Abstracto:Para reemplazar la suspensión de alcohol polivinílico (PVA) no degradable, se preparó éter-hidroxipropilmetilcelulosa de celulosa de tallos de cáñamo a partir de tallos de cáñamo de desecho agrícola y se mezcló con almidón específico para preparar la suspensión.Se encoló hilo de mezcla de poliéster y algodón T/C65/35 14,7 tex y se probó su rendimiento de encolado.El proceso de producción óptimo de hidroxipropilmetilcelulosa fue el siguiente: la fracción másica de lejía fue del 35%;la relación de compresión de la celulosa alcalina fue 2,4;La relación en volumen líquido de metano y óxido de propileno es 7:3;diluir con isopropanol;la presión de reacción es 2 .0 MPa.El apresto preparado mezclando hidroxipropilmetilcelulosa y almidón específico tiene una DQO más baja y es más respetuoso con el medio ambiente, y todos los indicadores de apresto pueden reemplazar el apresto de PVA.
Palabras clave:tallo de cáñamo;éter de celulosa de tallos de cáñamo;alcohol de polivinilo;apresto de éter de celulosa
0.Prefacio
China es uno de los países con recursos de paja relativamente ricos.La producción agrícola supera los 700 millones de toneladas y la tasa de utilización de paja es sólo del 3% cada año.Una gran cantidad de recursos de paja no se han utilizado.La paja es una rica materia prima lignocelulósica natural, que puede utilizarse en piensos, fertilizantes, derivados de celulosa y otros productos.
En la actualidad, el desdimensionamiento de la contaminación de las aguas residuales en el proceso de producción textil se ha convertido en una de las mayores fuentes de contaminación.La demanda química de oxígeno del PVA es muy alta.Después de que las aguas residuales industriales producidas por PVA en el proceso de impresión y teñido se vierten al río, inhibirán o incluso destruirán la respiración de los organismos acuáticos.Además, el PVA agrava la liberación y migración de metales pesados en los sedimentos de las masas de agua, provocando problemas medioambientales más graves.Para llevar a cabo investigaciones sobre la sustitución del PVA por lechada verde, es necesario no sólo cumplir los requisitos del proceso de dimensionamiento, sino también minimizar la contaminación del agua y el aire durante el proceso de dimensionamiento.
En este estudio, se preparó éter-hidroxipropilmetilcelulosa (HPMC) de celulosa de tallos de cáñamo a partir de tallos de cáñamo de desecho agrícola y se analizó su proceso de producción.Y mezcle hidroxipropilmetilcelulosa y un tamaño de almidón específico como tamaño para el tamaño, compárelo con el tamaño de PVA y analice su rendimiento de tamaño.
1. Experimentar
1 .1 Materiales e instrumentos
Tallo de cáñamo, Heilongjiang;hilo de mezcla de poliéster y algodón T/C65/3514,7 tex;éter-hidroxipropilmetilcelulosa de celulosa de tallo de cáñamo de fabricación propia;FS-101, almidón modificado, PVA-1799, PVA-0588, Liaoning Zhongze Group Chaoyang Textile Co., Ltd.;propanol, calidad premium;óxido de propileno, ácido acético glacial, hidróxido de sodio, isopropanol, analíticamente puro;cloruro de metilo, nitrógeno de alta pureza.
Caldera de reacción GSH-3L, baño de agua con agitación magnética con pantalla digital JRA-6, horno de secado a temperatura constante con calefacción eléctrica DHG-9079A, agitador mecánico superior IKARW-20, máquina de dimensionamiento de muestras ESS-1000, medidor electrónico de resistencia de hilo simple YG 061/PC, Probador de abrasión de hilo computarizado LFY-109B.
1.2 Preparación de hidroxipropilmetilcelulosa
1. 2. 1 Preparación de fibra alcalina.
Divida el tallo de cáñamo, tritúrelo en 20 mallas con un pulverizador, agregue el polvo del tallo de cáñamo a una solución acuosa de NaOH al 35% y déjelo en remojo a temperatura ambiente durante 1 .5 ~ 2 .0h.Exprima la fibra alcalina impregnada de modo que la proporción de masa de álcali, celulosa y agua sea de 1, 2:1.2:1.
1. 2. 2 Reacción de eterificación
Eche la celulosa alcalina preparada en el recipiente de reacción, agregue 100 ml de isopropanol como diluyente, agregue líquido 140 ml de cloruro de metilo y 60 ml de óxido de propileno, haga vacío y presurice a 2 .0 MPa, aumentar lentamente la temperatura a 45°C durante 1-2 horas y reaccionar a 75°C durante 1-2 horas para preparar hidroxipropilmetilcelulosa.
1. 2. 3 Postprocesamiento
Ajustar el pH del éter de celulosa eterificado con ácido acético glacial a 6.5 ~ 7 .5, se lavó con propanol tres veces y se secó en una estufa a 85°C.
1.3 Proceso de producción de hidroxipropilmetilcelulosa.
1. 3. 1 La influencia de la velocidad de rotación en la preparación de éter de celulosa.
Por lo general, la reacción de eterificación es una reacción heterogénea de adentro hacia adentro.Si no hay energía externa, es difícil que el agente de eterificación entre en la cristalización de la celulosa, por lo que es necesario combinar completamente el agente de eterificación con la celulosa mediante agitación.En este estudio se utilizó un reactor agitado de alta presión.Después de repetidos experimentos y demostraciones, la velocidad de rotación seleccionada fue de 240-350 r/min.
1. 3. 2 El efecto de la concentración de álcali en la preparación de éter de celulosa.
El álcali puede destruir la estructura compacta de la celulosa para hacerla hincharse, y cuando el hinchamiento de la región amorfa y la región cristalina tiende a ser constante, la eterificación se produce sin problemas.En el proceso de producción de éter de celulosa, la cantidad de álcali utilizada en el proceso de alcalinización de la celulosa tiene una gran influencia en la eficiencia de eterificación de los productos de eterificación y el grado de sustitución de grupos.En el proceso de preparación de hidroxipropilmetilcelulosa, a medida que aumenta la concentración de lejía, también aumenta el contenido de grupos metoxilo;por el contrario, cuando la concentración de lejía disminuye, el contenido de base de hidroxipropilmetilcelulosa es mayor.El contenido de grupo metoxi es directamente proporcional a la concentración de lejía;el contenido de hidroxipropilo es inversamente proporcional a la concentración de lejía.La fracción másica de NaOH se seleccionó como 35% después de repetidas pruebas.
1. 3. 3 El efecto de la relación de prensado de celulosa alcalina en la preparación de éter de celulosa.
El propósito de prensar fibra alcalina es controlar el contenido de agua de la celulosa alcalina.Cuando la relación de prensado es demasiado pequeña, el contenido de agua aumenta, la concentración de lejía disminuye, la tasa de eterificación disminuye y el agente de eterificación se hidroliza y aumentan las reacciones secundarias., la eficiencia de la eterificación se reduce considerablemente.Cuando la relación de prensado es demasiado grande, el contenido de agua disminuye, la celulosa no puede hincharse y no tiene reactividad, y el agente de eterificación no puede entrar en contacto completamente con la celulosa alcalina y la reacción es desigual.Después de muchas pruebas y comparaciones, se determinó que la proporción de masa de álcali, agua y celulosa era de 1, 2:1.2:1.
1. 3. 4 Efecto de la temperatura en la preparación de éter de celulosa.
En el proceso de preparación de hidroxipropilmetilcelulosa, primero controle la temperatura a 50-60 °C y manténgala a temperatura constante durante 2 horas.La reacción de hidroxipropilación se puede llevar a cabo a aproximadamente 30 ℃ y la velocidad de la reacción de hidroxipropilación aumenta considerablemente a 50 ℃;Aumente lentamente la temperatura a 75 ℃ y controle la temperatura durante 2 horas.A 50°C, la reacción de metilación apenas reacciona, a 60°C, la velocidad de reacción es lenta y a 75°C, la velocidad de la reacción de metilación se acelera enormemente.
La preparación de hidroxipropilmetilcelulosa con control de temperatura de múltiples etapas no solo puede controlar el equilibrio de los grupos metoxilo e hidroxipropilo, sino que también ayuda a reducir las reacciones secundarias y el postratamiento, y a obtener productos con una estructura razonable.
1. 3. 5 Efecto de la proporción de dosificación del agente de eterificación en la preparación de éter de celulosa
Dado que la hidroxipropilmetilcelulosa es un éter mixto no iónico típico, los grupos metilo e hidroxipropilo están sustituidos en diferentes cadenas macromoleculares de hidroxipropilmetilcelulosa, es decir, diferentes C en cada posición del anillo de glucosa.Por otro lado, la relación de distribución de metilo e hidroxipropilo tiene mayor dispersión y aleatoriedad.La solubilidad en agua de HPMC está relacionada con el contenido de grupo metoxi.Cuando el contenido del grupo metoxi es bajo, se puede disolver en un álcali fuerte.A medida que aumenta el contenido de metoxilo, se vuelve más sensible al hinchamiento del agua.Cuanto mayor sea el contenido de metoxi, mejor será la solubilidad en agua y se podrá formular en forma de suspensión.
La cantidad de agente eterificante, cloruro de metilo y óxido de propileno, tiene un impacto directo sobre el contenido de metoxilo e hidroxipropilo.Para preparar hidroxipropilmetilcelulosa con buena solubilidad en agua, la relación de volumen líquido de cloruro de metilo y óxido de propileno se seleccionó como 7:3.
1.3.6 El proceso de producción óptimo de hidroxipropilmetilcelulosa
El equipo de reacción es un reactor agitado a alta presión;la velocidad de rotación es de 240-350 r/min;la fracción másica de lejía es del 35%;la relación de compresión de la celulosa alcalina es 2, 4;Hidroxipropoxilación a 50°C durante 2 horas, metoxilación a 75°C durante 2 horas;agente de eterificación cloruro de metilo y relación de volumen líquido de óxido de propileno 7:3;vacío;presión 2 .0 MPa;el diluyente es isopropanol.
2. Detección y aplicación
2.1 SEM de celulosa de cáñamo y celulosa alcalina
Comparando la celulosa de cáñamo sin tratar y la celulosa de cáñamo tratada con NaOH al 35%, se puede encontrar claramente que la celulosa alcalinizada tiene más grietas superficiales, mayor área superficial, mayor actividad y una reacción de eterificación más fácil.
2.2 Determinación de espectroscopia infrarroja
La celulosa extraída de los tallos de cáñamo después del tratamiento y el espectro infrarrojo de HPMC preparada a partir de celulosa de tallos de cáñamo.Entre ellos, la banda de absorción fuerte y ancha a 3295 cm -1 es la banda de absorción de vibración de estiramiento del grupo hidroxilo de asociación HPMC, la banda de absorción a 1250 ~ 1460 cm -1 es la banda de absorción de CH, CH2 y CH3, y la banda de absorción La banda a 1600 cm -1 es la banda de absorción de agua en la banda de absorción de polímero.La banda de absorción a 1025 cm -1 es la banda de absorción de C — O — C en el polímero.
2.3 Determinación de la viscosidad
Tome la muestra de éter de celulosa de tallo de cannabis preparada y agréguela a un vaso de precipitados para preparar una solución acuosa al 2%, revuélvala bien, mida su viscosidad y estabilidad de la viscosidad con un viscosímetro y mida la viscosidad promedio 3 veces.La viscosidad de la muestra de éter de celulosa de tallo de cannabis preparada fue de 11.8 mPa·s.
2.4 Aplicación de dimensionamiento
2.4.1 Configuración de lodo
La suspensión se preparó en 1000 ml de una suspensión con una fracción de masa del 3,5 %, se agitó uniformemente con un mezclador y luego se colocó en un baño de agua y se calentó a 95 °C durante 1 h.Al mismo tiempo, tenga en cuenta que el recipiente para cocinar la pulpa debe estar bien sellado para evitar que la concentración de la suspensión aumente debido a la evaporación del agua.
2.4.2 pH, miscibilidad y DQO de la formulación de la suspensión
Mezcle hidroxipropilmetilcelulosa y un tamaño de almidón específico para preparar la suspensión (1#~4#) y compárela con la suspensión de fórmula de PVA (0#) para analizar el pH, la miscibilidad y la DQO.El hilo de mezcla de poliéster y algodón T/C65/3514.7 tex se encoló en la máquina encoladora de muestras ESS1000 y se analizó su rendimiento de encolado.
Se puede observar que el éter de celulosa de tallo de cáñamo casero y el almidón específico tamaño 3# son la formulación de tamaño óptimo: 25% de éter de celulosa de tallo de cáñamo, 65% de almidón modificado y 10% de FS-101.
Todos los datos de tamaño son comparables a los datos de tamaño del tamaño de PVA, lo que indica que el tamaño mixto de hidroxipropilmetilcelulosa y almidón específico tiene un buen rendimiento de tamaño;su pH es más cercano al neutro;hidroxipropilmetilcelulosa y almidón específico La DQO (17459,2 mg/L) del tamaño mixto de almidón específico fue significativamente menor que la del tamaño de PVA (26448,0 mg/L), y el desempeño de protección ambiental fue bueno.
3. Conclusión
El proceso de producción óptimo para preparar éter-hidroxipropilmetilcelulosa de celulosa de tallos de cáñamo para encolado es el siguiente: un reactor agitado de alta presión con una velocidad de rotación de 240-350 r/min, una fracción másica de lejía del 35% y una relación de compresión. de celulosa alcalina 2.4, la temperatura de metilación es 75 ℃ y la temperatura de hidroxipropilación es 50 ℃, cada una mantenida durante 2 horas, la relación de volumen líquido de cloruro de metilo y óxido de propileno es 7:3, vacío, la presión de reacción es 2,0 MPa, el isopropanol es el diluyente.
Se utilizó éter de celulosa de tallos de cáñamo para reemplazar el apresto de PVA para el apresto, y la proporción de tamaño óptima fue: 25% de éter de celulosa de tallos de cáñamo, 65% de almidón modificado y 10% de FS-101.El pH de la suspensión es 6,5 y la DQO (17459,2 mg/L) es significativamente menor que la de la suspensión de PVA (26448,0 mg/L), lo que muestra un buen desempeño ambiental.
Se utilizó éter de celulosa de tallos de cáñamo para el apresto en lugar de apresto de PVA para encolar el hilo de mezcla de poliéster y algodón T/C 65/3514,7tex.El índice de tallas es equivalente.El nuevo éter de celulosa de tallo de cáñamo y un tamaño mixto de almidón modificado pueden reemplazar el tamaño de PVA.
Hora de publicación: 20-feb-2023