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

Cellulose vi tinh thể (MCC) có mức độ trùng hợp nhất định thu được bằng cách thủy phân axit bột giấy bông cellulose được sử dụng làm nguyên liệu. Dưới sự hoạt hóa của natri hydroxit, nó được phản ứng với 1,4-butan sultone (BS) để thu được Một chất khử nước cellulose butyl sulfonat (SBC) có độ hòa tan trong nước tốt đã được phát triển. Cấu trúc sản phẩm được đặc trưng bằng 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, và 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 tác nhân huyền phù đến hiệu suất khử nước của sản phẩm. Kết quả cho thấy: khi độ trùng hợp của nguyên liệu MCC là 45, tỷ lệ khối lượng của các chất phản ứng là: AGU (cellulose glucoside unit): n (NaOH): n (BS) = 1,0: 2,1: 2,2, Chất huyền phù là isopropanol, thời gian hoạt hóa của nguyên liệu ở nhiệt độ phòng là 2 giờ, thời gian tổng hợp sản phẩm là 5 giờ. Khi nhiệt độ là 80°C, sản phẩm thu được có độ thay thế nhóm axit butanesulfonic cao nhất, sản phẩm có hiệu suất khử nước tốt nhất.

Từ khóa:xenluloza; xenluloza butylsulfonat; chất khử nước; hiệu suất khử nước

1、Giới thiệu

Chất siêu dẻo bê tông là một trong những thành phần không thể thiếu của bê tông hiện đại. Chính vì sự xuất hiện của chất khử nước mà bê tông có thể đảm bảo được tính thi công cao, độ bền tốt và thậm chí là cường độ cao. Các chất khử nước hiệu suất cao hiện đang được sử dụng rộng rãi chủ yếu bao gồm các loại sau: chất khử nước gốc naphtalen (SNF), chất khử nước gốc nhựa melamin sunfonat (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 chất khử nước, hầu hết các chất khử nước ngưng tụ truyền thống trước đây đều sử dụng formaldehyde có mùi hăng mạnh làm nguyên liệu cho phản ứng trùng ngưng, và quá trình sunfonat hóa thường được thực hiện bằng axit sunfuric bốc khói có tính ăn mòn cao hoặc axit sunfuric đậm đặc. Điều này chắc chắn sẽ gây ra những tác động tiêu cực đến người lao động và môi trường xung quanh, đồng thời cũng sẽ tạo ra một lượng lớn chất thải cặn bã và chất lỏng thải, không có lợi cho phát triển bền vững; Tuy nhiên, mặc dù chất giảm nước polycarboxylate có ưu điểm là lượng bê tông mất mát theo thời gian ít, liều lượng thấp, độ chảy tốt. Nó có ưu điểm là mật độ cao và không có chất độc hại như formaldehyde, nhưng do giá thành cao nên khó có thể quảng bá ở Trung Quốc. Từ việc phân tích nguồn nguyên liệu thô, không khó để thấy rằng hầu hết các chất giảm nước nêu trên đều được tổng hợp dựa trên các sản phẩm/phụ phẩm hóa dầu, trong khi dầu mỏ là nguồn tài nguyên không tái tạo ngày càng khan hiếm và giá cả không ngừng tăng. Do đó, làm thế nào để sử dụng các nguồn tài nguyên tái tạo tự nhiên rẻ và dồi dào làm nguyên liệu để phát triển các chất siêu dẻo bê tông hiệu suất cao mới đã trở thành một hướng nghiên cứu quan trọng đối với các chất siêu dẻo bê tông.

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

2. Thí nghiệm

2.1 Nguyên liệu thô

Bột giấy bông cellulose, độ trùng hợp 576, Công ty TNHH Công nghệ Aoyang Tân Cương; Sultone 1,4-butan (BS), cấp công nghiệp, do Công ty TNHH Hóa chất Jiachen Thượng Hải sản xuất; Xi măng Portland thông thường 52.5R, Urumqi do nhà máy xi măng cung cấp; Cát tiêu chuẩn ISO của Trung Quốc, do Công ty TNHH Cát tiêu chuẩn Ace Ou Hạ Môn sản xuất; natri hydroxit, axit clohydric, isopropanol, metanol khan, etyl axetat, n-butanol, ete dầu mỏ, v.v., đều tinh khiết phân tích, có bán trên thị trường.

2.2 Phương pháp thực nghiệm

Cân một lượng bột bông nhất định và nghiền đúng cách, cho vào bình ba cổ, thêm một nồng độ axit clohydric loãng nhất định, khuấy để đun nóng và thủy phân trong một khoảng thời gian nhất định, làm 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 có nguyên liệu cellulose vi tinh thể với các mức độ trùng hợp khác nhau, đo mức độ trùng hợp của chúng theo tài liệu, cho vào bình phản ứng ba cổ, huyền phù nó với tác nhân huyền phù gấp 10 lần khối lượng của nó, thêm một lượng nhất định dung dịch nước natri hydroxit trong khi khuấy, Khuấy và hoạt hóa ở nhiệt độ phòng trong một khoảng thời gian nhất định, thêm lượng 1,4-butan sultone (BS) đã 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 trong 3 lần và lọc bằng cách hút để thu được sản phẩm cuối cùng, cụ thể là chất khử nước cellulose butylsulfonat (SBC).

2.3 Phân tích và đặc tính sản phẩm

2.3.1 Xác định hàm lượng lưu huỳnh sản phẩm và tính toán 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 sulfonat khô nhằm xác định hàm lượng lưu huỳnh.

2.3.2 Xác định độ chảy 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 thử độ chảy của vữa xi măng NLD-3 khi đường kính giãn nở là (180±2)mm. xi măng, lượng nước tiêu thụ chuẩn đo được là 230g), sau đó thêm chất khử nước có khối lượng bằng 1% khối lượng xi măng vào nước, theo tỷ lệ xi măng/chất khử nước/nước tiêu chuẩn/cát tiêu chuẩn = 450g/4,5g/230 g/ Tỷ lệ 1350 g được cho vào máy trộn vữa xi măng JJ-5 và khuấy đều, và đường kính giãn nở của vữa trên máy thử độ chảy của vữa được đo, đó là độ chảy của vữa đã đo được.

2.3.3 Đặc tính sản phẩm

Mẫu được xác định 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 xác định bằng thiết bị cộng hưởng từ hạt nhân siêu dẫn 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 nhiễu xạ tia X M18XHF22-SRA của Công ty MAC.

3. Kết quả và thảo luận

3.1 Kết quả đặc tính

3.1.1 Kết quả đặc tính FT-IR

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

3.1.2 Kết quả đặc trưng H NMR

Phổ H NMR của cellulose butyl sulfonat có thể thấy: 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 anhydroglucose cellulose 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, chứng tỏ sản phẩm không tồn tại các proton khác.

3.1.3 Kết quả đặc tính SEM

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

3.1.4 Kết quả 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 toàn bộ. 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 và vùng kết tinh sẽ trở thành vùng vô định hình, do đó làm giảm độ kết tinh. Do đó, sự thay đổi độ kết tinh trước và sau phản ứng là thước đo cellulose Một trong những tiêu chí để tham gia phản ứng hay không. Phân tích XRD đã được thực hiện trên cellulose vi tinh thể và sản phẩm cellulose butanesulfonate. Có thể thấy khi so sánh rằng sau khi ete hóa, độ kết tinh thay đổi cơ bản và sản phẩm đã chuyển đổi hoàn toàn thành cấu trúc vô định hình, do đó có thể hòa tan trong nước.

3.2 Ảnh hưởng của mức độ trùng hợp của nguyên liệu đến hiệu suất khử nước của sản phẩm

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

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

Có thể thấy từ kết quả thực nghiệm rằng trong phạm vi nghiên cứu, khi độ trùng hợp của nguyên liệu cellulose vi tinh thể cao, hàm lượng lưu huỳnh (độ thay thế) của sản phẩm và độ lưu động của vữa thấp. Điều này là do: trọng lượng phân tử của nguyên liệu nhỏ, có lợi cho việc trộn đều nguyên liệu Và sự thâm nhập của tác nhân ete hóa, do đó cải thiện độ ete hóa của sản phẩm. Tuy nhiên, tốc độ khử nước của sản phẩm không tăng theo đường thẳng khi độ trùng hợp của nguyên liệu giảm. Kết quả thực nghiệm cho thấy độ lưu động của vữa của hỗn hợp vữa xi măng trộn với SBC được chế tạo bằng cách sử dụng cellulose vi tinh thể có độ trùng hợp Dp < 96 (trọng lượng phân tử < 15552) lớn hơn 180 mm (lớn hơn so với khi không có chất khử nước). độ lưu động chuẩn), cho thấy rằng SBC có thể được chế tạo bằng cách sử dụng cellulose có trọng lượng phân tử nhỏ hơn 15552 và có thể thu được tốc độ khử nước nhất định; SBC được chế tạo bằng cách sử dụng cellulose vi tinh thể có độ trùng hợp là 45 (trọng lượng phân tử: 7290) và được thêm vào hỗn hợp bê tông, độ lưu động đo được của vữa là lớn nhất, vì vậy người ta cho rằng cellulose có độ trùng hợp khoảng 45 là phù hợp nhất để chế tạo SBC; khi độ trùng hợp của nguyên liệu thô lớn hơn 45, độ lưu động của vữa giảm dần, điều đó có nghĩa là tốc độ giảm 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 sự 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 ở dạng cuộn ngẫu nhiên, tương đối khó hấp phụ trên bề mặt của các hạt xi măng. Nhưng khi độ trùng hợp của nguyên liệu thô nhỏ hơn 45, mặc dù hàm lượng lưu huỳnh (độ thay thế) của sản phẩm tương đối lớn, độ lưu động của hỗn hợp vữa cũng bắt đầu giảm, nhưng mức giảm rất nhỏ. Nguyên nhân là khi trọng lượng phân tử của chất khử nước nhỏ, mặc dù sự khuếch tán phân tử dễ dàng và có khả năng thấm ướt tốt, nhưng độ bền hấp phụ của phân tử lớn hơn độ bền hấp phụ của phân tử, và chuỗi vận chuyển nước rất ngắn, ma sát giữa các hạt lớn, có hại cho bê tông. Hiệu ứng phân tán không tốt bằng chất khử nước có trọng lượng phân tử lớn hơn. Do đó, việc kiểm soát đúng trọng lượng phân tử của mặt lợn (phân đoạn xenlulo) là rất quan trọng để cải thiện hiệu suất của chất khử nước.

3.3 Ảnh hưởng của điều kiện phản ứng đến hiệu suất khử nước của sản phẩm

Qua các thí nghiệm, người ta nhận 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 tác nhân huyền phù đều ảnh hưởng đến hiệu suất khử nước của sản phẩm.

3.3.1 Tỷ lệ chất phản ứng

(1) Liều lượng của BS

Trong các điều kiện xác định bởi các thông số quy trình khác (mức độ trùng hợp của MCC là 45, n (MCC): n (NaOH) = 1: 2,1, tác nhân huyền phù là isopropanol, thời gian hoạt hóa của xenlulo ở nhiệt độ phòng là 2 giờ, nhiệt độ tổng hợp là 80 ° C và thời gian tổng hợp là 5 giờ), để nghiên cứu ảnh hưởng của lượng tác nhân ete hóa 1,4-butan sultone (BS) đến mức độ thay thế các nhóm axit butansulfonic của sản phẩm và tính lưu động của vữa.

Có thể thấy rằng khi lượng BS tăng, mức độ thay thế của nhóm axit butanesulfonic và độ lưu động của vữa tăng đáng kể. Khi tỷ lệ BS so với MCC đạt 2,2:1, độ lưu động của DS và vữa đạt giá trị cực đại, có thể coi hiệu suất giảm nước là tốt nhất tại thời điểm này. Giá trị BS tiếp tục tăng và cả mức độ thay thế và độ lưu động của vữa đều bắt đầu giảm. Điều này là do khi BS quá nhiều, BS sẽ phản ứng với NaOH tạo ra HO-(CH2)4SO3Na. Do đó, bài báo này chọn tỷ lệ vật liệu tối ưu của BS so với 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 hoạt hóa của xenlulozơ ở nhiệt độ phòng là 2 giờ, nhiệt độ tổng hợp là 80 ° C và thời gian tổng hợp là 5 giờ), để nghiên cứu ảnh hưởng của lượng natri hydroxit đến mức độ thay thế của nhóm axit butansulfonic trong sản phẩm và tính lưu động của vữa.

Có thể thấy rằng, khi lượng khử tăng, độ 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 và khả năng xảy ra phản ứng phụ tăng lên, dẫn đến nhiều tác nhân ete hóa (BS) tham gia vào các phản ứng phụ, do đó làm giảm độ thế của các nhóm axit sunfonic trong sản phẩm. Ở nhiệt độ cao hơn, sự hiện diện của quá nhiều NaOH cũng sẽ làm phân hủy xenluloza 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 là khoảng 2,1, độ thế là lớn nhất, vì vậy bài báo này xác định rằng 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, tác nhân huyền phù là isopropanol và thời gian hoạt hóa của xenlulozơ ở nhiệt độ phòng là 2 giờ. Thời gian 5 giờ), ảnh hưởng của nhiệt độ phản ứng tổng hợp đến mức độ thay thế của nhóm axit butansulfonic trong sản phẩm đã được nghiên cứu.

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

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 thời gian hoạt hóa nguyên liệu ở nhiệt độ phòng và thời gian tổng hợp sản phẩm ở nhiệt độ không đổi.

(1) Thời gian hoạt hóa nguyên liệu ở nhiệt độ phòng

Trong các điều kiện quy trình tối ưu nêu trên (độ trùng hợp MCC là 45, n(MCC):n(NaOH):n(BS)=1:2.1:2.2, tác nhân huyền phù là isopropanol, nhiệt độ phản ứng tổng hợp là 80°C, thời gian tổng hợp sản phẩm ở nhiệt độ không đổi là 5h), nghiên cứu ảnh hưởng của thời gian hoạt hóa ở nhiệt độ phòng đến độ thay thế của nhóm axit butansulfonic sản phẩm.

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

(2) Thời gian tổng hợp sản phẩm

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

3.3.4 Ảnh hưởng của loại chất tạo huyền phù đến hiệu suất giảm nước của sản phẩm

Trong điều kiện quy trình tối ưu (độ trùng hợp MCC là 45, n (MCC): n (NaOH): n (BS) = 1: 2,1: 2,2, thời gian hoạt hóa của nguyên liệu thô ở nhiệt độ phòng là 2 giờ, thời gian tổng hợp sản phẩm ở nhiệt độ không đổi là 5 giờ và nhiệt độ phản ứng tổng hợp là 80 ℃), lần lượt chọn isopropanol, etanol, n-butanol, etyl axetat và ete dầu mỏ làm tác nhân huyền phù 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 tác nhân huyền phù trong phản ứng ete hóa này. Vai trò của tác nhân huyền phù, ngoài việc phân tán các chất phản ứng, có thể kiểm soát nhiệt độ phản ứng. Điểm sôi của isopropanol là 82,3 ° C, vì vậy isopropanol được sử dụng làm tác nhân 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 butansulfonic trong sản phẩm và độ lưu động của vữa tương đối cao; trong khi điểm sôi của etanol quá cao Thấp, nhiệt độ phản ứng không đáp ứng được yêu cầu, mức độ thay thế của các nhóm axit butansulfonic trong sản phẩm và độ lưu động của vữa thấp; ete dầu mỏ có thể tham gia vào phản ứng, do đó không thể thu được sản phẩm phân tán.

4 Kết luận

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

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