सेल्युलोज इथर पासून सुपर शोषक साहित्य

N, N-methylenebisacrylamide द्वारे क्रॉस-लिंक केलेल्या कार्बोक्झिमेथिल सेल्युलोजची प्रक्रिया आणि उत्पादन कार्यक्षमतेचा अभ्यास केला गेला आणि सुपरॲब्सॉर्बेंट राळ तयार करण्यासाठी अल्कलीची एकाग्रता, क्रॉस-लिंकिंग एजंटचे प्रमाण, अल्कली इथरिफिकेशन आणि सॉल्व्हेंट यावर चर्चा करण्यात आली.उत्पादनाच्या पाणी शोषण कार्यक्षमतेवर डोसचा प्रभाव.पाण्यातील पाणी शोषक राळची शोषण यंत्रणा स्पष्ट केली आहे.अभ्यासातून असे दिसून आले आहे की या उत्पादनाचे वॉटर रिटेन्शन व्हॅल्यू (WRV) 114ml/g पर्यंत पोहोचते.

मुख्य शब्द:सेल्युलोज इथर;methylenebisacrylamide;तयारी

1,परिचय

सुपरॲब्सॉर्बेंट राळ हे एक पॉलिमर मटेरियल आहे ज्यामध्ये मजबूत हायड्रोफिलिक गट आणि काही प्रमाणात क्रॉसलिंकिंग असते.कागद, कापूस आणि भांग यांसारख्या सामान्य पाणी शोषून घेणाऱ्या पदार्थांमध्ये कमी पाणी शोषण दर आणि कमी पाणी धरून ठेवण्याची क्षमता असते, तर अति-शोषक रेजिन त्यांच्या स्वत: च्या वजनाच्या डझनपटीने पाणी शोषू शकतात आणि पाणी शोषल्यानंतर तयार होणारी जेल निर्जलीकरण देखील करत नाही. थोड्या दाबाने.उत्कृष्ट पाणी धारणा क्षमता.हे पाण्यात किंवा सेंद्रिय सॉल्व्हेंट्समध्ये विरघळणारे नाही.

सेल्युलोजपासून बनवलेल्या सुपर शोषक पदार्थाच्या आण्विक साखळीवर हायड्रॉक्सिल गट, कार्बोक्सिल गट आणि सोडियम हायड्रेट आयन मोठ्या प्रमाणात आहेत.पाणी शोषून घेतल्यानंतर, पाणी हायड्रोफिलिक मॅक्रोमोलेक्युलर नेटवर्कने वेढलेले असते आणि बाह्य दाबाखाली ते टिकवून ठेवता येते.जेव्हा पाणी शोषण राळ ओलावते, तेव्हा राळ आणि पाण्यामध्ये अर्ध-पारगम्य पडद्याचा एक थर तयार होतो.डोननच्या म्हणण्यानुसार, पाणी-शोषक राळमध्ये मोबाईल आयन (Na+) च्या उच्च एकाग्रतेमुळे's समतोल तत्त्वानुसार, या आयन एकाग्रता फरकामुळे ऑस्मोटिक दाब होऊ शकतो.खराब, एक ओलावा आणि सूज कमकुवत शक्ती तयार करते, पाणी अर्ध-पारगम्य झिल्लीच्या या थरातून जाते आणि हायड्रोफिलिक गट आणि आयनांसह सुपरॲब्सॉर्बेंट रेजिनच्या मॅक्रोमोलेक्यूल्सवर एकत्रित होते, मोबाइल आयनांची एकाग्रता कमी करते, ज्यामुळे उच्च पाणी शोषण आणि सूज दिसून येते.मोबाइल आयनांच्या एकाग्रतेतील फरकामुळे होणारा ऑस्मोटिक दाब फरक पॉलिमर रेझिनच्या आण्विक नेटवर्कच्या एकसंध शक्तीमुळे होणाऱ्या पुढील विस्ताराच्या प्रतिकाराइतका होईपर्यंत ही शोषण प्रक्रिया चालू राहते.सेल्युलोजपासून तयार केलेल्या सुपरॲबसॉर्बंट रेझिनचे फायदे आहेत: मध्यम पाणी शोषण दर, जलद पाणी शोषण्याची गती, चांगले मीठ पाणी प्रतिरोधक, गैर-विषारी, पीएच मूल्य समायोजित करणे सोपे आहे, निसर्गात खराब होऊ शकते आणि कमी किमतीत, त्यामुळे ते विस्तृत आहे. वापरांची श्रेणी.हे पाणी अवरोधक एजंट, माती कंडिशनर आणि उद्योग आणि शेतीमध्ये पाणी टिकवून ठेवणारे एजंट म्हणून वापरले जाऊ शकते.याव्यतिरिक्त, त्यात आरोग्य, अन्न, सूक्ष्मजीवशास्त्र आणि औषधांमध्ये चांगला विकास आणि अनुप्रयोगाची शक्यता आहे.

2. प्रायोगिक भाग

२.१ प्रायोगिक तत्त्व

कॉटन फायबर सुपरॲबसॉर्बेंट राळ तयार करणे मुख्यतः फायबर त्वचेवर कमी प्रमाणात प्रतिस्थापनासह क्रॉस-लिंक्ड रचना तयार करणे आहे.सामान्यत: दोन किंवा अधिक प्रतिक्रियाशील कार्यात्मक गट असलेल्या संयुगांना क्रॉस-लिंक करणे.क्रॉस-लिंकिंग करण्यास सक्षम असलेल्या कार्यात्मक गटांमध्ये विनाइल, हायड्रॉक्सिल, कार्बोक्सिल, एमाइड, ऍसिड क्लोराईड, ऑक्सिरेन, नायट्रिल इ.चा समावेश होतो. वेगवेगळ्या क्रॉस-लिंकिंग एजंट्ससह तयार केलेल्या सुपरॲब्सॉर्बंट रेझिन्सचे पाणी शोषण प्रमाण भिन्न असते.या प्रयोगात, N, N-methylenebisacrylamide खालील चरणांसह क्रॉस-लिंकिंग एजंट म्हणून वापरले जाते:

(1) सेल्युलोज (Rcell) अल्कली सेल्युलोज तयार करण्यासाठी क्षारीय द्रावणासह प्रतिक्रिया देते आणि सेल्युलोजची अल्कलायझेशन प्रतिक्रिया ही एक जलद एक्झोथर्मिक प्रतिक्रिया आहे.तापमान कमी करणे अल्कली तंतूंच्या निर्मितीसाठी अनुकूल आहे आणि त्यांचे हायड्रोलिसिस रोखू शकते.अल्कोहोल जोडल्याने सेल्युलोजचा विकार वाढू शकतो, जो क्षारीकरण आणि त्यानंतरच्या इथरिफिकेशनसाठी फायदेशीर आहे.

RcellOH+NaOH→RcellONa+H2O

(२) अल्कली सेल्युलोज आणि मोनोक्लोरोएसेटिक ऍसिड सोडियम कार्बोक्झिमेथिल सेल्युलोज तयार करतात आणि इथरिफिकेशन प्रतिक्रिया न्यूक्लियोफिलिक प्रतिस्थापन प्रतिक्रियाशी संबंधित आहे:

RcellONa+ClCH2COONa→RcellOCH2COONa+NaCl

(3) N, N-methylenebisacrylamide क्रॉस-लिंक्ड सुपर शोषक राळ प्राप्त करण्यासाठी.कार्बोक्झिमेथिल फायबरच्या आण्विक साखळीवर अजूनही मोठ्या संख्येने हायड्रॉक्सिल गट असल्यामुळे, सेल्युलोजच्या हायड्रॉक्सिल गटाचे आयनीकरण आणि एन, एन-मेथिलेनेबिसाक्रायलामाइडच्या आण्विक साखळीवरील ऍक्रिलॉयल दुहेरी बाँडचे आयनीकरण क्रिया अंतर्गत ट्रिगर केले जाऊ शकते. अल्कली कॅटॅलिसिसचे, आणि नंतर सेल्युलोज आण्विक साखळ्यांमधील क्रॉस-लिंकिंग मायकेल कंडेन्सेशनद्वारे होते आणि लगेचच पाण्यामध्ये प्रोटॉन एक्सचेंज होऊन ते पाण्यामध्ये विरघळणारे सेल्युलोज सुपरॲबसॉर्बेंट राळ बनते.

2.2 कच्चा माल आणि साधने

कच्चा माल: शोषक कापूस (लिंटरमध्ये कापून), सोडियम हायड्रॉक्साईड, मोनोक्लोरोएसेटिक ऍसिड, एन, एन-मेथिलेनेबिसॅक्रिलामाइड, परिपूर्ण इथेनॉल, एसीटोन.

उपकरणे: थ्री-नेक्ड फ्लास्क, इलेक्ट्रिक स्टिरिंग, रिफ्लक्स कंडेन्सर, सक्शन फिल्टर फ्लास्क, बुकनर फनेल, व्हॅक्यूम ड्रायिंग ओव्हन, सर्कुलटिंग वॉटर व्हॅक्यूम पंप.

2.3 तयारी पद्धत

2.3.1 क्षारीकरण

तीन मानेच्या बाटलीमध्ये 1 ग्रॅम शोषक कापूस घाला, नंतर ठराविक प्रमाणात सोडियम हायड्रॉक्साइड द्रावण आणि परिपूर्ण इथेनॉल घाला, खोलीच्या तापमानापेक्षा कमी तापमान ठेवा आणि थोडा वेळ ढवळून घ्या.

2.3.2 इथरिफिकेशन

ठराविक प्रमाणात क्लोरोएसिटिक ऍसिड घाला आणि 1 तास ढवळा.

2.3.2 क्रॉसलिंकिंग

इथरिफिकेशनच्या नंतरच्या टप्प्यात, क्रॉस-लिंकिंग करण्यासाठी एन,एन-मिथिलेनेबिसाक्रायलामाइड प्रमाणात जोडले गेले आणि खोलीच्या तापमानाला 2 तास ढवळले.

2.3.4 पोस्ट-प्रोसेसिंग

पीएच व्हॅल्यू 7 वर समायोजित करण्यासाठी ग्लेशियल एसिटिक ऍसिड वापरा, मीठ इथेनॉलने धुवा, एसीटोनने पाणी धुवा, सक्शनने फिल्टर करा आणि व्हॅक्यूम 4 तास (सुमारे 60 वाजता) कोरडे करा°C, व्हॅक्यूम डिग्री 8.8kPa) पांढरा कॉटन फिलामेंट उत्पादन मिळविण्यासाठी.

2.4 विश्लेषणात्मक चाचणी

पाणी शोषण दर (WRV) चाळणीद्वारे निर्धारित केला जातो, म्हणजेच उत्पादनाचा 1g (G) 100ml डिस्टिल्ड वॉटर (V1) असलेल्या बीकरमध्ये जोडला जातो, 24 तास भिजवून, 200-जाळीच्या स्टेनलेस स्टीलच्या स्क्रीनद्वारे फिल्टर केला जातो. , आणि स्क्रीनच्या तळाशी पाणी गोळा केले जाते (V2).गणना सूत्र खालीलप्रमाणे आहे: WRV=(V1-V2)/G.

3. परिणाम आणि चर्चा

3.1 अल्कलायझेशन प्रतिक्रिया परिस्थितीची निवड

कॉटन फायबर आणि अल्कधर्मी द्रावणाच्या कृतीद्वारे अल्कली सेल्युलोज तयार करण्याच्या प्रक्रियेत, प्रक्रियेच्या परिस्थितीचा उत्पादनाच्या कार्यक्षमतेवर महत्त्वपूर्ण प्रभाव पडतो.अल्कलायझेशन प्रतिक्रियामध्ये अनेक घटक आहेत.निरीक्षणाच्या सोयीसाठी, ऑर्थोगोनल प्रयोग डिझाइन पद्धतीचा अवलंब केला जातो.

इतर अटी: सॉल्व्हेंट 20 मिली निरपेक्ष इथेनॉल आहे, अल्कली ते इथरफायिंग एजंट (mol/md) चे गुणोत्तर 3:1 आहे आणि क्रॉसलिंकिंग एजंट 0.05g आहे.

प्रायोगिक परिणाम दर्शवितात की: प्राथमिक आणि दुय्यम संबंध: C>A>B, सर्वोत्तम गुणोत्तर: A3B3C3.क्षारीकरण अभिक्रियामध्ये लाइची एकाग्रता हा सर्वात महत्वाचा घटक आहे.लायची उच्च सांद्रता अल्कली सेल्युलोजच्या निर्मितीसाठी अनुकूल आहे.तथापि, हे लक्षात घेतले पाहिजे की लाइची एकाग्रता जितकी जास्त असेल तितकी तयार केलेल्या सुपरॲबसॉर्बेंट राळमध्ये मीठ सामग्री जास्त असेल.म्हणून, इथेनॉलने मीठ धुताना, उत्पादनातील मीठ काढून टाकले जाईल याची खात्री करण्यासाठी ते अनेक वेळा धुवा, जेणेकरून उत्पादनाच्या पाणी शोषण क्षमतेवर परिणाम होणार नाही.

3.2 उत्पादन WRV वर क्रॉसलिंकिंग एजंट डोसचा प्रभाव

प्रायोगिक अटी आहेत: 20 मिली निरपेक्ष इथेनॉल, 2.3: 1 अल्कली ते इथरिफिकेशन एजंट, 20 मिली लाय आणि 90 मिनिटे क्षारीकरण.

परिणामांनी दर्शविले की क्रॉस-लिंकिंग एजंटचे प्रमाण CMC-Na च्या क्रॉस-लिंकिंग डिग्रीवर परिणाम करते.अत्यधिक क्रॉस-लिंकिंगमुळे उत्पादनाच्या जागेत घट्ट नेटवर्कची रचना होते, जे कमी पाणी शोषण दर आणि पाणी शोषणानंतर खराब लवचिकता द्वारे दर्शविले जाते;जेव्हा क्रॉस-लिंकिंग एजंटचे प्रमाण कमी असते, तेव्हा क्रॉस-लिंकिंग अपूर्ण असते आणि तेथे पाण्यात विरघळणारी उत्पादने असतात, ज्याचा पाणी शोषण दर देखील प्रभावित होतो.जेव्हा क्रॉस-लिंकिंग एजंटचे प्रमाण 0.06g पेक्षा कमी असते, तेव्हा पाणी शोषण दर क्रॉस-लिंकिंग एजंटच्या प्रमाणाच्या वाढीसह वाढते, जेव्हा क्रॉस-लिंकिंग एजंटचे प्रमाण 0.06g पेक्षा जास्त असते तेव्हा पाणी शोषण दर कमी होतो. क्रॉस-लिंकिंग एजंटच्या रकमेसह.म्हणून, क्रॉसलिंकिंग एजंटचा डोस सूती फायबर वस्तुमानाच्या सुमारे 6% आहे.

3.3 उत्पादन WRV वर इथरिफिकेशन परिस्थितीचा प्रभाव

प्रायोगिक परिस्थिती आहेत: अल्कली एकाग्रता 40%;अल्कली व्हॉल्यूम 20 मिली;परिपूर्ण इथेनॉल 20 मिली;क्रॉस-लिंकिंग एजंट डोस 0.06 ग्रॅम;क्षारीकरण 90 मि.

रासायनिक अभिक्रिया सूत्रानुसार, अल्कली-इथर गुणोत्तर (NaOH:CICH2-COOH) 2:1 असले पाहिजे, परंतु वापरलेल्या क्षाराचे वास्तविक प्रमाण या गुणोत्तरापेक्षा जास्त आहे, कारण प्रतिक्रिया प्रणालीमध्ये विशिष्ट मुक्त अल्कली एकाग्रतेची हमी असणे आवश्यक आहे. , कारण: मुक्त बेसची विशिष्ट उच्च एकाग्रता अल्कलायझेशन प्रतिक्रिया पूर्ण करण्यासाठी अनुकूल आहे;क्रॉस-लिंकिंग प्रतिक्रिया अल्कधर्मी परिस्थितीत केली जाणे आवश्यक आहे;काही दुष्परिणाम अल्कली वापरतात.तथापि, जर अल्कलीचे प्रमाण जास्त असेल तर अल्कली फायबर गंभीरपणे खराब होईल आणि त्याच वेळी, इथरिफिकेशन एजंटची कार्यक्षमता कमी होईल.प्रयोगांवरून असे दिसून आले आहे की अल्कली आणि इथरचे प्रमाण सुमारे 2.5:1 आहे.

3.4 सॉल्व्हेंट रकमेचा प्रभाव

प्रायोगिक परिस्थिती आहेत: अल्कली एकाग्रता 40%;अल्कली डोस 20 मिली;अल्कली-इथर प्रमाण 2.5:1;क्रॉस-लिंकिंग एजंट डोस 0.06 ग्रॅम, क्षारीकरण 90 मिनिटे.

विद्रावक निर्जल इथेनॉल प्रणालीची स्लरी स्थिती विखुरण्याची, एकसंध बनवण्याची आणि राखण्याची भूमिका बजावते, जे अल्कली सेल्युलोजच्या निर्मिती दरम्यान सोडलेली उष्णता पसरवण्यासाठी आणि हस्तांतरित करण्यासाठी फायदेशीर आहे आणि अल्कली सेल्युलोजची हायड्रोलिसिस प्रतिक्रिया कमी करू शकते, ज्यामुळे एकसमान प्राप्त होते. सेल्युलोजतथापि, जर अल्कोहोलचे प्रमाण खूप जास्त असेल तर अल्कली आणि सोडियम मोनोक्लोरोएसीटेट त्यात विरघळेल, अभिक्रियाकांची एकाग्रता कमी होईल, प्रतिक्रिया दर कमी होईल आणि त्यानंतरच्या क्रॉसलिंकिंगवर देखील त्याचा विपरीत परिणाम होईल.जेव्हा निरपेक्ष इथेनॉलचे प्रमाण 20ml असते, तेव्हा WRV मूल्य मोठे असते.

सारांश, N, N-methylenebisacrylamide द्वारे क्रॉस-लिंक केलेल्या शोषक कापूस क्षारीय आणि इथरिफाइड कार्बोक्झिमेथिल सेल्युलोजपासून सुपरॲब्सॉर्बेंट राळ तयार करण्यासाठी सर्वात योग्य परिस्थिती आहेत: अल्कली एकाग्रता 40%, विद्राव मुक्त 20 मिली पाणी आणि इथेनॉल, अल्कॅलियो इथेनॉल. 2.5:1 आहे, आणि क्रॉसलिंकिंग एजंटचा डोस 0.06g आहे (कॉटन लिंटर्सच्या प्रमाणाच्या 6%).