Sintesi u Karatterizzazzjoni ta' Butane Sulfonate Cellulose Ether Water Reducer

Bħala materja prima ntużat ċelluloża mikrokristallina (MCC) bi grad definit ta' polimerizzazzjoni miksuba permezz ta' idroliżi aċida tal-polpa tal-qoton taċ-ċelluloża. Taħt l-attivazzjoni tal-idrossidu tas-sodju, din irreaġixxiet ma' 1,4-butan sultone (BS) biex jinkiseb riduttur tal-ilma taċ-ċelluloża butil sulfonat (SBC) b'solubilità tajba fl-ilma. L-istruttura tal-prodott ġiet ikkaratterizzata permezz ta' spettroskopija infra-aħmar (FT-IR), spettroskopija tar-reżonanza manjetika nukleari (NMR), mikroskopija elettronika tal-iskannjar (SEM), diffrazzjoni tar-raġġi-X (XRD) u metodi analitiċi oħra, u ġew investigati l-grad ta' polimerizzazzjoni, il-proporzjon tal-materja prima, u r-reazzjoni tal-MCC. L-effetti tal-kundizzjonijiet tal-proċess sintetiku bħat-temperatura, il-ħin tar-reazzjoni, u t-tip ta' aġent ta' sospensjoni fuq il-prestazzjoni tat-tnaqqis tal-ilma tal-prodott. Ir-riżultati juru li: meta l-grad ta' polimerizzazzjoni tal-materja prima MCC huwa 45, il-proporzjon tal-massa tar-reattanti huwa: AGU (unità tal-glukożidu taċ-ċelluloża): n (NaOH): n (BS) = 1.0: 2.1: 2.2, L-aġent tas-sospensjoni huwa isopropanol, il-ħin ta' attivazzjoni tal-materja prima f'temperatura tal-kamra huwa ta' sagħtejn, u l-ħin tas-sintesi tal-prodott huwa ta' 5 sigħat. Meta t-temperatura hija ta' 80°C, il-prodott miksub għandu l-ogħla grad ta' sostituzzjoni tal-gruppi tal-aċidu butanesulfoniku, u l-prodott għandu l-aħjar prestazzjoni li tnaqqas l-ilma.

Kliem ewlieni:ċelluloża; butilsulfonat taċ-ċelluloża; aġent li jnaqqas l-ilma; prestazzjoni li tnaqqas l-ilma

1、Introduzzjoni

Is-superplastiċizzatur tal-konkrit huwa wieħed mill-komponenti indispensabbli tal-konkrit modern. Huwa preċiżament minħabba d-dehra ta' aġent li jnaqqas l-ilma li l-prattiċità għolja, id-durabbiltà tajba u anke s-saħħa għolja tal-konkrit jistgħu jiġu garantiti. Ir-ridutturi tal-ilma b'effiċjenza għolja li jintużaw bħalissa jinkludu prinċipalment il-kategoriji li ġejjin: riduttur tal-ilma bbażat fuq in-naftalina (SNF), riduttur tal-ilma bbażat fuq ir-reżina tal-melamina sulfonata (SMF), riduttur tal-ilma bbażat fuq is-sulfamat (ASP), superplastiċizzatur tal-Lignosulfonat modifikat (ML), u superplastiċizzatur tal-polikarbossilat (PC), li bħalissa qed jiġi riċerkat b'mod aktar attiv. Meta jiġi analizzat il-proċess ta' sinteżi tar-ridutturi tal-ilma, ħafna mir-ridutturi tradizzjonali tal-ilma kondensat preċedenti jużaw formaldehyde b'riħa qawwija u qawwija bħala materja prima għar-reazzjoni tal-polikondensazzjoni, u l-proċess ta' sulfonazzjoni ġeneralment jitwettaq b'aċidu sulfuriku dħaħen korrużiv ħafna jew aċidu sulfuriku kkonċentrat. Dan inevitabbilment jikkawża effetti negattivi fuq il-ħaddiema u l-ambjent tal-madwar, u jiġġenera wkoll ammont kbir ta' residwu tal-iskart u likwidu tal-iskart, li mhuwiex ta' għajnuna għall-iżvilupp sostenibbli; Madankollu, għalkemm ir-ridutturi tal-ilma tal-polikarbossilat għandhom il-vantaġġi ta’ telf żgħir ta’ konkrit maż-żmien, dożaġġ baxx, fluss tajjeb. Għandu l-vantaġġi ta’ densità għolja u l-ebda sustanzi tossiċi bħall-formaldehyde, iżda huwa diffiċli li jiġi promoss fiċ-Ċina minħabba l-prezz għoli. Mill-analiżi tas-sors tal-materja prima, mhux diffiċli li wieħed isib li l-biċċa l-kbira tar-ridutturi tal-ilma msemmija hawn fuq huma sintetizzati bbażati fuq prodotti/prodotti sekondarji petrokimiċi, filwaqt li l-pitrolju, bħala riżorsa mhux rinnovabbli, huwa dejjem aktar skars u l-prezz tiegħu qed jiżdied kontinwament. Għalhekk, kif jintużaw riżorsi naturali rinnovabbli rħas u abbundanti bħala materja prima biex jiġu żviluppati superplastiċizzaturi tal-konkrit ġodda ta’ prestazzjoni għolja sar direzzjoni importanti ta’ riċerka għas-superplastiċizzaturi tal-konkrit.

Iċ-ċelluloża hija makromolekula lineari ffurmata billi tgħaqqad ħafna D-glukopiranosi ma' bonds glikosidiċi β-(1-4). Hemm tliet gruppi idrossiliċi fuq kull ċirku glukopiranosil. Trattament xieraq jista' jikseb ċerta reattività. F'dan id-dokument, il-polpa tal-qoton taċ-ċelluloża ntużat bħala l-materja prima inizjali, u wara idroliżi bl-aċidu biex tinkiseb ċelluloża mikrokristallina bi grad xieraq ta' polimerizzazzjoni, ġiet attivata bl-idrossidu tas-sodju u rreaġixxiet ma' 1,4-butan sultone biex tipprepara superplastiċizzatur tal-etere taċ-ċelluloża aċiduża tas-sulfonat tal-butil, u ġew diskussi l-fatturi li jinfluwenzaw kull reazzjoni.

2. Esperiment

2.1 Materja prima

Polpa tal-qoton taċ-ċelluloża, grad ta' polimerizzazzjoni 576, Xinjiang Aoyang Technology Co., Ltd.; 1,4-butan sultone (BS), grad industrijali, prodott minn Shanghai Jiachen Chemical Co., Ltd.; Siment Portland ordinarju 52.5R, Urumqi Provdut mill-fabbrika tas-siment; Ramel standard ISO taċ-Ċina, prodott minn Xiamen Ace Ou Standard Sand Co., Ltd.; idrossidu tas-sodju, aċidu idrokloriku, isopropanol, metanol anidru, aċetat tal-etil, n-butanol, etere tal-pitrolju, eċċ., huma kollha analitikament puri, disponibbli kummerċjalment.

2.2 Metodu sperimentali

Iżen ċertu ammont ta' polpa tal-qoton u itħanha sew, poġġiha fi flixkun bi tliet għenuq, żid ċerta konċentrazzjoni ta' aċidu idrokloriku dilwit, ħawwad biex tissaħħan u tidrolizza għal ċertu perjodu ta' żmien, berred għat-temperatura tal-kamra, iffiltra, aħsel bl-ilma sakemm tkun newtrali, u nixxef bil-vakwu f'50°C biex tikseb. Wara li jkollok materja prima taċ-ċelluloża mikrokristallina bi gradi differenti ta' polimerizzazzjoni, kejjel il-grad ta' polimerizzazzjoni tagħhom skont il-letteratura, poġġiha fi flixkun ta' reazzjoni bi tliet għenuq, issospendiha b'aġent ta' sospensjoni 10 darbiet il-massa tagħha, żid ċertu ammont ta' soluzzjoni milwiema ta' idrossidu tas-sodju waqt li tħawwad, ħawwad u attiva f'temperatura tal-kamra għal ċertu perjodu ta' żmien, żid l-ammont ikkalkulat ta' 1,4-butan sultone (BS), saħħan sat-temperatura tar-reazzjoni, irreaġixxi f'temperatura kostanti għal ċertu perjodu ta' żmien, berred il-prodott għat-temperatura tal-kamra, u ikseb il-prodott mhux raffinat permezz ta' filtrazzjoni bil-ġbid. Laħlaħ bl-ilma u l-metanol għal 3 darbiet, u ffiltra bil-ġbid biex tikseb il-prodott finali, jiġifieri ċelluloża butilsulfonat li jnaqqas l-ilma (SBC).

2.3 Analiżi u karatterizzazzjoni tal-prodott

2.3.1 Determinazzjoni tal-kontenut tal-kubrit fil-prodott u kalkolu tal-grad ta' sostituzzjoni

L-analizzatur elementali FLASHEA-PE2400 intuża biex iwettaq analiżi elementali fuq il-prodott imnixxef taċ-ċelluloża butil sulfonat li jnaqqas l-ilma biex jiddetermina l-kontenut tal-kubrit.

2.3.2 Determinazzjoni tal-fluwidità tat-tikħil

Imkejjel skont 6.5 f'GB8076-2008. Jiġifieri, l-ewwel kejjel it-taħlita ta' ilma/siment/ramel standard fuq it-tester tal-fluwidità tas-siment NLD-3 meta d-dijametru tal-espansjoni jkun (180±2)mm. siment, il-konsum tal-ilma ta' referenza mkejjel huwa 230g), u mbagħad żid aġent li jnaqqas l-ilma li l-massa tiegħu hija 1% tal-massa tas-siment mal-ilma, skont siment/aġent li jnaqqas l-ilma/ilma standard/ramel standard=450g/4.5g/230 g/ Il-proporzjon ta' 1350 g jitqiegħed f'mixer tas-siment JJ-5 u jitħawwad b'mod uniformi, u d-dijametru estiż tat-tikħil fuq it-tester tal-fluwidità tat-tikħil jitkejjel, li hija l-fluwidità mkejla tat-tikħil.

2.3.3 Karatterizzazzjoni tal-Prodott

Il-kampjun ġie kkaratterizzat permezz ta' FT-IR bl-użu tal-ispettrometru tal-infra-aħmar tat-trasformazzjoni ta' Fourier tat-tip EQUINOX 55 tal-Kumpanija Bruker; l-ispettru H NMR tal-kampjun ġie kkaratterizzat mill-istrument tar-reżonanza manjetika nukleari superkonduttiva tal-moħriet INOVA ZAB-HS tal-Kumpanija Varian; Il-morfoloġija tal-prodott ġiet osservata taħt mikroskopju; L-analiżi XRD twettqet fuq il-kampjun bl-użu ta' diffrattometru tar-raġġi-X tal-Kumpanija MAC M18XHF22-SRA.

3. Riżultati u diskussjoni

3.1 Riżultati tal-karatterizzazzjoni

3.1.1 Riżultati tal-karatterizzazzjoni tal-FT-IR

Twettqet analiżi infra-aħmar fuq il-materja prima ċelluloża mikrokristallina bi grad ta' polimerizzazzjoni Dp=45 u l-prodott SBC ġie sintetizzat minn din il-materja prima. Peress li l-qċaċet ta' assorbiment ta' SC u SH huma dgħajfa ħafna, mhumiex adattati għall-identifikazzjoni, filwaqt li S=O għandu quċċata ta' assorbiment qawwija. Għalhekk, jekk hemmx grupp ta' aċidu sulfoniku fl-istruttura molekulari jista' jiġi determinat billi tiġi kkonfermata l-eżistenza tal-quċċata S=O. Ovvjament, fl-ispettru taċ-ċelluloża, hemm quċċata ta' assorbiment qawwija f'numru ta' mewġa ta' 3344 cm-1, li hija attribwita għall-quċċata tal-vibrazzjoni tat-tiġbid tal-idrossil fiċ-ċelluloża; il-quċċata ta' assorbiment aktar qawwija f'numru ta' mewġa ta' 2923 cm-1 hija l-quċċata tal-vibrazzjoni tat-tiġbid tal-metilin (-CH2). Il-quċċata tal-vibrazzjoni; is-serje ta' meded magħmula minn 1031, 1051, 1114, u 1165cm-1 tirrifletti l-quċċata tal-assorbiment tal-vibrazzjoni tat-tiġbid tal-idrossil u l-quċċata tal-assorbiment tal-vibrazzjoni tal-liwi tal-bond tal-etere (COC); In-numru tal-mewġa 1646cm-1 jirrifletti l-idroġenu ffurmat mill-idrossilu u l-ilma ħieles. Il-quċċata tal-assorbiment tal-bond; il-medda ta' 1432~1318cm-1 tirrifletti l-eżistenza tal-istruttura tal-kristall taċ-ċelluloża. Fl-ispettru IR tal-SBC, l-intensità tal-medda 1432~1318cm-1 tiddgħajjef; filwaqt li l-intensità tal-quċċata tal-assorbiment f'1653 cm-1 tiżdied, u dan jindika li l-abbiltà li jiġu ffurmati bonds tal-idroġenu tissaħħaħ; 1040, 605cm-1 jidhru qċaċet ta' assorbiment aktar b'saħħithom, u dawn it-tnejn mhumiex riflessi fl-ispettru infra-aħmar taċ-ċelluloża, l-ewwel hija l-quċċata tal-assorbiment karatteristika tal-bond S=O, u t-tieni hija l-quċċata tal-assorbiment karatteristika tal-bond SO. Abbażi tal-analiżi ta' hawn fuq, jista' jidher li wara r-reazzjoni tal-eterifikazzjoni taċ-ċelluloża, hemm gruppi ta' aċidu sulfoniku fil-katina molekulari tagħha.

3.1.2 Riżultati tal-karatterizzazzjoni tal-H NMR

L-ispettru H NMR taċ-ċelluloża butyl sulfonate jista' jidher: fi ħdan γ=1.74~2.92 hemm l-ispostament kimiku tal-proton tal-idroġenu taċ-ċiklobutil, u fi ħdan γ=3.33~4.52 hija l-unità taċ-ċelluloża anidroglukożju. L-ispostament kimiku tal-proton tal-ossiġnu f'γ=4.52~6 huwa l-ispostament kimiku tal-proton tal-metilin fil-grupp tal-aċidu butilsulfoniku konness mal-ossiġnu, u m'hemm l-ebda quċċata f'γ=6~7, li jindika li l-prodott mhuwiex. Jeżistu protoni oħra.

3.1.3 Riżultati tal-karatterizzazzjoni tas-SEM

Osservazzjoni SEM tal-polpa tal-qoton taċ-ċelluloża, iċ-ċelluloża mikrokristallina u l-prodott taċ-ċelluloża butilsulfonat. Billi jiġu analizzati r-riżultati tal-analiżi SEM tal-polpa tal-qoton taċ-ċelluloża, iċ-ċelluloża mikrokristallina u l-prodott taċ-ċelluloża butanesulfonat (SBC), instab li ċ-ċelluloża mikrokristallina miksuba wara l-idroliżi bl-HCL tista' tbiddel b'mod sinifikanti l-istruttura tal-fibri taċ-ċelluloża. L-istruttura fibruża nqerdet, u nkisbu partiċelli fini taċ-ċelluloża agglomerata. L-SBC miksub billi rreaġixxa aktar mal-BS ma kellux struttura fibruża u bażikament ittrasforma fi struttura amorfa, li kienet ta' benefiċċju għad-dissoluzzjoni tiegħu fl-ilma.

3.1.4 Riżultati tal-karatterizzazzjoni tal-XRD

Il-kristallinità taċ-ċelluloża u d-derivattivi tagħha tirreferi għall-perċentwal tar-reġjun kristallin iffurmat mill-istruttura tal-unità taċ-ċelluloża fit-totalità. Meta ċ-ċelluloża u d-derivattivi tagħha jgħaddu minn reazzjoni kimika, il-bonds tal-idroġenu fil-molekula u bejn il-molekuli jinqerdu, u r-reġjun kristallin isir reġjun amorfu, u b'hekk titnaqqas il-kristallinità. Għalhekk, il-bidla fil-kristallinità qabel u wara r-reazzjoni hija kejl taċ-ċelluloża. Wieħed mill-kriterji biex tipparteċipa fir-rispons jew le. L-analiżi XRD twettqet fuq ċelluloża mikrokristallina u l-prodott ċelluloża butanesulfonat. Jista' jidher permezz ta' tqabbil li wara l-eterifikazzjoni, il-kristallinità tinbidel fundamentalment, u l-prodott ikun ittrasforma kompletament fi struttura amorfa, sabiex ikun jista' jinħall fl-ilma.

3.2 L-effett tal-grad ta' polimerizzazzjoni tal-materja prima fuq il-prestazzjoni tat-tnaqqis tal-ilma tal-prodott

Il-fluwidità tat-tikħil tirrifletti direttament il-prestazzjoni tat-tnaqqis tal-ilma tal-prodott, u l-kontenut tal-kubrit tal-prodott huwa wieħed mill-aktar fatturi importanti li jaffettwaw il-fluwidità tat-tikħil. Il-fluwidità tat-tikħil tkejjel il-prestazzjoni tat-tnaqqis tal-ilma tal-prodott.

Wara li tbiddel il-kundizzjonijiet tar-reazzjoni tal-idroliżi biex tipprepara MCC bi gradi differenti ta' polimerizzazzjoni, skont il-metodu ta' hawn fuq, agħżel ċertu proċess ta' sinteżi biex tipprepara prodotti SBC, kejjel il-kontenut tal-kubrit biex tikkalkula l-grad ta' sostituzzjoni tal-prodott, u żid il-prodotti SBC mas-sistema ta' taħlit ta' ilma/siment/ramel standard. Kejjel il-fluwidità tal-mehries.

Mir-riżultati sperimentali jidher li fil-medda tar-riċerka, meta l-grad ta' polimerizzazzjoni tal-materja prima taċ-ċelluloża mikrokristallina jkun għoli, il-kontenut ta' kubrit (grad ta' sostituzzjoni) tal-prodott u l-fluwidità tat-tikħil huma baxxi. Dan għaliex: il-piż molekulari tal-materja prima huwa żgħir, li jwassal għat-taħlit uniformi tal-materja prima U l-penetrazzjoni tal-aġent tal-eterifikazzjoni, u b'hekk itejjeb il-grad ta' eterifikazzjoni tal-prodott. Madankollu, ir-rata ta' tnaqqis tal-ilma tal-prodott ma tiżdiedx f'linja dritta mat-tnaqqis tal-grad ta' polimerizzazzjoni tal-materja prima. Ir-riżultati sperimentali juru li l-fluwidità tat-tikħil tat-taħlita tat-tikħil tas-siment imħallta ma' SBC ippreparata bl-użu taċ-ċelluloża mikrokristallina bi grad ta' polimerizzazzjoni Dp<96 (piż molekulari<15552) hija akbar minn 180 mm (li hija akbar minn dik mingħajr riduttur tal-ilma). fluwidità ta' riferiment), li tindika li SBC jista' jiġi ppreparat bl-użu taċ-ċelluloża b'piż molekulari ta' inqas minn 15552, u tista' tinkiseb ċerta rata ta' tnaqqis tal-ilma; L-SBC jiġi ppreparat bl-użu ta' ċelluloża mikrokristallina bi grad ta' polimerizzazzjoni ta' 45 (piż molekulari: 7290), u miżjuda mat-taħlita tal-konkrit, il-fluwidità mkejla tal-mehrież hija l-akbar, għalhekk huwa kkunsidrat li ċ-ċelluloża bi grad ta' polimerizzazzjoni ta' madwar 45 hija l-aktar adattata għall-preparazzjoni tal-SBC; meta l-grad ta' polimerizzazzjoni tal-materja prima jkun akbar minn 45, il-fluwidità tal-mehrież tonqos gradwalment, li jfisser li r-rata tat-tnaqqis tal-ilma tonqos. Dan għaliex meta l-piż molekulari jkun kbir, minn naħa waħda, il-viskożità tas-sistema tat-taħlita tiżdied, l-uniformità tad-dispersjoni tas-siment tiddeterjora, u d-dispersjoni fil-konkrit tkun bil-mod, li taffettwa l-effett tad-dispersjoni; min-naħa l-oħra, meta l-piż molekulari jkun kbir, il-makromolekuli tas-superplastiċizzatur ikunu f'konformazzjoni ta' kolja każwali, li hija relattivament diffiċli biex tiġi assorbita fuq il-wiċċ tal-partiċelli tas-siment. Iżda meta l-grad ta' polimerizzazzjoni tal-materja prima jkun inqas minn 45, għalkemm il-kontenut ta' kubrit (grad ta' sostituzzjoni) tal-prodott ikun relattivament kbir, il-fluwidità tat-taħlita tat-tikħil tibda wkoll tonqos, iżda t-tnaqqis ikun żgħir ħafna. Ir-raġuni hija li meta l-piż molekulari tal-aġent li jnaqqas l-ilma jkun żgħir, għalkemm id-diffużjoni molekulari hija faċli u għandha tixxarrab tajjeb, ir-reżistenza għall-assorbiment tal-molekula hija akbar minn dik tal-molekula, u l-katina tat-trasport tal-ilma hija qasira ħafna, u l-frizzjoni bejn il-partiċelli hija kbira, li hija ta' ħsara għall-konkrit. L-effett ta' dispersjoni mhuwiex tajjeb daqs dak tar-riduttur tal-ilma b'piż molekulari akbar. Għalhekk, huwa importanti ħafna li l-piż molekulari tal-wiċċ tal-ħanżir (segment taċ-ċelluloża) jiġi kkontrollat ​​sew biex tittejjeb il-prestazzjoni tar-riduttur tal-ilma.

3.3 L-effett tal-kundizzjonijiet tar-reazzjoni fuq il-prestazzjoni tat-tnaqqis tal-ilma tal-prodott

Permezz ta' esperimenti nstab li minbarra l-grad ta' polimerizzazzjoni tal-MCC, il-proporzjon tar-reattanti, it-temperatura tar-reazzjoni, l-attivazzjoni tal-materja prima, il-ħin tas-sintesi tal-prodott, u t-tip ta' aġent ta' sospensjoni kollha jaffettwaw il-prestazzjoni tat-tnaqqis tal-ilma tal-prodott.

3.3.1 Proporzjon tar-reattur

(1) Id-dożaġġ ta' BS

Taħt il-kundizzjonijiet determinati minn parametri oħra tal-proċess (il-grad ta' polimerizzazzjoni tal-MCC huwa 45, n(MCC):n(NaOH)=1:2.1, l-aġent tas-sospensjoni huwa isopropanol, il-ħin ta' attivazzjoni taċ-ċelluloża f'temperatura tal-kamra huwa ta' sagħtejn, it-temperatura tas-sintesi hija ta' 80°C, u l-ħin tas-sintesi huwa ta' 5 sigħat), biex jiġi investigat l-effett tal-ammont ta' aġent ta' eterifikazzjoni 1,4-butan sultone (BS) fuq il-grad ta' sostituzzjoni tal-gruppi tal-aċidu butanesulfoniku tal-prodott u l-fluwidità tal-mehrież.

Jista' jidher li hekk kif jiżdied l-ammont ta' BS, il-grad ta' sostituzzjoni tal-gruppi tal-aċidu butanesulfoniku u l-fluwidità tal-mehrież jiżdiedu b'mod sinifikanti. Meta l-proporzjon ta' BS għal MCC jilħaq 2.2:1, il-fluwidità tad-DS u l-mehrież tilħaq il-valur massimu, huwa kkunsidrat li l-prestazzjoni tat-tnaqqis tal-ilma hija l-aħjar f'dan il-ħin. Il-valur tal-BS kompla jiżdied, u kemm il-grad ta' sostituzzjoni kif ukoll il-fluwidità tal-mehrież bdew jonqsu. Dan għaliex meta l-BS ikun eċċessiv, il-BS jirreaġixxi ma' NaOH biex jiġġenera HO-(CH2)4SO3Na. Għalhekk, dan id-dokument jagħżel il-proporzjon ottimali tal-materjal ta' BS għal MCC bħala 2.2:1.

(2) Id-dożaġġ ta' NaOH

Taħt il-kundizzjonijiet determinati minn parametri oħra tal-proċess (il-grad ta' polimerizzazzjoni tal-MCC huwa 45, n(BS):n(MCC)=2.2:1. L-aġent tas-sospensjoni huwa isopropanol, il-ħin ta' attivazzjoni taċ-ċelluloża f'temperatura tal-kamra huwa ta' sagħtejn, it-temperatura tas-sintesi hija ta' 80°C, u l-ħin tas-sintesi ta' 5 sigħat), biex jiġi investigat l-effett tal-ammont ta' idrossidu tas-sodju fuq il-grad ta' sostituzzjoni tal-gruppi tal-aċidu butanesulfoniku fil-prodott u l-fluwidità tal-mehrież.

Jista' jidher li, biż-żieda tal-ammont ta' tnaqqis, il-grad ta' sostituzzjoni ta' SBC jiżdied malajr, u jibda jonqos wara li jilħaq l-ogħla valur. Dan għaliex, meta l-kontenut ta' NaOH ikun għoli, ikun hemm wisq bażijiet ħielsa fis-sistema, u l-probabbiltà ta' reazzjonijiet sekondarji tiżdied, li tirriżulta f'aktar aġenti ta' eterifikazzjoni (BS) li jipparteċipaw f'reazzjonijiet sekondarji, u b'hekk jitnaqqas il-grad ta' sostituzzjoni ta' gruppi ta' aċidu sulfoniku fil-prodott. F'temperatura ogħla, il-preżenza ta' wisq NaOH tiddegrada wkoll iċ-ċelluloża, u l-prestazzjoni tat-tnaqqis tal-ilma tal-prodott tiġi affettwata fi grad aktar baxx ta' polimerizzazzjoni. Skont ir-riżultati sperimentali, meta l-proporzjon molari ta' NaOH għal MCC ikun madwar 2.1, il-grad ta' sostituzzjoni jkun l-akbar, għalhekk dan id-dokument jiddetermina li l-proporzjon molari ta' NaOH għal MCC huwa 2.1:1.0.

3.3.2 Effett tat-temperatura tar-reazzjoni fuq il-prestazzjoni tat-tnaqqis tal-ilma tal-prodott

Taħt il-kundizzjonijiet determinati minn parametri oħra tal-proċess (il-grad ta' polimerizzazzjoni tal-MCC huwa 45, n(MCC):n(NaOH):n(BS)=1:2.1:2.2, l-aġent tas-sospensjoni huwa isopropanol, u l-ħin ta' attivazzjoni taċ-ċelluloża f'temperatura tal-kamra huwa ta' sagħtejn. Ħin ta' 5 sigħat), ġiet investigata l-influwenza tat-temperatura tar-reazzjoni tas-sintesi fuq il-grad ta' sostituzzjoni tal-gruppi tal-aċidu butanesulfoniku fil-prodott.

Jista' jidher li hekk kif tiżdied it-temperatura tar-reazzjoni, il-grad ta' sostituzzjoni tal-aċidu sulfoniku DS tal-SBC jiżdied gradwalment, iżda meta t-temperatura tar-reazzjoni taqbeż it-80 °C, id-DS juri xejra 'l isfel. Ir-reazzjoni ta' eterifikazzjoni bejn 1,4-butan sultone u ċ-ċelluloża hija reazzjoni endotermika, u ż-żieda fit-temperatura tar-reazzjoni hija ta' benefiċċju għar-reazzjoni bejn l-aġent eterifikanti u l-grupp idrossiliku taċ-ċelluloża, iżda biż-żieda fit-temperatura, l-effett tan-NaOH u ċ-ċelluloża jiżdied gradwalment. Issir qawwi, u tikkawża li ċ-ċelluloża tiddegrada u taqa', li tirriżulta fi tnaqqis fil-piż molekulari taċ-ċelluloża u l-ġenerazzjoni ta' zokkor molekulari żgħir. Ir-reazzjoni ta' molekuli żgħar bħal dawn ma' aġenti eterifikanti hija relattivament faċli, u aktar aġenti eterifikanti se jiġu kkunsmati, li jaffettwaw il-grad ta' sostituzzjoni tal-prodott. Għalhekk, din it-teżi tikkunsidra li l-aktar temperatura ta' reazzjoni adattata għar-reazzjoni ta' eterifikazzjoni tal-BS u ċ-ċelluloża hija 80 ℃.

3.3.3 Effett tal-ħin tar-reazzjoni fuq il-prestazzjoni tat-tnaqqis tal-ilma tal-prodott

Il-ħin tar-reazzjoni huwa maqsum f'attivazzjoni f'temperatura tal-kamra tal-materja prima u ħin ta' sinteżi f'temperatura kostanti tal-prodotti.

(1) Ħin ta' attivazzjoni tat-temperatura tal-kamra tal-materja prima

Taħt il-kundizzjonijiet ottimali tal-proċess ta' hawn fuq (il-grad ta' polimerizzazzjoni tal-MCC huwa 45, n(MCC):n(NaOH):n(BS)=1:2.1:2.2, l-aġent tas-sospensjoni huwa isopropanol, it-temperatura tar-reazzjoni tas-sintesi hija 80°C, il-prodott għandu ħin ta' sinteżi f'temperatura kostanti ta' 5 sigħat), investiga l-influwenza tal-ħin ta' attivazzjoni fit-temperatura tal-kamra fuq il-grad ta' sostituzzjoni tal-grupp tal-aċidu butanesulfoniku tal-prodott.

Jista' jidher li l-grad ta' sostituzzjoni tal-grupp tal-aċidu butanesulfoniku tal-prodott SBC jiżdied l-ewwel u mbagħad jonqos bit-titwil tal-ħin ta' attivazzjoni. Ir-raġuni għall-analiżi tista' tkun li biż-żieda tal-ħin ta' azzjoni tan-NaOH, id-degradazzjoni taċ-ċelluloża hija serja. Tnaqqas il-piż molekulari taċ-ċelluloża biex tiġġenera zokkor molekulari żgħir. Ir-reazzjoni ta' molekuli żgħar bħal dawn ma' aġenti eterifikanti hija relattivament faċli, u aktar aġenti eterifikanti se jiġu kkunsmati, li jaffettwaw il-grad ta' sostituzzjoni tal-prodott. Għalhekk, dan id-dokument jikkunsidra li l-ħin ta' attivazzjoni tat-temperatura tal-kamra tal-materja prima huwa ta' sagħtejn.

(2) Ħin tas-sintesi tal-prodott

Taħt il-kundizzjonijiet ottimali tal-proċess ta' hawn fuq, ġie investigat l-effett tal-ħin ta' attivazzjoni f'temperatura tal-kamra fuq il-grad ta' sostituzzjoni tal-grupp tal-aċidu butanesulfoniku tal-prodott. Jidher li bit-titwil tal-ħin ta' reazzjoni, il-grad ta' sostituzzjoni l-ewwel jiżdied, iżda meta l-ħin ta' reazzjoni jilħaq 5 sigħat, id-DS juri xejra 'l isfel. Dan huwa relatat mal-bażi libera preżenti fir-reazzjoni ta' eterifikazzjoni taċ-ċelluloża. F'temperaturi ogħla, it-titwil tal-ħin ta' reazzjoni jwassal għal żieda fil-grad ta' idroliżi alkali taċ-ċelluloża, tqassir tal-katina molekulari taċ-ċelluloża, tnaqqis fil-piż molekulari tal-prodott, u żieda fir-reazzjonijiet sekondarji, li jirriżulta fi tnaqqis fil-grad ta' sostituzzjoni. F'dan l-esperiment, il-ħin ideali ta' sinteżi huwa 5 sigħat.

3.3.4 L-effett tat-tip ta' aġent tas-sospensjoni fuq il-prestazzjoni tat-tnaqqis tal-ilma tal-prodott

Taħt il-kundizzjonijiet ottimali tal-proċess (il-grad ta' polimerizzazzjoni tal-MCC huwa 45, n(MCC):n(NaOH):n(BS)=1:2.1:2.2, il-ħin ta' attivazzjoni tal-materja prima f'temperatura tal-kamra huwa ta' sagħtejn, il-ħin ta' sinteżi f'temperatura kostanti tal-prodotti huwa ta' 5 sigħat, u t-temperatura tar-reazzjoni tas-sinteżi hija ta' 80 ℃), agħżel rispettivament isopropanol, etanol, n-butanol, ethyl acetate u petroleum ether bħala aġenti ta' sospensjoni, u ddiskuti l-influwenza tagħhom fuq il-prestazzjoni tat-tnaqqis tal-ilma tal-prodott.

Ovvjament, l-isopropanol, l-n-butanol u l-aċetat tal-etil jistgħu jintużaw bħala aġent ta' sospensjoni f'din ir-reazzjoni ta' eterifikazzjoni. Ir-rwol tal-aġent ta' sospensjoni, minbarra li jxerred ir-reattanti, jista' jikkontrolla t-temperatura tar-reazzjoni. Il-punt tat-togħlija tal-isopropanol huwa 82.3°C, għalhekk l-isopropanol jintuża bħala aġent ta' sospensjoni, it-temperatura tas-sistema tista' tiġi kkontrollata qrib it-temperatura ottima tar-reazzjoni, u l-grad ta' sostituzzjoni tal-gruppi tal-aċidu butanesulfoniku fil-prodott u l-fluwidità tal-mehrież huma relattivament għoljin; filwaqt li l-punt tat-togħlija tal-etanol huwa għoli wisq. Baxx, it-temperatura tar-reazzjoni ma tissodisfax ir-rekwiżiti, il-grad ta' sostituzzjoni tal-gruppi tal-aċidu butanesulfoniku fil-prodott u l-fluwidità tal-mehrież huma baxxi; l-etere tal-pitrolju jista' jipparteċipa fir-reazzjoni, għalhekk l-ebda prodott imxerred ma jista' jinkiseb.

4 Konklużjoni

(1) Bl-użu tal-polpa tal-qoton bħala l-materja prima inizjali,ċelluloża mikrokristallina (MCC)b'grad xieraq ta' polimerizzazzjoni ġie ppreparat, attivat minn NaOH, u rreaġixxa ma' 1,4-butan sultone biex jipprepara aċidu butilsulfoniku li jinħall fl-ilma. Etere taċ-ċelluloża, jiġifieri, riduttur tal-ilma bbażat fuq iċ-ċelluloża. L-istruttura tal-prodott ġiet ikkaratterizzata, u nstab li wara r-reazzjoni ta' eterifikazzjoni taċ-ċelluloża, kien hemm gruppi ta' aċidu sulfoniku fuq il-katina molekulari tagħha, li kienu ttrasformaw fi struttura amorfa, u l-prodott tar-riduttur tal-ilma kellu solubilità tajba fl-ilma;

(2) Permezz ta' esperimenti, instab li meta l-grad ta' polimerizzazzjoni taċ-ċelluloża mikrokristallina huwa 45, il-prestazzjoni tat-tnaqqis tal-ilma tal-prodott miksub hija l-aħjar; bil-kundizzjoni li jiġi determinat il-grad ta' polimerizzazzjoni tal-materja prima, il-proporzjon tar-reattanti huwa n(MCC):n(NaOH):n(BS)=1:2.1:2.2, il-ħin ta' attivazzjoni tal-materja prima f'temperatura tal-kamra huwa ta' sagħtejn, it-temperatura tas-sintesi tal-prodott hija ta' 80°C, u l-ħin tas-sintesi huwa ta' 5 sigħat. Il-prestazzjoni tal-ilma hija ottimali.