Tổng hợp và đặc tính của chất khử nước Butan Sulfonate Cellulose Ether

Cellulose vi tinh thể (MCC) với mức độ trùng hợp nhất định thu được bằng quá trình thủy phân axit bột giấy bông xenlulo được sử dụng làm nguyên liệu thô. Dưới sự kích hoạt của natri hydroxit, nó đã được phản ứng với 1,4-butan sulton (BS) để thu được chất khử nước cellulose butyl sulfonate (SBC) có khả năng hòa tan trong nước tốt đã được phát triển. Cấu trúc sản phẩm được đặc trưng bởi quang phổ hồng ngoại (FT-IR), quang phổ cộng hưởng từ hạt nhân (NMR), kính hiển vi điện tử quét (SEM), nhiễu xạ tia X (XRD) và các phương pháp phân tích khác cũng như mức độ trùng hợp, tỷ lệ nguyên liệu thô, và phản ứng của MCC đã được nghiên cứu. Ảnh hưởng của các điều kiện quy trình tổng hợp như nhiệt độ, thời gian phản ứng và loại chất tạo huyền phù đến hiệu suất khử nước của sản phẩm. Kết quả cho thấy: khi mức độ trùng hợp của nguyên liệu MCC là 45 thì tỷ lệ khối lượng của chất phản ứng là: AGU (đơn vị cellulose glucoside): n (NaOH): n (BS) = 1,0: 2,1: 2,2, The chất lơ lửng là isopropanol, thời gian kích hoạt của nguyên liệu thô ở nhiệt độ phòng là 2 giờ và thời gian tổng hợp sản phẩm là 5 giờ. Khi nhiệt độ là 80°C, sản phẩm thu được có mức độ thay thế nhóm axit butanesulfonic cao nhất và sản phẩm có hiệu suất khử nước tốt nhất.

Từ khóa:xenlulo; xenlulo butylsulfonat; chất khử nước; hiệu suất giảm nước

1、Giới thiệu

Phụ gia siêu dẻo bê tông là một trong những thành phần không thể thiếu của bê tông hiện đại. Chính nhờ sự xuất hiện của chất khử nước mà khả năng thi công cao, độ bền tốt và thậm chí cường độ cao của bê tông có thể được đảm bảo. Các chất khử nước hiệu quả cao hiện đang được sử dụng rộng rãi chủ yếu bao gồm các loại sau: chất khử nước gốc naphthalene (SNF), chất khử nước gốc nhựa melamine sulfonated (SMF), chất khử nước gốc sulfamate (ASP), chất siêu dẻo Lignosulfonate biến tính ( ML) và chất siêu dẻo polycarboxylate (PC), hiện đang được nghiên cứu tích cực hơn. Phân tích quá trình tổng hợp các chất khử nước, hầu hết các chất khử nước ngưng tụ truyền thống trước đây đều sử dụng formaldehyde có mùi hăng nồng làm nguyên liệu cho phản ứng polycondensation, và quá trình sulfonation thường được thực hiện bằng axit sulfuric bốc khói có tính ăn mòn cao hoặc axit sulfuric đậm đặc. Điều này chắc chắn sẽ gây ra những tác động xấu đến người lao động và môi trường xung quanh, đồng thời cũng sẽ tạo ra một lượng lớn chất thải và chất thải lỏng, không có lợi cho sự phát triển bền vững; tuy nhiên, mặc dù chất khử nước polycarboxylate có ưu điểm là mất bê tông nhỏ theo thời gian, liều lượng thấp, dòng chảy tốt. Nó có ưu điểm là mật độ cao và không có chất độc hại như formaldehyde, nhưng rất khó để quảng bá nó ở Trung Quốc do giá thành cao. giá. Từ việc phân tích nguồn nguyên liệu, không khó nhận thấy hầu hết các chất khử nước nêu trên đều được tổng hợp dựa trên các sản phẩm/phụ phẩm hóa dầu, trong khi dầu mỏ, nguồn tài nguyên không tái tạo, ngày càng khan hiếm và giá của nó không ngừng tăng lên. Do đó, làm thế nào để sử dụng nguồn tài nguyên tái tạo tự nhiên rẻ và dồi dào làm nguyên liệu thô để phát triển chất siêu dẻo bê tông hiệu suất cao mới đã trở thành một hướng nghiên cứu quan trọng cho chất siêu dẻo bê tông.

Cellulose là một đại phân tử tuyến tính được hình thành bằng cách kết nối nhiều D-glucopyranose với liên kết glycosid β-(1-4). Có ba nhóm hydroxyl trên mỗi vòng glucopyranosyl. Điều trị thích hợp có thể đạt được một phản ứng nhất định. Trong bài báo này, bột bông cellulose được sử dụng làm nguyên liệu thô ban đầu và sau khi thủy phân bằng axit để thu được cellulose vi tinh thể với mức độ trùng hợp thích hợp, nó được kích hoạt bằng natri hydroxit và phản ứng với 1,4-butan sulton để điều chế Axit butyl sulfonate. chất siêu dẻo ete cellulose và các yếu tố ảnh hưởng của từng phản ứng đã được thảo luận.

2. Thí nghiệm

2.1 Nguyên liệu thô

Bột bông xenlulo, độ trùng hợp 576, Công ty TNHH Công nghệ Aoyang Tân Cương; 1,4-butan sulton (BS), loại công nghiệp, được sản xuất bởi Shanghai Jiachen Chemical Co., Ltd.; Xi măng Portland thông thường 52,5R, Urumqi do nhà máy xi măng cung cấp; Cát tiêu chuẩn ISO Trung Quốc, do Xiamen Ace Ou Standard Sand Co., Ltd. sản xuất; natri hydroxit, axit clohydric, isopropanol, metanol khan, etyl axetat, n-butanol, ete dầu mỏ, v.v., đều tinh khiết về mặt phân tích, có sẵn trên thị trường.

2.2 Phương pháp thực nghiệm

Cân một lượng bột bông nhất định và xay nhuyễn, cho vào chai ba cổ, thêm một lượng axit clohydric loãng nhất định, khuấy đều để đun nóng và thủy phân trong một khoảng thời gian nhất định, để nguội đến nhiệt độ phòng, lọc, rửa bằng nước cho đến khi trung tính và sấy chân không ở 50°C để thu được Sau khi thu được nguyên liệu cellulose vi tinh thể có mức độ trùng hợp khác nhau, đo mức độ trùng hợp của chúng theo tài liệu, cho vào chai phản ứng ba cổ, đình chỉ bằng một chất lơ lửng gấp 10 lần khối lượng của nó, thêm một lượng dung dịch natri hydroxit nhất định khi khuấy, Khuấy và kích hoạt ở nhiệt độ phòng trong một khoảng thời gian nhất định, thêm lượng 1,4-butan sultone (BS) tính toán, đun nóng đến nhiệt độ phản ứng, phản ứng ở nhiệt độ không đổi trong một khoảng thời gian nhất định, làm nguội sản phẩm đến nhiệt độ phòng và thu được sản phẩm thô bằng cách lọc hút. Rửa bằng nước và metanol 3 lần, lọc bằng máy hút để thu được sản phẩm cuối cùng là chất khử nước cellulose butylsulfonate (SBC).

2.3 Phân tích và đặc tính sản phẩm

2.3.1 Xác định hàm lượng lưu huỳnh trong sản phẩm và tính mức độ thay thế

Máy phân tích nguyên tố FLASHEA-PE2400 được sử dụng để tiến hành phân tích nguyên tố trên sản phẩm khử nước cellulose butyl sulfonate khô để xác định hàm lượng lưu huỳnh.

2.3.2 Xác định độ chảy lỏng của vữa

Đo theo 6,5 trong GB8076-2008. Nghĩa là, trước tiên hãy đo hỗn hợp nước/xi măng/cát tiêu chuẩn trên máy kiểm tra độ lưu động của vữa xi măng NLD-3 khi đường kính giãn nở là (180±2)mm. xi măng, mức tiêu thụ nước chuẩn đo được là 230g), sau đó thêm chất khử nước có khối lượng bằng 1% khối lượng xi măng vào nước, theo xi măng/chất khử nước/nước tiêu chuẩn/cát tiêu chuẩn = 450g/4,5g/ 230 g/ Tỷ lệ 1350 g cho vào máy trộn vữa xi măng JJ-5 khuấy đều, đo đường kính giãn nở của vữa trên máy đo độ lưu động của vữa, tức là độ lưu động đo được của vữa.

2.3.3 Đặc tính sản phẩm

Mẫu được đặc trưng bằng FT-IR sử dụng máy quang phổ hồng ngoại biến đổi Fourier loại EQUINOX 55 của Công ty Bruker; phổ H NMR của mẫu được đặc trưng bởi thiết bị cộng hưởng từ hạt nhân siêu dẫn máy cày INOVA ZAB-HS của Công ty Varian; Hình thái của sản phẩm được quan sát dưới kính hiển vi; Phân tích XRD được thực hiện trên mẫu bằng máy đo nhiễu xạ tia X của Công ty MAC M18XHF22-SRA.

3. Kết quả và thảo luận

3.1 Kết quả đặc tính

3.1.1 Kết quả mô tả đặc tính FT-IR

Phân tích hồng ngoại được thực hiện trên nguyên liệu thô xenluloza vi tinh thể có độ trùng hợp Dp=45 và sản phẩm SBC được tổng hợp từ nguyên liệu thô này. Vì đỉnh hấp thụ của SC và SH rất yếu nên chúng không thích hợp để nhận dạng, trong khi S=O có đỉnh hấp thụ mạnh. Do đó, liệu có nhóm axit sulfonic trong cấu trúc phân tử hay không có thể được xác định bằng cách xác nhận sự tồn tại của đỉnh S=O. Rõ ràng, trong phổ xenlulo có một đỉnh hấp thụ mạnh ở số sóng 3344 cm-1, được cho là do đỉnh dao động kéo dài hydroxyl trong xenlulo; đỉnh hấp thụ mạnh hơn ở số sóng 2923 cm-1 là đỉnh dao động kéo dài của methylene (-CH2). Đỉnh rung động; chuỗi các dải gồm 1031, 1051, 1114 và 1165cm-1 phản ánh đỉnh hấp thụ của rung động kéo dài hydroxyl và đỉnh hấp thụ của rung động uốn cong liên kết ether (COC); số sóng 1646cm-1 phản ánh hydro được hình thành bởi hydroxyl và nước tự do. Đỉnh hấp thụ liên kết; dải 1432~1318cm-1 phản ánh sự tồn tại của cấu trúc tinh thể xenlulo. Trong phổ IR của SBC, cường độ của dải 1432~1318cm-1 yếu đi; trong khi cường độ pic hấp thụ ở 1653 cm-1 tăng lên chứng tỏ khả năng hình thành liên kết hydro được tăng cường; 1040, 605cm-1 xuất hiện các đỉnh hấp thụ mạnh hơn và hai đỉnh này không được phản ánh trong phổ hồng ngoại của cellulose, cái trước là đỉnh hấp thụ đặc trưng của liên kết S=O và cái sau là đỉnh hấp thụ đặc trưng của liên kết SO. Dựa trên phân tích trên, có thể thấy rằng sau phản ứng ether hóa cellulose, có các nhóm axit sulfonic trong chuỗi phân tử của nó.

3.1.2 Kết quả mô tả đặc tính H NMR

Có thể thấy phổ H NMR của cellulose butyl sulfonate: trong γ=1,74~2,92 là độ dịch chuyển hóa học proton hydro của cyclobutyl, và trong γ=3,33~4,52 là đơn vị cellulose anhydroglucose. Độ dịch chuyển hóa học của proton oxy trong γ=4,52 ~6 là độ dịch chuyển hóa học của proton methylene trong nhóm axit butylsulfonic liên kết với oxy và không có đỉnh nào ở γ=6~7, cho thấy sản phẩm không tồn tại các proton khác.

3.1.3 Kết quả mô tả đặc tính SEM

Quan sát SEM của bột bông cellulose, cellulose vi tinh thể và sản phẩm cellulose butylsulfonate. Qua phân tích kết quả phân tích SEM của bột bông xenlulo, xenluloza vi tinh thể và sản phẩm cellulose butanesulfonate (SBC), người ta thấy rằng xenluloza vi tinh thể thu được sau khi thủy phân bằng HCL có thể làm thay đổi đáng kể cấu trúc của sợi xenlulo. Cấu trúc sợi bị phá hủy và thu được các hạt cellulose kết tụ mịn. SBC thu được bằng cách phản ứng tiếp với BS không có cấu trúc sợi và về cơ bản chuyển thành cấu trúc vô định hình, có lợi cho việc hòa tan nó trong nước.

3.1.4 Kết quả mô tả đặc tính XRD

Độ kết tinh của cellulose và các dẫn xuất của nó đề cập đến tỷ lệ phần trăm của vùng kết tinh được hình thành bởi cấu trúc đơn vị cellulose trong tổng thể. Khi cellulose và các dẫn xuất của nó trải qua phản ứng hóa học, các liên kết hydro trong phân tử và giữa các phân tử bị phá hủy, vùng kết tinh sẽ trở thành vùng vô định hình, do đó làm giảm độ kết tinh. Vì vậy, sự thay đổi độ kết tinh trước và sau phản ứng là thước đo lượng xenluloza Một trong những tiêu chí để tham gia phản ứng hay không. Phân tích XRD được thực hiện trên cellulose vi tinh thể và sản phẩm cellulose butanesulfonate. Bằng cách so sánh, có thể thấy rằng sau khi ether hóa, độ kết tinh thay đổi cơ bản và sản phẩm đã chuyển hoàn toàn thành cấu trúc vô định hình để có thể hòa tan trong nước.

3.2 Ảnh hưởng của mức độ trùng hợp của nguyên liệu thô đến tính năng khử nước của sản phẩm

Độ lưu động của vữa phản ánh trực tiếp hiệu quả giảm nước của sản phẩm và hàm lượng lưu huỳnh trong sản phẩm là một trong những yếu tố quan trọng nhất ảnh hưởng đến tính lưu động của vữa. Độ lỏng của vữa đo lường hiệu quả giảm nước của sản phẩm.

Sau khi thay đổi điều kiện phản ứng thủy phân để điều chế MCC có mức độ trùng hợp khác nhau, theo phương pháp trên, chọn quy trình tổng hợp nhất định để điều chế sản phẩm SBC, đo hàm lượng lưu huỳnh để tính mức độ thay thế của sản phẩm và thêm sản phẩm SBC vào nước /xi măng/hệ thống trộn cát tiêu chuẩn Đo độ lỏng của vữa.

Từ kết quả thực nghiệm có thể thấy rằng trong phạm vi nghiên cứu, khi mức độ trùng hợp của nguyên liệu cellulose vi tinh thể cao thì hàm lượng lưu huỳnh (mức độ thay thế) của sản phẩm và tính lưu động của vữa thấp. Điều này là do: trọng lượng phân tử của nguyên liệu thô nhỏ, có lợi cho sự pha trộn đồng đều của nguyên liệu thô và sự xâm nhập của chất ete hóa, từ đó cải thiện mức độ ete hóa của sản phẩm. Tuy nhiên, tốc độ giảm nước của sản phẩm không tăng theo đường thẳng khi mức độ trùng hợp của nguyên liệu thô giảm. Kết quả thực nghiệm cho thấy độ dẻo của vữa xi măng trộn với SBC chế tạo bằng xenluloza vi tinh thể có độ trùng hợp Dp<96 (khối lượng phân tử<15552) lớn hơn 180 mm (lớn hơn khi không có chất khử nước) . tính lưu động chuẩn), chỉ ra rằng SBC có thể được điều chế bằng cách sử dụng xenlulo có trọng lượng phân tử nhỏ hơn 15552 và có thể đạt được tốc độ khử nước nhất định; SBC được điều chế bằng cách sử dụng xenluloza vi tinh thể có độ trùng hợp là 45 (trọng lượng phân tử: 7290) và được thêm vào hỗn hợp bê tông thì độ chảy lỏng đo được của vữa là lớn nhất nên được coi là xenlulo có độ trùng hợp khoảng 45 là thích hợp nhất cho việc chuẩn bị SBC; khi mức độ trùng hợp của nguyên liệu thô lớn hơn 45, độ lưu động của vữa giảm dần, đồng nghĩa với việc tốc độ khử nước giảm. Điều này là do khi trọng lượng phân tử lớn, một mặt, độ nhớt của hệ thống hỗn hợp sẽ tăng lên, độ đồng đều phân tán của xi măng sẽ bị suy giảm và độ phân tán trong bê tông sẽ chậm, điều này sẽ ảnh hưởng đến hiệu ứng phân tán; mặt khác, khi trọng lượng phân tử lớn, các đại phân tử của chất siêu dẻo có dạng cuộn ngẫu nhiên, tương đối khó hấp phụ trên bề mặt các hạt xi măng. Nhưng khi mức độ trùng hợp của nguyên liệu thô nhỏ hơn 45, mặc dù hàm lượng lưu huỳnh (mức độ thay thế) của sản phẩm tương đối lớn nhưng độ lỏng của hỗn hợp vữa cũng bắt đầu giảm nhưng mức giảm rất nhỏ. Lý do là khi trọng lượng phân tử của chất khử nước nhỏ, mặc dù quá trình khuếch tán phân tử dễ dàng và có khả năng thấm ướt tốt nhưng độ bền hấp phụ của phân tử lớn hơn phân tử và chuỗi vận chuyển nước rất ngắn, ma sát giữa các hạt lớn gây hại cho bê tông. Hiệu ứng phân tán không tốt bằng chất khử nước có trọng lượng phân tử lớn hơn. Vì vậy, điều rất quan trọng là phải kiểm soát hợp lý trọng lượng phân tử của mặt lợn (đoạn cellulose) để cải thiện hiệu suất khử nước.

3.3 Ảnh hưởng của điều kiện phản ứng đến khả năng khử nước của sản phẩm

Qua thí nghiệm, người ta thấy rằng ngoài mức độ trùng hợp của MCC, tỷ lệ chất phản ứng, nhiệt độ phản ứng, hoạt hóa nguyên liệu thô, thời gian tổng hợp sản phẩm và loại chất tạo huyền phù đều ảnh hưởng đến hiệu suất khử nước của sản phẩm.

3.3.1 Tỷ lệ chất phản ứng

(1) Liều lượng BS

Trong các điều kiện được xác định bởi các thông số quy trình khác (mức độ trùng hợp của MCC là 45, n(MCC):n(NaOH)=1:2.1, chất tạo huyền phù là isopropanol, thời gian kích hoạt cellulose ở nhiệt độ phòng là 2h, nhiệt độ tổng hợp là 80°C, thời gian tổng hợp là 5h), nhằm khảo sát ảnh hưởng của lượng chất ete hóa 1,4-butan sulton (BS) đến mức độ thay thế các nhóm axit butanesulfonic của sản phẩm và tính lưu động của hỗn hợp. vữa.

Có thể thấy, khi lượng BS tăng lên thì mức độ thay thế của các nhóm axit butanesulfonic và tính lưu động của vữa tăng lên đáng kể. Khi tỷ lệ BS và MCC đạt 2,2:1 thì độ lỏng của DS và vữa đạt tối đa. giá trị, được coi là hiệu suất giảm nước là tốt nhất tại thời điểm này. Giá trị BS tiếp tục tăng và cả mức độ thay thế cũng như tính lưu động của vữa bắt đầu giảm. Điều này là do khi BS quá mức, BS sẽ phản ứng với NaOH để tạo ra HO-(CH2)4SO3Na. Vì vậy, bài báo lựa chọn tỷ lệ vật liệu tối ưu giữa BS và MCC là 2,2:1.

(2) Liều lượng NaOH

Trong các điều kiện được xác định bởi các thông số quy trình khác (mức độ trùng hợp của MCC là 45, n(BS):n(MCC)=2,2:1. Chất tạo huyền phù là isopropanol, thời gian kích hoạt của cellulose ở nhiệt độ phòng là 2h, nhiệt độ tổng hợp là 80°C, thời gian tổng hợp là 5h), nhằm khảo sát ảnh hưởng của lượng natri hydroxit đến mức độ thay thế của các nhóm axit butanesulfonic trong sản phẩm và tính lưu động của vữa.

Có thể thấy rằng, với việc tăng lượng khử, mức độ thay thế của SBC tăng nhanh và bắt đầu giảm sau khi đạt giá trị cao nhất. Điều này là do, khi hàm lượng NaOH cao, có quá nhiều bazơ tự do trong hệ thống, xác suất xảy ra phản ứng phụ tăng lên dẫn đến có nhiều tác nhân ete hóa (BS) tham gia phản ứng phụ hơn, từ đó làm giảm mức độ thay thế của sulfonic. nhóm axit trong sản phẩm. Ở nhiệt độ cao hơn, sự hiện diện của quá nhiều NaOH cũng sẽ làm suy giảm xenlulo và hiệu suất khử nước của sản phẩm sẽ bị ảnh hưởng ở mức độ trùng hợp thấp hơn. Theo kết quả thực nghiệm, khi tỷ lệ mol của NaOH so với MCC khoảng 2,1 thì mức độ thay thế là lớn nhất nên bài báo xác định tỷ lệ mol của NaOH so với MCC là 2,1:1,0.

3.3.2 Ảnh hưởng của nhiệt độ phản ứng đến hiệu suất khử nước của sản phẩm

Trong các điều kiện được xác định bởi các thông số quy trình khác (mức độ trùng hợp của MCC là 45, n(MCC):n(NaOH):n(BS)=1:2.1:2.2, chất tạo huyền phù là isopropanol và thời gian kích hoạt của cellulose ở nhiệt độ phòng là 2h, thời gian 5h), ảnh hưởng của nhiệt độ phản ứng tổng hợp đến mức độ thay thế các nhóm axit butanesulfonic trong sản phẩm đã được khảo sát.

Có thể thấy rằng khi nhiệt độ phản ứng tăng, độ thay thế axit sulfonic DS của SBC tăng dần, nhưng khi nhiệt độ phản ứng vượt quá 80 ° C, DS có xu hướng giảm. Phản ứng ether hóa giữa 1,4-butan sultone và cellulose là phản ứng thu nhiệt, việc tăng nhiệt độ phản ứng có lợi cho phản ứng giữa chất ether hóa và nhóm hydroxyl cellulose, nhưng khi nhiệt độ tăng, tác dụng của NaOH và cellulose tăng dần . Nó trở nên mạnh mẽ, khiến cellulose bị thoái hóa và bong ra, dẫn đến trọng lượng phân tử của cellulose giảm và tạo ra các loại đường phân tử nhỏ. Phản ứng của các phân tử nhỏ như vậy với các chất ether hóa tương đối dễ dàng và sẽ tiêu thụ nhiều chất ether hóa hơn, ảnh hưởng đến mức độ thay thế của sản phẩm. Vì vậy, luận án cho rằng nhiệt độ phản ứng thích hợp nhất cho phản ứng ete hóa BS và xenlulo là 80oC.

3.3.3 Ảnh hưởng của thời gian phản ứng đến hiệu suất khử nước của sản phẩm

Thời gian phản ứng được chia thành kích hoạt nguyên liệu thô ở nhiệt độ phòng và thời gian tổng hợp sản phẩm ở nhiệt độ không đổi.

(1) Thời gian kích hoạt nhiệt độ phòng của nguyên liệu thô

Trong các điều kiện xử lý tối ưu nêu trên (mức độ trùng hợp MCC là 45, n(MCC):n(NaOH):n(BS)=1:2.1:2.2, chất tạo huyền phù là isopropanol, nhiệt độ phản ứng tổng hợp là 80°C, sản phẩm Thời gian tổng hợp nhiệt độ không đổi 5h), khảo sát ảnh hưởng của thời gian kích hoạt ở nhiệt độ phòng đến mức độ thay thế nhóm axit butanesulfonic của sản phẩm.

Có thể thấy, mức độ thay thế nhóm axit butanesulfonic của sản phẩm SBC tăng trước tiên sau đó giảm dần khi thời gian kích hoạt kéo dài. Nguyên nhân phân tích có thể là do thời gian tác dụng của NaOH tăng lên nên sự phân hủy cellulose trở nên nghiêm trọng. Giảm trọng lượng phân tử của cellulose để tạo ra đường phân tử nhỏ. Phản ứng của các phân tử nhỏ như vậy với các chất ether hóa tương đối dễ dàng và sẽ tiêu thụ nhiều chất ether hóa hơn, ảnh hưởng đến mức độ thay thế của sản phẩm. Vì vậy, bài báo này coi thời gian kích hoạt ở nhiệt độ phòng của nguyên liệu thô là 2h.

(2) Thời gian tổng hợp sản phẩm

Trong các điều kiện quy trình tối ưu ở trên, ảnh hưởng của thời gian kích hoạt ở nhiệt độ phòng đến mức độ thay thế nhóm axit butanesulfonic của sản phẩm đã được nghiên cứu. Có thể thấy rằng khi thời gian phản ứng kéo dài, mức độ thay thế lúc đầu tăng lên, nhưng khi thời gian phản ứng đạt 5h, DS có xu hướng giảm. Điều này liên quan đến bazơ tự do có trong phản ứng ete hóa xenlulo. Ở nhiệt độ cao hơn, việc kéo dài thời gian phản ứng dẫn đến tăng mức độ thủy phân kiềm của cellulose, làm ngắn chuỗi phân tử cellulose, giảm trọng lượng phân tử của sản phẩm và tăng phản ứng phụ, dẫn đến sự thay thế. độ giảm đi. Trong thí nghiệm này, thời gian tổng hợp lý tưởng là 5h.

3.3.4 Ảnh hưởng của loại chất tạo huyền phù đến khả năng khử nước của sản phẩm

Trong điều kiện xử lý tối ưu (mức độ trùng hợp MCC là 45, n(MCC):n(NaOH):n(BS)=1:2.1:2.2, thời gian kích hoạt của nguyên liệu thô ở nhiệt độ phòng là 2h, thời gian tổng hợp ở nhiệt độ không đổi của sản phẩm là 5h và nhiệt độ phản ứng tổng hợp là 80oC), lần lượt chọn isopropanol, ethanol, n-butanol, etyl axetat và ete dầu mỏ làm chất lơ lửng và thảo luận về ảnh hưởng của chúng đến hiệu suất khử nước của sản phẩm.

Rõ ràng, isopropanol, n-butanol và etyl axetat đều có thể được sử dụng làm chất tạo huyền phù trong phản ứng ete hóa này. Vai trò của chất tạo huyền phù ngoài việc phân tán chất phản ứng còn có thể kiểm soát nhiệt độ phản ứng. Điểm sôi của isopropanol là 82,3°C nên isopropanol được sử dụng làm chất tạo huyền phù, nhiệt độ của hệ thống có thể được kiểm soát gần nhiệt độ phản ứng tối ưu và mức độ thay thế của các nhóm axit butanesulfonic trong sản phẩm cũng như tính lưu động của vữa tương đối cao; trong khi nhiệt độ sôi của ethanol quá cao thấp, nhiệt độ phản ứng không đạt yêu cầu, mức độ thay thế của các nhóm axit butanesulfonic trong sản phẩm và tính lưu động của vữa thấp; ete dầu mỏ có thể tham gia phản ứng nên không thu được sản phẩm phân tán.

4 Kết luận

(1) Sử dụng bột bông làm nguyên liệu thô ban đầu,xenluloza vi tinh thể (MCC)với mức độ trùng hợp thích hợp đã được điều chế, kích hoạt bằng NaOH và phản ứng với 1,4-butan sulton để điều chế ete xenluloza axit butylsulfonic hòa tan trong nước, tức là chất khử nước dựa trên cellulose. Cấu trúc của sản phẩm đã được đặc trưng và người ta nhận thấy rằng sau phản ứng ether hóa cellulose, trên chuỗi phân tử của nó có các nhóm axit sulfonic đã chuyển thành cấu trúc vô định hình và sản phẩm khử nước có khả năng hòa tan trong nước tốt;

(2) Qua thực nghiệm cho thấy khi mức độ trùng hợp của xenluloza vi tinh thể là 45 thì hiệu suất khử nước của sản phẩm thu được là tốt nhất; trong điều kiện xác định được mức độ trùng hợp của nguyên liệu thô, tỷ lệ chất phản ứng là n(MCC):n(NaOH):n(BS)=1:2.1:2.2, thời gian kích hoạt của nguyên liệu thô ở nhiệt độ phòng là 2h, nhiệt độ tổng hợp sản phẩm là 80°C và thời gian tổng hợp là 5h. Hiệu suất nước là tối ưu.