Idahun etherification lori ether cellulose

Iṣẹ ṣiṣe etherification ti cellulose ni a ṣe iwadi nipasẹ ẹrọ ilọkun ati riakito rirọ lẹsẹsẹ, ati hydroxyethyl cellulose ati carboxymethyl cellulose ti pese sile nipasẹ chloroethanol ati monochloroacetic acid lẹsẹsẹ. Awọn abajade fihan pe ifaseyin etherification ti cellulose ni a ṣe nipasẹ riakito gbigbo labẹ ipo ti ijakadi giga. Cellulose ni ifaseyin etherification ti o dara, eyiti o dara ju ọna kneader lọ ni imudarasi imudara etherification ati imudara gbigbe ina ti ọja naa ni ojutu olomi. awọn ọja.

Awọn ọrọ pataki:etherification lenu; Cellulose;Hydroxyethyl cellulose; Carboxymethyl cellulose

Ninu idagbasoke ti awọn ọja ether cellulose owu ti a ti tunṣe, ọna epo ni a lo ni lilo pupọ ati pe a lo ẹrọ fifọ gẹgẹbi ohun elo ifaseyin. Bibẹẹkọ, cellulose owu jẹ nipataki awọn agbegbe gara nibiti a ti ṣeto awọn moleku daradara ati ni pẹkipẹki. Nigbati a ba lo ẹrọ kneading gẹgẹbi ohun elo ifaseyin, apa idọti ti ẹrọ fifẹ jẹ o lọra lakoko iṣesi, ati resistance ti oluranlowo etherifying lati tẹ awọn ipele oriṣiriṣi ti cellulose jẹ nla ati iyara naa lọra, ti o yorisi ni akoko ifura gigun, ipin giga ti ẹgbẹ. awọn aati ati pinpin aiṣedeede ti awọn ẹgbẹ aropo lori awọn ẹwọn molikula cellulose.

Nigbagbogbo ifaseyin etherification ti cellulose jẹ iṣesi orisirisi ni ita ati inu. Ti ko ba si igbese itagbangba ita, oluranlowo etherifying jẹra lati tẹ agbegbe crystallization ti cellulose. Ati nipasẹ awọn pretreatment ti refaini owu (gẹgẹ bi awọn lilo ti ara awọn ọna lati mu dada ti refaini owu), ni akoko kanna pẹlu saropo riakito fun awọn ohun elo lenu, lilo iyara saropo etherification lenu, ni ibamu si ero, cellulose le wiwu lile, awọn wiwu. ti agbegbe amorphous cellulose ati agbegbe crystallization duro lati wa ni ibamu, mu ilọsiwaju iṣẹ ṣiṣe. Awọn isokan pinpin ti cellulose ether substituents ni orisirisi awọn etherification lenu eto le ṣee waye nipa jijẹ awọn ita saropo agbara. Nitorinaa yoo jẹ itọsọna idagbasoke ọjọ iwaju ti orilẹ-ede wa lati ṣe idagbasoke awọn ọja etherification cellulose ti o ga pẹlu kettle iru ifasẹ bi ohun elo ifaseyin.

1. Apakan idanwo

1.1 Refaini owu cellulose aise ohun elo fun igbeyewo

Ni ibamu si awọn ti o yatọ lenu itanna lo ninu awọn ṣàdánwò, awọn pretreatment awọn ọna ti owu cellulose ti o yatọ si. Nigbati a ba lo kneader bi ohun elo ifaseyin, awọn ọna iṣaaju tun yatọ. Nigbati a ba lo kneader bi ohun elo ifasilẹ, crystallinity ti cellulose owu ti a ti tunṣe ti a lo jẹ 43.9%, ati ipari gigun ti cellulose owu ti a ti mọ jẹ 15 ~ 20mm. Awọn crystallinity ti refaini owu cellulose jẹ 32.3% ati awọn apapọ ipari ti refaini owu cellulose jẹ kere ju 1mm nigba ti saropo riakito ti wa ni lo bi lenu itanna.

1.2 Idagbasoke ti carboxymethyl cellulose ati hydroxyethyl cellulose

Igbaradi ti cellulose carboxymethyl ati hydroxyethyl cellulose le ṣee ṣe nipasẹ lilo 2L kneader bi ohun elo ifaseyin (iyara apapọ lakoko iṣesi jẹ 50r / min) ati riakito 2L bi ohun elo ifaseyin (iyara apapọ lakoko iṣesi jẹ 500r / min).

Lakoko iṣesi, gbogbo awọn ohun elo aise jẹ yo lati ifesi pipo to muna. Ọja ti a gba lati inu iṣesi jẹ fo pẹlu w = 95% ethanol, ati lẹhinna gbẹ nipasẹ igbale fun 24h labẹ titẹ odi ti 60 ℃ ati 0.005mpa. Akoonu ọrinrin ti ayẹwo ti a gba jẹ w = 2.7% ± 0.3%, ati pe a ti fọ ayẹwo ọja fun itupalẹ titi ti akoonu eeru w <0.2%.

Awọn igbesẹ igbaradi ti ẹrọ kneading bi ohun elo ifaseyin jẹ bi atẹle:

Iṣeduro etherification → fifọ ọja → gbigbe → grated grated → apoti ti gbe jade ni kneader.

Awọn igbesẹ igbaradi ti riakito kiko bi ohun elo ifaseyin jẹ bi atẹle:

Iṣeduro etherification → fifọ ọja → gbigbẹ ati granulation → apoti ni a ṣe ni riakito ti o ru.

O le rii pe a ti lo kneader bi ohun elo ifaseyin fun igbaradi ti awọn abuda ti iṣẹ ṣiṣe kekere, gbigbe ati lilọ ni igbese nipasẹ igbese, ati pe didara ọja yoo dinku pupọ ninu ilana lilọ.

Awọn abuda ti ilana igbaradi pẹlu riakito ti a ru bi ohun elo ifa jẹ bi atẹle: ṣiṣe ifasẹyin giga, granulation ọja ko gba ilana ilana granulation ibile ti gbigbẹ ati lilọ, ati gbigbe ati ilana granulation ni a ṣe ni akoko kanna pẹlu awọn ọja ti a ko gbẹ lẹhin fifọ, ati pe didara ọja ko yipada ni gbigbẹ ati ilana granulation.

1.3 X-ray diffraction onínọmbà

Itupalẹ iyatọ X-ray ni a ṣe nipasẹ Rigaku D/max-3A X-ray diffractometer, monochromator graphite, Θ Angle jẹ 8 ° ~ 30 °, CuKα ray, titẹ tube ati ṣiṣan tube jẹ 30kV ati 30mA.

1.4 Infurarẹẹdi spekitiriumu

Spectrum-2000PE FTIR infurarẹẹdi spectrometer ni a lo fun itupalẹ spectrum infurarẹẹdi. Gbogbo awọn ayẹwo fun itupalẹ spectrum infurarẹẹdi ni iwuwo ti 0.0020g. Awọn ayẹwo wọnyi ni a dapọ pẹlu 0.1600g KBr, lẹsẹsẹ, ati lẹhinna tẹ (pẹlu sisanra ti <0.8mm) ati atupale.

1.5 Iwari gbigbe

Gbigbe naa ni a rii nipasẹ 721 spectrophotometer. Ojutu CMC w=w1% ni a fi sinu satelaiti awọ-awọ 1cm ni gigun igbi 590nm.

1.6 Ìyí ti fidipo erin

Iwọn aropo HEC ti hydroxyethyl cellulose jẹ iwọn nipasẹ ọna itupalẹ kemikali boṣewa. Ilana naa ni pe HEC le jẹ ibajẹ nipasẹ HI hydroiodate ni 123 ℃, ati iwọn iyipada ti HEC ni a le mọ nipa wiwọn awọn nkan ti bajẹ ethylene ati ethylene iodide ti a ṣe. Iwọn aropo ti hydroxymethyl cellulose tun le ṣe idanwo nipasẹ awọn ọna itupalẹ kemikali boṣewa.

2. Awọn esi ati ijiroro

Meji iru Kettle lenu ti wa ni lilo nibi: ọkan ti wa ni kneading ẹrọ bi lenu ẹrọ, awọn miiran ti wa ni saropo iru lenu Kettle bi lenu ẹrọ, ni orisirisi awọn lenu eto, ipilẹ majemu ati ọti-lile omi epo eto, etherification lenu ti refaini owu cellulose ti wa ni iwadi. Lara wọn, awọn abuda imọ-ẹrọ ti ẹrọ kneading gẹgẹbi ohun elo ifaseyin jẹ: Ninu ifura, iyara apa ti o lọra, akoko ifasẹyin gun, ipin ti awọn aati ẹgbẹ jẹ giga, iwọn lilo ti oluranlowo etherifying jẹ kekere, ati awọn uniformity ti aropo ẹgbẹ pinpin ni etherizing lenu ko dara. Ilana iwadi le nikan ni opin si awọn ipo ifaseyin dín. Ni afikun, awọn adjustability ati controllability ti akọkọ lenu awọn ipo (gẹgẹ bi awọn iwẹ ratio, alkali fojusi, kneading apa ká iyara ti kneading ẹrọ) ko dara pupọ. O ti wa ni soro lati se aseyori awọn isunmọ uniformity ti etherification lenu ati lati iwadi awọn ibi-gbigbe ati ilaluja ti etherification lenu ilana ni ijinle. Awọn ẹya ara ẹrọ ilana ti riakito saropo bi awọn ohun elo ifaseyin jẹ: iyara iyara ni ifa, iyara iyara, iwọn lilo giga ti oluranlowo etherizing, pinpin aṣọ ti awọn aropo etherizing, adijositabulu ati awọn ipo ifasẹ akọkọ ti iṣakoso.

Carboxymethyl cellulose CMC ti pese sile nipasẹ ohun elo ifaseyin kneader ati ohun elo ifaseyin riakito ni atele. Nigba ti a ti lo kneader bi ohun elo ifaseyin, kikankikan igbiyanju jẹ kekere ati pe iyara yiyi apapọ jẹ 50r/min. Nigba ti a ti lo riakito saropo bi awọn ohun elo ifaseyin, awọn aruwo kikankikan ga ati awọn apapọ yiyi iyara je 500r/min. Nigbati ipin molar ti monochloroacetic acid si cellulose monosaccharide jẹ 1:5:1, akoko idahun jẹ 1.5h ni 68℃. Gbigbe ina ti CMC ti a gba nipasẹ ẹrọ kneading jẹ 98.02% ati ṣiṣe etherification jẹ 72% nitori agbara ti o dara ti CM ni oluranlowo etherifying acid chloroacetic. Nigba ti a ti lo riakito saropo bi awọn ohun elo ifaseyin, awọn permeability ti awọn etherifying oluranlowo dara, awọn transmittance ti CMC je 99.56%, ati awọn etherizing lenu ṣiṣe ti a pọ si 81%.

Hydroxyethyl cellulose HEC ti pese sile pẹlu kneader ati riakito saropo bi ohun elo ifaseyin. Nigbati a ba lo kneader bi ohun elo ifaseyin, ṣiṣe ifa ti oluranlowo etherizing jẹ 47% ati solubility omi ko dara nigbati agbara ti oluranlowo etherizing oti chloroethyl ko dara ati ipin molar ti chloroethanol si monosaccharide cellulose jẹ 3: 1 ni 60 ℃ fun 4h. . Nikan nigbati ipin molar ti chloroethanol si cellulose monosaccharides jẹ 6: 1, awọn ọja ti o ni omi solubility ti o dara ni a le ṣẹda. Nigbati a ti lo riakito saropo bi ohun elo ifaseyin, agbara ti oluranlowo etherification oti chloroethyl di dara julọ ni 68℃ fun 4h. Nigbati ipin molar ti chloroethanol si cellulose monosaccharide jẹ 3: 1, HEC ti o jẹ abajade ni solubility omi ti o dara julọ, ati pe imudara esi etherification ti pọ si 66%.

Iṣiṣẹ ifaseyin ati iyara ifa ti oluranlowo etherizing chloroacetic acid ga pupọ ju ti chloroethanol lọ, ati riakito aruwo bi ohun elo ifaseyin etherizing ni awọn anfani ti o han gedegbe lori kneader, eyiti o mu ilọsiwaju imudara etherizing pọ si. Awọn ga transmittivity ti CMC tun fi ogbon ekoro tọkasi wipe saropo riakito bi etherizing lenu ẹrọ le mu awọn isokan ti etherizing lenu. Eyi jẹ nitori pq cellulose ni awọn ẹgbẹ hydroxyl mẹta lori oruka ẹgbẹ-glukosi kọọkan, ati pe nikan ni wiwu ti o lagbara tabi tituka ni gbogbo awọn orisii cellulose hydroxyl ti awọn ohun elo oluranlowo etherifying ni wiwọle. Ihuwasi etherification ti cellulose nigbagbogbo jẹ iṣesi oriṣiriṣi lati ita si inu, paapaa ni agbegbe crystalline ti cellulose. Nigbati eto kirisita ti cellulose wa ni mimule laisi ipa ti agbara ita, oluranlowo etherifying jẹra lati wọ inu eto crystalline, ni ipa lori isokan ti iṣesi oriṣiriṣi. Nítorí náà, nípa ṣíṣe àtúnṣe òwú tí a ti mọ̀ (gẹ́gẹ́ bí jíjẹ́ ojú ilẹ̀ kan pàtó ti òwú tí a ti mọ̀ sí i), ìmúṣiṣẹ́mọ́ òwú tí a ti mọ́ lè túbọ̀ sunwọ̀n sí i. Ni ipin iwẹ nla (ethanol / cellulose tabi isopropyl oti / cellulose ati iyara iyara iyara, ni ibamu si ero, aṣẹ ti agbegbe crystallization cellulose yoo dinku, ni akoko yii cellulose le wú lile, nitorinaa wiwu naa. ti agbegbe amorphous ati crystalline cellulose duro lati wa ni ibamu, Nitorina, ifaseyin ti agbegbe amorphous ati agbegbe crystalline jẹ iru.

Nipa ọna ti infurarẹẹdi julọ.Oniranran onínọmbà ati X-ray diffraction onínọmbà, awọn etherification lenu ilana ti cellulose le ni oye siwaju sii vividly nigbati saropo riakito ti wa ni lo bi etherification lenu itanna.

Nibi, infurarẹẹdi spectra ati X-ray diffraction spectra ni a ṣe atupale. Idahun etherification ti CMC ati HEC ni a ṣe ni riakito ti o ru labẹ awọn ipo iṣesi ti a ṣalaye loke.

Onínọmbà infurarẹẹdi spekitiriumu fihan pe iṣesi etheration ti CMC ati HEC yipada nigbagbogbo pẹlu itẹsiwaju ti akoko ifaagun, iwọn aropo yatọ.

Nipasẹ awọn igbekale ti X-ray diffraction Àpẹẹrẹ, awọn crystallinity ti CMC ati HEC duro si odo pẹlu awọn itẹsiwaju ti lenu akoko, o nfihan pe awọn decrystallisation ilana ti besikale a ti mọ ni awọn alkalization ipele ati awọn alapapo ipele ṣaaju ki o to awọn etherification lenu ti refaini owu. . Nitorinaa, ifaseyin carbonoxymethyl ati hydroxyethyl etherification ti owu ti a ti tunṣe ko ni ihamọ nipataki nipasẹ kristalinity ti owu ti a ti mọ. O ti wa ni jẹmọ si awọn permeability ti etherifying oluranlowo. O le ṣe afihan pe iṣesi etherification ti CMC ati HEC ni a ṣe pẹlu riakito aruwo bi ohun elo ifaseyin. Labẹ iyara iyara ti o ga, o jẹ anfani si ilana decrystallization ti owu ti a ti tunṣe ni ipele alkalization ati ipele alapapo ṣaaju ifura etherification, ati iranlọwọ fun oluranlowo etherification lati wọ inu cellulose, lati le mu imudara ifaseyin etherification ṣiṣẹ ati isodipo aropo .

Ni ipari, iwadi yii n tẹnuba ipa ti agbara aruwo ati awọn ifosiwewe miiran lori ṣiṣe iṣesi lakoko ilana iṣesi. Nitorina, awọn imọran ti iwadi yi da lori awọn wọnyi idi: Ni awọn orisirisi eniyan etheration lenu eto, awọn lilo ti o tobi iwẹ ratio ati ki o ga saropo kikankikan, bbl, ni awọn ipilẹ awọn ipo fun awọn igbaradi ti isunmọ cellulose ether isokan pẹlu substituent ẹgbẹ. pinpin; Ninu eto ifaseyin etherogeneous kan pato, ether cellulose ti o ga julọ pẹlu isunmọ pinpin aṣọ ile ti awọn aropo le ṣee pese sile nipa lilo riakito saropo bi ohun elo ifaseyin, eyiti o fihan pe ojutu olomi cellulose ether ni gbigbe giga, eyiti o jẹ pataki nla lati faagun awọn ohun-ini naa. ati awọn iṣẹ ti cellulose ether. Awọn ẹrọ kneading ti wa ni lo bi awọn ohun elo ifaseyin lati iwadi etherification lenu ti refaini owu. Nitori awọn kekere saropo kikankikan, o jẹ ko dara fun awọn ilaluja ti etherification oluranlowo, ati ki o ni diẹ ninu awọn alailanfani bi ga o yẹ ti ẹgbẹ aati ati ko dara pinpin uniformity ti etherification substituents.