Cellеллюлоза эфирында эфирлаштыру реакциясе

Cellеллюлозаның эфирлаштыру активлыгы тиешенчә камыр машинасы һәм катнаш реактор белән өйрәнелде, һәм гидроксиетил целлюлозасы һәм карбоксиметил целлюлозасы хлороетанол һәм монохлороацетик кислотасы белән әзерләнде. Нәтиҗә шуны күрсәтте: целлюлозаның эфирлаштыру реакциясе реакторны югары интенсив агитация шартларында кузгату белән башкарылды. Cellеллюлозаның эфирлаштыру реактивлыгы яхшы, ул эфирлаштыру эффективлыгын күтәрүдә һәм продуктның су эремәсендә яктылык җибәрүен көчәйтүдә яхшырак.) Шуңа күрә реакция процессының дәртләндергеч интенсивлыгын яхшырту - бертөрле целлюлоза эфиризациясен алыштыруның иң яхшы ысулы. продуктлар.

Төп сүзләр:эфирлаштыру реакциясе; Cellеллюлоза;Гидроксиетил целлюлозасы; Карбоксиметил целлюлозасы

Чистартылган мамык целлюлоза эфир продуктларын эшкәртүдә эретүче ысул киң кулланыла, реакция җайланмасы буларак камыр машинасы кулланыла. Ләкин, мамык целлюлозасы, нигездә, молекулалар чиста һәм тыгыз урнашкан кристалл өлкәләрдән тора. Чүпләү машинасы реакция җиһазлары буларак кулланылганда, чүпләү машинасының камыр кулы реакция вакытында әкрен бара, һәм эфирлаштыручы агентның целлюлозаның төрле катламнарына керү каршылыгы зур һәм тизлеге әкрен, нәтиҗәдә озын реакция вакыты, якның зур өлеше. реакцияләр һәм целлюлоза молекуляр чылбырларында алмаштыручы төркемнәрнең тигез булмаган бүленеше.

Гадәттә целлюлозаның эфирлаштыру реакциясе - тышта һәм эчтә гетероген реакция. Тышкы динамик хәрәкәт булмаса, эфирлаштыручы агентка целлюлозаның кристаллаштыру зонасына керү кыен. Чистартылган мамыкны чистарту аша (мәсәлән, чистартылган мамык өслеген арттыру өчен физик ысуллар куллану), шул ук вакытта реакция җиһазлары өчен реактор белән, тиз эфирлаштыру реакциясен кулланып, фикер йөртү буенча, целлюлоза көчле шешергә, шешергә мөмкин. целлюлоза аморф өлкәсе һәм кристаллаштыру өлкәсе эзлекле булырга, реакция эшчәнлеген яхшыртырга омтыла. Гетероген эфирлаштыру реакция системасында целлюлоза эфирын алмаштыручыларның бертөрле бүленеше тышкы этәргеч көчен арттырып ирешеп була. Шулай итеп, безнең илнең киләчәктә үсеш юнәлеше булачак, югары сыйфатлы целлюлоза эфирлаштыру продуктларын реакция җайланмасы буларак кушылган тип чәйнек белән эшкәртү.

1. Эксперименталь өлеш

1.1 Сынау өчен чистартылган мамык целлюлоза чималы

Экспериментта кулланылган төрле реакция җиһазлары буенча, мамык целлюлозасын алдан эшкәртү ысуллары төрле. Чүпрәле реакция җиһазлары буларак кулланылганда, алдан әзерләү ысуллары да төрле. Чүпрәк реакция җайланмасы буларак кулланылганда, чистартылган мамык целлюлозасының кристалллыгы 43,9%, чистартылган мамык целлюлозасының уртача озынлыгы 15 ~ 20 мм. Чистартылган мамык целлюлозасының кристалллыгы 32,3% тәшкил итә, чистартылган мамык целлюлозасының уртача озынлыгы 1 ммнан да ким түгел, реакция реакторы реакция җайланмасы буларак кулланылганда.

1.2 Карбоксиметил целлюлозасы һәм гидроксиетил целлюлозасы үсеше

Карбоксиметил целлюлозасын һәм гидроксиетил целлюлозасын әзерләү 2L чүпрәкне реакция җайланмасы итеп кулланырга мөмкин (реакция вакытында уртача тизлек 50р / мин) һәм реакция җайланмасы буларак 2L катнаш реактор (реакция вакытында уртача тизлек 500р / мин).

Реакция вакытында барлык чимал каты санлы реакциядән алынган. Реакциядән алынган продукт w = 95% этанол белән юыла, аннары вакуум белән 24 сәгатькә 60 ℃ һәм 0,005мпа тискәре басым астында киптерелә. Алынган үрнәкнең дым күләме w = 2,7% ± 0,3%, һәм анализ өчен продукт үрнәге көл күләме w <0,2% булганчы юыла.

Реакция җиһазлары итеп камыр машинасын әзерләү адымнары түбәндәгечә:

Этерификацион реакция → продуктны юу → киптерү → гратланган грануляция → упаковка чүпрәктә башкарыла.

Реакторны реакция җиһазлары итеп кузгату адымнары түбәндәгечә:

Этерификация реакциясе → продуктны юу → киптерү һәм грануляция → упаковка реакторда башкарыла.

Күрергә була, чүпрәк реакция җайланмасы буларак түбән реакция эффективлыгы, киптерү һәм тарту грануляциясе характеристикаларын әзерләү өчен кулланыла, һәм тарту процессында продуктның сыйфаты бик түбәнәячәк.

Реакция җиһазлары кебек стимуллаштырылган реактор белән әзерләү процессының характеристикалары түбәндәгечә: югары реакция эффективлыгы, продукт грануляциясе киптерү һәм тартуның традицион грануляция процессын кабул итми, һәм киптерү һәм грануляция процессы бер үк вакытта алып барыла. юылганнан соң кипмәгән продуктлар, киптерү һәм грануляция процессында продуктның сыйфаты үзгәрешсез кала.

1.3 Рентген дифракция анализы

Рентген дифракция анализы Ригаку D / max-3A рентген дифрактометр, графит монохроматор, le почмак 8 ° ~ 30 °, CuKα нуры, труба басымы һәм труба агымы 30kV һәм 30mA булган.

1.4 Инфракызыл спектр анализы

Спектр-2000PE FTIR инфракызыл спектрометр инфракызыл спектр анализы өчен кулланылды. Инфракызыл спектр анализы өчен барлык үрнәкләрнең авырлыгы 0,0020г булган. Бу үрнәкләр тиешенчә 0,1600г КБр белән кушылды, аннары басылды (калынлыгы <0,8 мм белән) һәм анализланды.

1.5 Трансмитансны ачыклау

Тапшыру 721 спектропотометр белән ачыкланган. CMC эремәсе w = w1% 590нм дулкын озынлыгында 1см колориметрик савытка салынды.

1.6 Алмаштыруны ачыклау дәрәҗәсе

Гидроксиетил целлюлозасының HEC алмаштыру дәрәҗәсе стандарт химик анализ ысулы белән үлчәнде. Принцип шунда: HEC HI гидроиодаты белән 123 at череп бетергә мөмкин, һәм HEC-ны алыштыру дәрәҗәсе җитештерелгән бозылган матдәләрне этилен һәм этилен йоды белән үлчәп билгеле була. Гидроксиметил целлюлозасын алыштыру дәрәҗәсе шулай ук ​​стандарт химик анализ ысуллары белән сыналырга мөмкин.

2. Нәтиҗә һәм фикер алышу

Монда ике төрле реакция чәйнекләре кулланыла: берсе - реакция җиһазлары итеп камыр машинасы, икенчесе реакция җиһазлары кебек типтагы реакция чәйнәсе, гетероген реакция системасында, эшкәртү торышы һәм алкоголик су эретү системасында, чистартылган мамык целлюлозасының эфирлаштыру реакциясе өйрәнелә. Алар арасында, реакция җайланмасы буларак, камыр машинасының технологик үзенчәлекләре: реакциядә, йөгерү кулының тизлеге әкрен, реакция вакыты озын, як реакцияләр өлеше югары, эфирлау агентының куллану дәрәҗәсе түбән, һәм эфир реакциясендә төркем бүлүне алыштыруның бердәмлеге начар. Тикшеренү процессы чагыштырмача тар реакция шартлары белән генә чикләнергә мөмкин. Моннан тыш, төп реакция шартларының көйләнеше һәм контрольдә тотылуы (мәсәлән, ванна коэффициенты, эшкәртү концентрациясе, кулның йөгерү тизлеге) бик начар. Эфирлаштыру реакциясенең якынча бердәмлегенә ирешү һәм эфирлаштыру реакция процессының массакүләм күчерелүен һәм үтеп керүен өйрәнү кыен. Реакторны реакция җиһазлары буларак кузгату процесс үзенчәлекләре: реакциядә тиз кузгату тизлеге, тиз реакция тизлеге, эфирлаштыручы агентның югары куллану тизлеге, эфир алмаштыргычларының бердәм бүленеше, көйләнә торган һәм контрольдә тотыла торган төп реакция шартлары.

Карбоксиметил целлюлоза CMC чистарткыч реакция җиһазлары һәм реактор реакция җайланмалары белән әзерләнгән. Чүпрәк реакция җайланмасы буларак кулланылганда, дулкынландыргыч интенсивлык түбән иде һәм уртача әйләнү тизлеге 50р / мин. Коткаручы реактор реакция җиһазлары буларак кулланылганда, кузгату интенсивлыгы югары һәм уртача әйләнү тизлеге 500р / мин. Монохлороацетик кислотаның целлюлоза моносахаридына моляр катнашлыгы 1: 5: 1 булганда, реакция вакыты 1,5 at 68 at булган. Чүпләү машинасы белән алынган CMC-ның җиңел тапшыруы 98,02%, хлороацетик кислотасы эфирлау агентында CM-ның яхшы үткәрүчәнлеге аркасында эфирлаштыру эффективлыгы 72% тәшкил итте. Коткаручы реактор реакция җиһазлары буларак кулланылганда, эфирлаштыручы агентның үткәрүчәнлеге яхшырак иде, CMC тапшыруы 99,56% иде, һәм эфир реакция эффективлыгы 81% ка күтәрелде.

Гидроксиетил целлюлозасы HEC чүпләү һәм реакция җайланмасы буларак реактор белән әзерләнгән. Чүпрәле реакция җайланмасы буларак кулланылганда, эфирлаштыручы агентның реакция эффективлыгы 47% тәшкил итте, хлороетил спирты эфирлау агентының үткәрүчәнлеге начар булганда һәм хлороетанолның целлюлоза моносахаридына моляр катнашлыгы 3: 1 булганда 60 4 4 сәг. . Хлороетанолның целлюлоза моносахаридларына моляр катнашлыгы 6: 1 булганда гына, яхшы суда эри торган продуктлар барлыкка килергә мөмкин. Коткаручы реактор реакция җайланмасы буларак кулланылгач, хлороетил спирты эфирлаштыру агентының үткәрүчәнлеге 68 4 4 сәг. Хлороэтанолның целлюлоза моносахаридына моляр катнашлыгы 3: 1 булганда, барлыкка килгән HEC суда яхшырак эри иде, һәм эфирлаштыру реакциясенең эффективлыгы 66% ка күтәрелде.

Эфирлаштыручы агентның реакция эффективлыгы һәм реакция тизлеге хлороацетик кислотасы белән чагыштырганда күпкә югарырак, һәм эфирлаштыручы реакция җайланмасы кебек дулкынландыргыч реактор чүпрәккә караганда өстенлекле өстенлекләргә ия, бу эфир реакция эффективлыгын шактый яхшырта. CMC-ның югары үткәрүчәнлеге шулай ук ​​турыдан-туры күрсәтә, эфирлаштыручы реакция җайланмасы буларак, реактор эфир реакциясенең бер тигезлеген яхшырта ала. Чөнки целлюлоза чылбырының һәр глюкоза группасында өч гидроксил төркеме бар, һәм көчле шешкән яки эретелгән хәлдә генә эфирлаштыручы агент молекулаларының целлюлоза гидроксил парлары мөмкин. Cellеллюлозаның эфирлаштыру реакциясе, гадәттә, тыштан эчкә гетероген реакция, аеруча целлюлозаның кристалл өлкәсендә. Cellеллюлозаның кристалл структурасы тышкы көч тәэсиреннән башка сакланмаганда, эфирлаштыручы агент кристалл структурасына керү кыен, гетероген реакциянең бер тигезлегенә тәэсир итә. Шуңа күрә, чистартылган мамыкны алдан әйтеп (чистартылган мамыкның өслеген арттыру кебек), чистартылган мамыкның реактивлыгы яхшырырга мөмкин. Зур ванна коэффициентында (этанол / целлюлоза яки изопропил спирты / целлюлоза һәм югары тизлектәге этәргеч реакция, фикер буенча, целлюлоза кристаллизация зонасы тәртибе кимиячәк, бу вакытта целлюлоза көчле шешергә мөмкин. аморф һәм кристалл целлюлоза зонасы эзлекле булырга омтыла, Шулай итеп, аморф өлкәсенең һәм кристалл өлкәсенең реактивлыгы охшаш.

Инфракызыл спектр анализы һәм рентген дифракция анализы ярдәмендә, целлюлозаның эфирлаштыру реакциясе процессын эфирлаштыру реакциясе җайланмасы буларак кулланганда, тагын да ачыграк аңларга мөмкин.

Монда инфракызыл спектрлар һәм рентген дифракция спектрлары анализланды. CMC һәм HEC эфирлаштыру реакциясе югарыда тасвирланган реакция шартларында стимуллаштырылган реакторда башкарылды.

Инфракызыл спектр анализы шуны күрсәтә: CMC һәм HEC эфир реакциясе реакция вакытын озайту белән регуляр рәвештә үзгәрә, алыштыру дәрәҗәсе төрле.

Рентген дифракция үрнәген анализлау аша, CMC һәм HEC кристалллыгы реакция вакытын озайту белән нульгә омтыла, бу декристализация процессының эшкәртү этабында һәм чистартылган мамыкның эфирлаштыру реакциясе алдыннан җылыту стадиясендә тормышка ашырылганын күрсәтә. . Шуңа күрә, чистартылган мамыкның карбоксиметил һәм гидроксиетил эфирлаштыру реактивлыгы инде чистартылган мамык кристалллыгы белән чикләнми. Бу эфирлаштыручы агентның үткәрүчәнлеге белән бәйле. Күрсәтергә мөмкин, CMC һәм HEC эфирлаштыру реакциясе реакция җайланмасы буларак дулкынландыргыч реактор белән башкарыла. Speedгары тизлекне кузгату вакытында, эшкәртү этабында һәм җылыту стадиясендә чистартылган мамыкны декристализацияләү процессы өчен файдалы, һәм эфирлаштыру агентына целлюлозага үтеп керергә булыша, шулай ук ​​эфирлаштыру реакциясенең эффективлыгын һәм алмаштыру бердәмлеген яхшырта. .

Ахырда, бу тикшеренү реакция процессында реакция эффективлыгына куәтле көч һәм башка факторларның тәэсиренә басым ясый. Шуңа күрә, бу тикшеренү тәкъдиме түбәндәге сәбәпләргә нигезләнә: Гетероген эфир реакция системасында, зур ванна коэффициентын һәм югары дулкынландыргыч интенсивлыкны куллану, алмаштыручы төркем белән якынча бер тигез целлюлоза эфирын әзерләү өчен төп шарт. тарату; Билгеле бер гетероген эфир реакциясе системасында, алмаштыргычларның якынча бертөрле бүленеше булган югары җитештерүчән целлюлоза эфирын реакция җайланмасы итеп кузгату реакторы ярдәмендә әзерләргә була, бу целлюлоза эфирлы су эремәсенең югары үткәрүчәнлеген күрсәтә, бу үзенчәлекләрне киңәйтү өчен зур әһәмияткә ия. һәм целлюлоза эфиры функцияләре. Чистарту машинасы чистартылган мамыкның эфирлаштыру реакциясен өйрәнү өчен реакция җиһазлары буларак кулланыла. Түбән этәргеч интенсивлыгы аркасында, эфирлаштыру агентының үтеп керүе яхшы түгел, һәм кайбер кимчелекләре бар, мәсәлән, реакцияләрнең зур өлеше һәм эфирлаштыру алмаштыргычларының тарату бердәмлеге.