň sellýuloza monosakaridine bolan gatnaşygy 3: 1 bolanda, ýüze çykan HEC suwda has gowy çözüldi we eterifikasiýa reaksiýasynyň netijeliligi 66% -e çenli ýokarlandy.

Efirleýji serişdäniň hloroasetik kislotanyň reaksiýa netijeliligi we reaksiýa tizligi hloroetanolyňkydan has ýokarydyr we efirleýji reaksiýa enjamy hökmünde täsir ediji reaktor, efirleýiş reaksiýasynyň netijeliligini ep-esli ýokarlandyrýan ýugrujydan ep-esli artykmaçlyga eýe. CMC-iň ýokary geçirijiligi, gyjyndyryjy reaktoryň efirleýji reaksiýa enjamy hökmünde efirleşýän reaksiýanyň birmeňzeşligini ýokarlandyryp biljekdigini gytaklaýyn görkezýär. Sebäbi sellýuloza zynjyrynyň her bir glýukoza toparynyň halkasynda üç sany gidroksil topary bar we diňe güýçli çişen ýa-da erän ýagdaýynda, efirleýji agent molekulalarynyň sellýuloza gidroksil jübütleriniň hemmesi elýeterli. Sellýulozanyň eterifikasiýa reaksiýasy, adatça, sellýulozanyň kristal sebitinde daşardan içerine birmeňzeş reaksiýa bolup durýar. Sellýulozanyň kristal gurluşy daşarky güýjüň täsiri bolmazdan üýtgemän galsa, eterifikasiýa serişdesi birmeňzeş reaksiýanyň birmeňzeşligine täsir edip, kristal gurluşyna girmek kyn. Şonuň üçin, arassalanan pagtany öňünden görmek bilen (arassalanan pagtanyň aýratyn ýüzüni köpeltmek ýaly), arassalanan pagtanyň reaktiwligi gowulaşyp biler. Uly hammam gatnaşygynda (etanol / sellýuloza ýa-da izopropil alkogoly / sellýuloza we ýokary tizlikli täsir ediji reaksiýa, sebäbine görä, sellýuloza kristallaşma zonasynyň tertibi peseler, bu wagt sellýuloza güýçli çişip biler, çişip biler amorf we kristal sellýuloza zonasy yzygiderli bolýar, Şeýlelik bilen, amorf sebitiň we kristal sebitiň reaktiwligi meňzeýär.

Infragyzyl spektr derňewi we rentgen difraksiýa derňewi arkaly, sellýulozanyň eterifikasiýa reaksiýa prosesi garyjy reaktor eterifikasiýa reaksiýa enjamy hökmünde ulanylanda has aýdyň düşünilip bilner.

Bu ýerde infragyzyl spektrler we rentgen difraksiýa spektrleri derňeldi. CMC we HEC-iň efirleşme reaksiýasy ýokarda beýan edilen reaksiýa şertlerinde garylan reaktorda geçirildi.

Infragyzyl spektr derňewi, CMC we HEC-iň efir reaksiýasynyň reaksiýa wagtynyň uzalmagy bilen yzygiderli üýtgeýändigini, çalyşmagyň derejesiniň başgaçadygyny görkezýär.

Rentgen difraksiýa nagşynyň seljermesi arkaly, CMC we HEC-iň kristallylygy reaksiýa wagtynyň uzalmagy bilen nola öwrülýär, şifrlemek prosesiniň esasan aşgarlaýyş döwründe we arassalanan pagtanyň eterifikasiýa reaksiýasyndan ozal ýyladyş tapgyrynda amala aşyrylandygyny görkezýär. . Şonuň üçin arassalanan pagtanyň karboksimetil we gidroksietil eterifikasiýa reaktiwligi esasan arassalanan pagtanyň kristallygy bilen çäklenmeýär. Efirleýji serişdäniň geçirijiligi bilen baglanyşykly. CMC we HEC-iň eterifikasiýa reaksiýasynyň reaksiýa enjamy hökmünde garyjy reaktor bilen amala aşyrylandygyny görkezip bolar. Speedokary tizlik bilen garyşdyrylanda, efirleme reaksiýasyndan öň arassalanan pagtanyň işleýiş döwründe we ýyladyş tapgyrynda şifrlemek prosesi peýdalydyr we efirleýiş agentiniň sellýuloza girmegine kömek edýär, şeýle hem eterifikasiýa reaksiýasynyň netijeliligini we çalyşmagyň birmeňzeşligini ýokarlandyrýar. .

Sözümiň ahyrynda, bu gözleg, täsir ediji güýç we beýleki faktorlaryň reaksiýa prosesinde reaksiýanyň netijeliligine täsirini nygtaýar. Şonuň üçin bu gözlegiň teklibi aşakdaky sebäplere esaslanýar: Geterogen efir reaksiýa ulgamynda uly hammam gatnaşygy we ýokary täsir ediji intensiwligi we ş.m. çalyşýan topar bilen takmynan birmeňzeş sellýuloza efirini taýýarlamagyň esasy şertidir. paýlamak; Belli bir birmeňzeş efir reaksiýa ulgamynda, çalşygyň takmynan birmeňzeş paýlanyşy bolan ýokary öndürijilikli sellýuloza efirini reaksiýa enjamy hökmünde garyjy reaktory ulanmak arkaly taýýarlap bolýar, bu sellýuloza efirli suw ergininiň ýokary geçişiniň bardygyny görkezýär, bu häsiýetleri giňeltmek üçin möhüm ähmiýete eýe. we sellýuloza efiriniň funksiýalary. Hamyrma maşyn, arassalanan pagtanyň eterifikasiýa reaksiýasyny öwrenmek üçin reaksiýa enjamy hökmünde ulanylýar. Pes täsir ediji intensiwligi sebäpli, efirleşdiriji serişdäniň aralaşmagy gowy däl we gapdal reaksiýalaryň köp mukdary we eterifikasiýa çalşygynyň paýlanyşynyň pesligi ýaly käbir kemçilikleri bar.