Synthesis at Characterization ng Butane Sulfonate Cellulose Ether Water Reducer

Ang microcrystalline cellulose (MCC) na may isang tiyak na antas ng polymerization na nakuha ng acid hydrolysis ng cellulose cotton pulp ay ginamit bilang hilaw na materyal. Sa ilalim ng activation ng sodium hydroxide, na-react ito ng 1,4-butane sultone (BS) upang makakuha ng isang cellulose butyl sulfonate (SBC) water reducer na may mahusay na water solubility ay binuo. Ang istraktura ng produkto ay nailalarawan sa pamamagitan ng infrared spectroscopy (FT-IR), nuclear magnetic resonance spectroscopy (NMR), scanning electron microscopy (SEM), X-ray diffraction (XRD) at iba pang mga analytical na pamamaraan, at ang polymerization degree, raw material ratio, at ang reaksyon ng MCC ay inimbestigahan. Mga epekto ng mga kondisyon ng proseso ng sintetikong tulad ng temperatura, oras ng reaksyon, at uri ng ahente ng pagsususpinde sa pagganap ng produkto na nagpapababa ng tubig. Ang mga resulta ay nagpapakita na: kapag ang antas ng polymerization ng raw material MCC ay 45, ang mass ratio ng mga reactant ay: AGU (cellulose glucoside unit): n (NaOH): n (BS) = 1.0: 2.1: 2.2, The suspending agent ay isopropanol, ang activation time ng raw material sa room temperature ay 2 h, at ang synthesis time ng produkto ay 5 h. Kapag ang temperatura ay 80°C, ang nakuhang produkto ay may pinakamataas na antas ng pagpapalit ng mga grupo ng butanesulfonic acid, at ang produkto ay may pinakamahusay na pagganap sa pagbabawas ng tubig.

Susing salita:selulusa; selulusa butylsulfonate; ahente ng pagbabawas ng tubig; pagbabawas ng pagganap ng tubig

1、Panimula

Ang kongkretong superplasticizer ay isa sa mga kailangang-kailangan na bahagi ng modernong kongkreto. Ito ay tiyak na dahil sa hitsura ng ahente ng pagbabawas ng tubig na ang mataas na kakayahang magamit, mahusay na tibay at kahit na mataas na lakas ng kongkreto ay maaaring garantisadong. Ang kasalukuyang malawakang ginagamit na high-efficiency water reducer ay pangunahing kasama ang mga sumusunod na kategorya: naphthalene-based water reducer (SNF), sulfonated melamine resin-based water-reducer (SMF), sulfamate-based water-reducer (ASP), modified Lignosulfonate superplasticizer ( ML), at polycarboxylate superplasticizer (PC), na kasalukuyang mas aktibong sinasaliksik. Sinusuri ang proseso ng synthesis ng mga water reducer, karamihan sa mga nakaraang tradisyunal na condensate water reducer ay gumagamit ng formaldehyde na may malakas na masangsang na amoy bilang hilaw na materyal para sa polycondensation reaction, at ang proseso ng sulfonation ay karaniwang isinasagawa gamit ang mataas na corrosive fuming sulfuric acid o concentrated sulfuric acid. Ito ay hindi maiiwasang magdulot ng masamang epekto sa mga manggagawa at sa nakapaligid na kapaligiran, at bubuo din ng malaking halaga ng nalalabi sa basura at likidong basura, na hindi nakakatulong sa napapanatiling pag-unlad; gayunpaman, kahit na ang polycarboxylate water reducers ay may mga pakinabang ng maliit na pagkawala ng kongkreto sa paglipas ng panahon, mababang dosis, mahusay na daloy Ito ay may mga pakinabang ng mataas na density at walang nakakalason na mga sangkap tulad ng formaldehyde, ngunit mahirap i-promote ito sa China dahil sa mataas na presyo. Mula sa pagsusuri ng pinagmumulan ng mga hilaw na materyales, hindi mahirap hanapin na karamihan sa mga nabanggit na water reducer ay synthesize batay sa mga produktong petrochemical/by-products, habang ang petrolyo, bilang isang hindi nababagong mapagkukunan, ay lalong kakaunti at ang presyo nito ay patuloy na tumataas. Samakatuwid, kung paano gamitin ang mura at masaganang likas na renewable resources bilang hilaw na materyales upang makabuo ng mga bagong high-performance na kongkretong superplasticizer ay naging isang mahalagang direksyon ng pananaliksik para sa mga kongkretong superplasticizer.

Ang cellulose ay isang linear macromolecule na nabuo sa pamamagitan ng pagkonekta ng maraming D-glucopyranose na may β-(1-4) glycosidic bond. Mayroong tatlong pangkat ng hydroxyl sa bawat singsing na glucopyranosyl. Ang wastong paggamot ay maaaring makakuha ng isang tiyak na reaktibiti. Sa papel na ito, ginamit ang cellulose cotton pulp bilang paunang hilaw na materyal, at pagkatapos ng acid hydrolysis upang makakuha ng microcrystalline cellulose na may angkop na antas ng polymerization, ito ay isinaaktibo ng sodium hydroxide at tumugon sa 1,4-butane sultone upang maghanda ng butyl sulfonate Acid. cellulose ether superplasticizer, at ang mga salik na nakakaimpluwensya sa bawat reaksyon ay tinalakay.

2. Eksperimento

2.1 Hilaw na materyales

Cellulose cotton pulp, polymerization degree 576, Xinjiang Aoyang Technology Co., Ltd.; 1,4-butane sultone (BS), pang-industriya na grado, na ginawa ng Shanghai Jiachen Chemical Co., Ltd.; 52.5R ordinaryong Portland semento, Urumqi Ibinigay ng pabrika ng semento; China ISO standard sand, na ginawa ng Xiamen Ace Ou Standard Sand Co., Ltd.; sodium hydroxide, hydrochloric acid, isopropanol, anhydrous methanol, ethyl acetate, n-butanol, petroleum ether, atbp., ay puro analytically, available sa komersyo.

2.2 Eksperimental na paraan

Timbangin ang isang tiyak na halaga ng cotton pulp at gilingin ito ng maayos, ilagay ito sa isang bote na may tatlong leeg, magdagdag ng isang tiyak na konsentrasyon ng dilute hydrochloric acid, pukawin upang magpainit at mag-hydrolyze para sa isang tiyak na tagal ng panahon, palamig sa temperatura ng silid, salain, hugasan ng tubig hanggang neutral, at i-vacuum ang tuyo sa 50°C para makuha Pagkatapos magkaroon ng microcrystalline cellulose na hilaw na materyales na may iba't ibang antas ng polymerization, sukatin ang kanilang antas ng polymerization ayon sa literatura, ilagay ito sa isang tatlong-leeg na bote ng reaksyon, suspindihin ito gamit ang isang suspending agent ng 10 beses ang masa nito, magdagdag ng isang tiyak na halaga ng sodium hydroxide aqueous solution sa ilalim ng pagpapakilos, Haluin at i-activate sa temperatura ng kuwarto para sa isang tiyak na tagal ng panahon, idagdag ang kinakalkula na halaga ng 1,4-butane sultone (BS), magpainit sa temperatura ng reaksyon, tumugon sa pare-parehong temperatura para sa isang tiyak na tagal ng panahon, palamigin ang produkto sa temperatura ng silid, at makuha ang krudo na produkto sa pamamagitan ng pagsala ng higop. Banlawan ng tubig at methanol nang 3 beses, at salain gamit ang pagsipsip upang makuha ang huling produkto, katulad ng cellulose butylsulfonate water reducer (SBC).

2.3 Pagsusuri at paglalarawan ng produkto

2.3.1 Pagpapasiya ng nilalaman ng asupre ng produkto at pagkalkula ng antas ng pagpapalit

Ang FLASHEA-PE2400 elemental analyzer ay ginamit upang magsagawa ng elemental analysis sa pinatuyong cellulose butyl sulfonate water reducer product upang matukoy ang sulfur content.

2.3.2 Pagpapasiya ng pagkalikido ng mortar

Sinusukat ayon sa 6.5 sa GB8076-2008. Ibig sabihin, sukatin muna ang tubig/semento/karaniwang pinaghalong buhangin sa NLD-3 cement mortar fluidity tester kapag ang expansion diameter ay (180±2)mm. semento, ang sinusukat na benchmark na pagkonsumo ng tubig ay 230g), at pagkatapos ay magdagdag ng water reducing agent na ang mass ay 1% ng masa ng semento sa tubig, ayon sa cement/water reducing agent/standard water/standard sand=450g/4.5g/ 230 g/ Ang ratio ng 1350 g ay inilalagay sa isang JJ-5 cement mortar mixer at hinalo nang pantay-pantay, at ang pinalawak na diameter ng mortar sa mortar fluidity tester ay sinusukat, na siyang sinusukat na mortar fluidity.

2.3.3 Katangian ng Produkto

Ang sample ay nailalarawan sa pamamagitan ng FT-IR gamit ang EQUINOX 55 type Fourier transform infrared spectrometer ng Bruker Company; ang H NMR spectrum ng sample ay nailalarawan sa pamamagitan ng INOVA ZAB-HS plow superconducting nuclear magnetic resonance instrument ng Varian Company; Ang morpolohiya ng produkto ay sinusunod sa ilalim ng mikroskopyo; Ang pagsusuri ng XRD ay isinagawa sa sample sa pamamagitan ng paggamit ng isang X-ray diffractometer ng MAC Company M18XHF22-SRA.

3. Mga resulta at talakayan

3.1 Mga resulta ng characterization

3.1.1 Mga resulta ng paglalarawan ng FT-IR

Ang pagsusuri ng infrared ay isinagawa sa hilaw na materyal na microcrystalline cellulose na may antas ng polymerization Dp=45 at ang produktong SBC na synthesize mula sa hilaw na materyal na ito. Dahil ang mga taluktok ng pagsipsip ng SC at SH ay napakahina, hindi sila angkop para sa pagkakakilanlan, habang ang S=O ay may malakas na rurok ng pagsipsip. Samakatuwid, kung mayroong pangkat ng sulfonic acid sa molekular na istraktura ay maaaring matukoy sa pamamagitan ng pagkumpirma ng pagkakaroon ng S=O peak. Malinaw, sa cellulose spectrum, mayroong isang malakas na pagsipsip na peak sa isang wave number na 3344 cm-1, na kung saan ay maiugnay sa hydroxyl stretching vibration peak sa cellulose; ang mas malakas na absorption peak sa wave number na 2923 cm-1 ay ang stretching vibration peak ng methylene (-CH2). Vibration peak; ang serye ng mga banda na binubuo ng 1031, 1051, 1114, at 1165cm-1 ay sumasalamin sa absorption peak ng hydroxyl stretching vibration at ang absorption peak ng ether bond (COC) bending vibration; ang wave number na 1646cm-1 ay sumasalamin sa hydrogen na nabuo ng hydroxyl at libreng tubig Ang peak ng pagsipsip ng bono; ang banda ng 1432~1318cm-1 ay sumasalamin sa pagkakaroon ng selulusa na kristal na istraktura. Sa IR spectrum ng SBC, humihina ang intensity ng banda 1432~1318cm-1; habang ang intensity ng absorption peak sa 1653 cm-1 ay tumataas, na nagpapahiwatig na ang kakayahang bumuo ng mga hydrogen bond ay pinalakas; 1040, 605cm-1 ay lumilitaw na mas malakas na Absorption peak, at ang dalawang ito ay hindi makikita sa infrared spectrum ng cellulose, ang una ay ang katangian ng absorption peak ng S=O bond, at ang huli ay ang characteristic absorption peak ng SO bond. Batay sa pagsusuri sa itaas, makikita na pagkatapos ng etherification reaction ng cellulose, mayroong mga grupo ng sulfonic acid sa molecular chain nito.

3.1.2 Mga resulta ng paglalarawan ng H NMR

Ang H NMR spectrum ng cellulose butyl sulfonate ay makikita: sa loob ng γ=1.74~2.92 ay ang hydrogen proton chemical shift ng cyclobutyl, at sa loob ng γ=3.33~4.52 ay ang cellulose anhydroglucose unit Ang chemical shift ng oxygen proton sa γ=4.52 Ang ~6 ay ang chemical shift ng methylene proton sa butylsulfonic acid group na konektado sa oxygen, at walang peak sa γ=6~7, na nagpapahiwatig na ang produkto ay hindi Iba pang mga proton ang umiiral.

3.1.3 Mga resulta ng paglalarawan ng SEM

Pagmamasid ng SEM ng cellulose cotton pulp, microcrystalline cellulose at product cellulose butylsulfonate. Sa pamamagitan ng pagsusuri sa mga resulta ng pagsusuri ng SEM ng cellulose cotton pulp, microcrystalline cellulose at ang product cellulose butanesulfonate (SBC), natuklasan na ang microcrystalline cellulose na nakuha pagkatapos ng hydrolysis na may HCL ay maaaring makabuluhang baguhin ang istraktura ng mga fibers ng cellulose. Ang fibrous na istraktura ay nawasak, at nakuha ang mga pinong agglomerated na mga particle ng selulusa. Ang SBC na nakuha sa pamamagitan ng karagdagang pagtugon sa BS ay walang fibrous na istraktura at karaniwang nabago sa isang amorphous na istraktura, na kapaki-pakinabang sa paglusaw nito sa tubig.

3.1.4 Mga resulta ng paglalarawan ng XRD

Ang crystallinity ng cellulose at ang mga derivatives nito ay tumutukoy sa porsyento ng crystalline na rehiyon na nabuo ng cellulose unit structure sa kabuuan. Kapag ang selulusa at ang mga derivative nito ay sumasailalim sa isang kemikal na reaksyon, ang mga bono ng hydrogen sa molekula at sa pagitan ng mga molekula ay nawasak, at ang mala-kristal na rehiyon ay magiging isang amorphous na rehiyon, sa gayon ay binabawasan ang pagkakristal. Samakatuwid, ang pagbabago sa crystallinity bago at pagkatapos ng reaksyon ay isang sukatan ng selulusa Isa sa mga pamantayan upang lumahok sa tugon o hindi. Ang pagsusuri ng XRD ay isinagawa sa microcrystalline cellulose at ang product cellulose butanesulfonate. Ito ay makikita sa pamamagitan ng paghahambing na pagkatapos ng etherification, ang crystallinity ay nagbabago sa panimula, at ang produkto ay ganap na nabago sa isang amorphous na istraktura, upang ito ay matunaw sa tubig.

3.2 Ang epekto ng antas ng polimerisasyon ng mga hilaw na materyales sa pagpapababa ng tubig sa pagganap ng produkto

Ang pagkalikido ng mortar ay direktang sumasalamin sa pagpapababa ng tubig sa pagganap ng produkto, at ang sulfur na nilalaman ng produkto ay isa sa pinakamahalagang salik na nakakaapekto sa pagkalikido ng mortar. Ang pagkalikido ng mortar ay sumusukat sa pagpapababa ng tubig sa pagganap ng produkto.

Matapos baguhin ang mga kondisyon ng reaksyon ng hydrolysis upang ihanda ang MCC na may iba't ibang antas ng polymerization, ayon sa pamamaraan sa itaas, pumili ng isang tiyak na proseso ng synthesis upang ihanda ang mga produkto ng SBC, sukatin ang nilalaman ng asupre upang makalkula ang antas ng pagpapalit ng produkto, at idagdag ang mga produkto ng SBC sa tubig /semento/karaniwang sistema ng paghahalo ng buhangin Sukatin ang pagkalikido ng mortar.

Makikita mula sa mga eksperimentong resulta na sa loob ng hanay ng pananaliksik, kapag mataas ang polymerization degree ng microcrystalline cellulose raw material, mababa ang sulfur content (substitution degree) ng produkto at ang fluidity ng mortar. Ito ay dahil: ang molekular na bigat ng hilaw na materyal ay maliit, na nakakatulong sa pare-parehong paghahalo ng hilaw na materyal At ang pagtagos ng etherification agent, at sa gayon ay nagpapabuti sa antas ng etherification ng produkto. Gayunpaman, ang rate ng pagbabawas ng tubig ng produkto ay hindi tumataas sa isang tuwid na linya na may pagbaba ng antas ng polimerisasyon ng mga hilaw na materyales. Ang mga eksperimentong resulta ay nagpapakita na ang mortar fluidity ng cement mortar mixture na hinaluan ng SBC na inihanda sa pamamagitan ng paggamit ng microcrystalline cellulose na may antas ng polymerization Dp<96 (molecular weight<15552) ay mas malaki sa 180 mm (na mas malaki kaysa sa walang water reducer) . benchmark fluidity), na nagpapahiwatig na ang SBC ay maaaring ihanda sa pamamagitan ng paggamit ng selulusa na may molekular na timbang na mas mababa sa 15552, at isang tiyak na rate ng pagbabawas ng tubig ay maaaring makuha; Ang SBC ay inihanda sa pamamagitan ng paggamit ng microcrystalline cellulose na may antas ng polymerization na 45 (molecular weight: 7290), at idinagdag sa kongkretong pinaghalong , ang sinusukat na pagkalikido ng mortar ay ang pinakamalaking, kaya itinuturing na ang selulusa na may antas ng polymerization ng tungkol sa 45 ay pinaka-angkop para sa paghahanda ng SBC; kapag ang antas ng polymerization ng mga hilaw na materyales ay mas malaki kaysa sa 45, ang pagkalikido ng mortar ay unti-unting bumababa, na nangangahulugang bumababa ang rate ng pagbabawas ng tubig. Ito ay dahil kapag malaki ang molecular weight, sa isang banda, tataas ang lagkit ng mixture system, ang dispersion uniformity ng semento ay masisira, at ang dispersion sa kongkreto ay magiging mabagal, na makakaapekto sa dispersion effect; sa kabilang banda, kapag ang molecular weight ay malaki, Ang mga macromolecules ng superplasticizer ay nasa random coil conformation, na medyo mahirap i-adsorb sa ibabaw ng mga particle ng semento. Ngunit kapag ang antas ng polimerisasyon ng hilaw na materyal ay mas mababa sa 45, bagaman ang nilalaman ng asupre (substitution degree) ng produkto ay medyo malaki, ang pagkalikido ng pinaghalong mortar ay nagsisimula ring bumaba, ngunit ang pagbaba ay napakaliit. Ang dahilan ay kapag ang molekular na timbang ng ahente ng pagbabawas ng tubig ay maliit, kahit na ang pagsasabog ng molekular ay madali at may mahusay na pagkabasa, ang kabilisan ng adsorption ng molekula ay mas malaki kaysa sa molekula, at ang kadena ng transportasyon ng tubig ay napakaikli, at ang alitan sa pagitan ng mga particle ay malaki, na nakakapinsala sa kongkreto. Ang dispersion effect ay hindi kasing ganda ng water reducer na may mas malaking molekular na timbang. Samakatuwid, napakahalaga na maayos na kontrolin ang molekular na timbang ng mukha ng baboy (cellulose segment) upang mapabuti ang pagganap ng water reducer.

3.3 Ang epekto ng mga kondisyon ng reaksyon sa pagpapababa ng tubig na pagganap ng produkto

Napag-alaman sa pamamagitan ng mga eksperimento na bilang karagdagan sa antas ng polymerization ng MCC, ang ratio ng mga reactant, temperatura ng reaksyon, pag-activate ng mga hilaw na materyales, oras ng synthesis ng produkto, at uri ng ahente ng pagsususpinde ay lahat ay nakakaapekto sa pagpapababa ng tubig sa pagganap ng produkto.

3.3.1 Reactant ratio

(1) Ang dosis ng BS

Sa ilalim ng mga kondisyon na tinutukoy ng iba pang mga parameter ng proseso (ang antas ng polymerization ng MCC ay 45, n(MCC): n(NaOH)=1:2.1, ang suspending agent ay isopropanol, ang activation time ng cellulose sa room temperature ay 2h, ang synthesis temperatura ay 80°C, at ang synthesis oras 5h), upang siyasatin ang epekto ng halaga ng etherification ahente 1,4-butane sultone (BS) sa antas ng pagpapalit ng butanesulfonic acid group ng produkto at ang pagkalikido ng mortar.

Ito ay makikita na habang ang dami ng BS ay tumataas, ang antas ng pagpapalit ng butanesulfonic acid group at ang pagkalikido ng mortar ay tumaas nang malaki. Kapag ang ratio ng BS sa MCC ay umabot sa 2.2:1, ang fluidity ng DS at ang mortar ay umabot sa maximum. halaga, ito ay itinuturing na ang pagganap ng pagbabawas ng tubig ay ang pinakamahusay sa oras na ito. Ang halaga ng BS ay patuloy na tumaas, at ang parehong antas ng pagpapalit at ang pagkalikido ng mortar ay nagsimulang bumaba. Ito ay dahil kapag ang BS ay labis, ang BS ay tutugon sa NaOH upang makabuo ng HO-(CH2)4SO3Na. Samakatuwid, pinipili ng papel na ito ang pinakamainam na ratio ng materyal ng BS sa MCC bilang 2.2:1.

(2) Ang dosis ng NaOH

Sa ilalim ng mga kondisyon na tinutukoy ng iba pang mga parameter ng proseso (ang antas ng polymerization ng MCC ay 45, n(BS):n(MCC)=2.2:1. Ang suspending agent ay isopropanol, ang activation time ng cellulose sa room temperature ay 2h, ang temperatura ng synthesis ay 80°C, at ang oras ng synthesis 5h), upang siyasatin ang epekto ng dami ng sodium hydroxide sa antas ng pagpapalit ng butanesulfonic acid group sa produkto at ang pagkalikido ng mortar.

Makikita na, sa pagtaas ng halaga ng pagbawas, ang antas ng pagpapalit ng SBC ay mabilis na tumataas, at nagsisimulang bumaba pagkatapos maabot ang pinakamataas na halaga. Ito ay dahil, kapag ang nilalaman ng NaOH ay mataas, mayroong masyadong maraming mga libreng base sa system, at ang posibilidad ng mga side reaction ay tumataas, na nagreresulta sa mas maraming etherification agent (BS) na lumalahok sa mga side reaction, at sa gayon ay binabawasan ang antas ng pagpapalit ng sulfonic. mga grupo ng acid sa produkto. Sa isang mas mataas na temperatura, ang pagkakaroon ng masyadong maraming NaOH ay magpapasama din sa selulusa, at ang pagpapababa ng tubig na pagganap ng produkto ay maaapektuhan sa mas mababang antas ng polimerisasyon. Ayon sa mga eksperimentong resulta, kapag ang molar ratio ng NaOH sa MCC ay humigit-kumulang 2.1, ang antas ng pagpapalit ay ang pinakamalaking, kaya tinutukoy ng papel na ito na ang molar ratio ng NaOH sa MCC ay 2.1:1.0.

3.3.2 Epekto ng temperatura ng reaksyon sa pagganap ng pagbabawas ng tubig ng produkto

Sa ilalim ng mga kondisyon na tinutukoy ng iba pang mga parameter ng proseso (ang antas ng polymerization ng MCC ay 45, n(MCC):n(NaOH):n(BS)=1:2.1:2.2, ang suspending agent ay isopropanol, at ang activation time ng Ang selulusa sa temperatura ng silid ay 2h Oras 5h), ang impluwensya ng temperatura ng reaksyon ng synthesis sa antas ng pagpapalit ng mga grupo ng butanesulfonic acid sa produkto.

Makikita na habang tumataas ang temperatura ng reaksyon, unti-unting tumataas ang antas ng pagpapalit ng sulfonic acid na DS ng SBC, ngunit kapag ang temperatura ng reaksyon ay lumampas sa 80 °C, nagpapakita ang DS ng pababang takbo. Ang reaksyon ng etherification sa pagitan ng 1,4-butane sultone at cellulose ay isang endothermic na reaksyon, at ang pagtaas ng temperatura ng reaksyon ay kapaki-pakinabang sa reaksyon sa pagitan ng etherifying agent at cellulose hydroxyl group, ngunit sa pagtaas ng temperatura, ang epekto ng NaOH at cellulose ay unti-unting tumataas. . Ito ay nagiging malakas, na nagiging sanhi ng pagkabulok at pagbagsak ng selulusa, na nagreresulta sa pagbaba sa bigat ng molekular ng selulusa at ang pagbuo ng maliliit na molekular na asukal. Ang reaksyon ng mga maliliit na molekula na may mga etherifying agent ay medyo madali, at mas maraming etherifying agent ang gagamitin, na makakaapekto sa antas ng pagpapalit ng produkto. Samakatuwid, isinasaalang-alang ng thesis na ito na ang pinaka-angkop na temperatura ng reaksyon para sa reaksyon ng etherification ng BS at cellulose ay 80 ℃.

3.3.3 Epekto ng oras ng reaksyon sa pagganap ng pagbabawas ng tubig ng produkto

Ang oras ng reaksyon ay nahahati sa pag-activate ng temperatura ng silid ng mga hilaw na materyales at patuloy na oras ng synthesis ng temperatura ng mga produkto.

(1) Oras ng pag-activate sa temperatura ng silid ng mga hilaw na materyales

Sa ilalim ng pinakamainam na kondisyon ng proseso sa itaas (MCC degree ng polymerization ay 45, n(MCC):n(NaOH):n(BS)=1:2.1:2.2, ang suspending agent ay isopropanol, synthesis reaction temperature ay 80°C, ang produkto Constant temperatura synthesis time 5h), siyasatin ang impluwensya ng room temperature activation time sa antas ng pagpapalit ng produkto butanesulfonic acid group.

Makikita na ang antas ng pagpapalit ng butanesulfonic acid group ng produkto na SBC ay tumataas muna at pagkatapos ay bumababa sa pagpapahaba ng oras ng pag-activate. Ang dahilan ng pagsusuri ay maaaring sa pagtaas ng oras ng pagkilos ng NaOH, ang pagkasira ng selulusa ay seryoso. Bawasan ang molekular na timbang ng selulusa upang makabuo ng maliliit na molekular na asukal. Ang reaksyon ng mga maliliit na molekula na may mga etherifying agent ay medyo madali, at mas maraming etherifying agent ang gagamitin, na makakaapekto sa antas ng pagpapalit ng produkto. Samakatuwid, isinasaalang-alang ng papel na ito na ang oras ng pag-activate ng temperatura ng silid ng mga hilaw na materyales ay 2h.

(2) Oras ng synthesis ng produkto

Sa ilalim ng pinakamainam na kondisyon ng proseso sa itaas, ang epekto ng activation time sa room temperature sa antas ng pagpapalit ng butanesulfonic acid group ng produkto ay inimbestigahan. Makikita na sa pagpapahaba ng oras ng reaksyon, ang antas ng pagpapalit ay unang tumataas, ngunit kapag ang oras ng reaksyon ay umabot sa 5h, ang DS ay nagpapakita ng pababang takbo. Ito ay nauugnay sa libreng base na naroroon sa reaksyon ng etherification ng selulusa. Sa mas mataas na temperatura, ang pagpapahaba ng oras ng reaksyon ay humahantong sa isang pagtaas sa antas ng alkali hydrolysis ng cellulose, isang pagpapaikli ng cellulose molecular chain, isang pagbawas sa molekular na timbang ng produkto, at isang pagtaas sa mga side reaction, na nagreresulta sa pagpapalit. bumababa ang degree. Sa eksperimentong ito, ang perpektong oras ng synthesis ay 5h.

3.3.4 Ang epekto ng uri ng ahente ng pagsususpinde sa pagganap ng produkto sa pagbabawas ng tubig

Sa ilalim ng pinakamainam na kondisyon ng proseso (MCC polymerization degree ay 45, n(MCC):n(NaOH):n(BS)=1:2.1:2.2, ang activation time ng mga hilaw na materyales sa room temperature ay 2h, ang constant temperature synthesis time ng mga produkto ay 5h, at ang temperatura ng reaksyon ng synthesis ay 80 ℃), ayon sa pagkakabanggit, piliin ang isopropanol, ethanol, n-butanol, ethyl acetate at petroleum ether bilang mga ahente ng pagsususpinde, at talakayin ang kanilang impluwensya sa pagpapababa ng tubig sa pagganap ng produkto.

Malinaw, ang isopropanol, n-butanol at ethyl acetate ay magagamit lahat bilang suspending agent sa etherification reaction na ito. Ang papel na ginagampanan ng ahente ng pagsususpinde, bilang karagdagan sa pagpapakalat ng mga reactant, ay maaaring makontrol ang temperatura ng reaksyon. Ang boiling point ng isopropanol ay 82.3°C, kaya ang isopropanol ay ginagamit bilang isang suspending agent, ang temperatura ng system ay maaaring kontrolin malapit sa pinakamabuting kalagayan na temperatura ng reaksyon, at ang antas ng pagpapalit ng butanesulfonic acid group sa produkto at ang fluidity ng ang mortar ay medyo mataas; habang ang boiling point ng ethanol ay masyadong mataas Mababa, ang temperatura ng reaksyon ay hindi nakakatugon sa mga kinakailangan, ang antas ng pagpapalit ng butanesulfonic acid group sa produkto at ang pagkalikido ng mortar ay mababa; Ang petrolyo eter ay maaaring lumahok sa reaksyon, kaya walang dispersed na produkto ang maaaring makuha.

4 Konklusyon

(1) Paggamit ng cotton pulp bilang paunang hilaw na materyal,microcrystalline cellulose (MCC)na may angkop na antas ng polymerization ay inihanda, na-activate ng NaOH, at nag-react sa 1,4-butane sultone upang ihanda ang nalulusaw sa tubig na butylsulfonic acid Cellulose eter, iyon ay, cellulose-based water reducer. Ang istraktura ng produkto ay nailalarawan, at ito ay natagpuan na pagkatapos ng etherification reaksyon ng selulusa, may mga sulfonic acid group sa kanyang molecular chain, na transformed sa isang amorphous istraktura, at ang tubig reducer produkto ay may mahusay na tubig solubility;

(2) Sa pamamagitan ng mga eksperimento, napag-alaman na kapag ang antas ng polymerization ng microcrystalline cellulose ay 45, ang pagpapababa ng tubig na pagganap ng nakuhang produkto ay ang pinakamahusay; sa ilalim ng kondisyon na ang antas ng polimerisasyon ng mga hilaw na materyales ay tinutukoy, ang ratio ng mga reactant ay n(MCC):n(NaOH):n(BS)=1:2.1:2.2, ang oras ng pag-activate ng mga hilaw na materyales sa temperatura ng silid ay 2h, ang temperatura ng synthesis ng produkto ay 80°C, at ang oras ng synthesis ay 5h. Ang pagganap ng tubig ay pinakamainam.