Ìṣẹ̀dá àti Ìṣàpẹẹrẹ Ohun Èlò Adínkù Omi Butane Sulfonate Cellulose Ether

A lo microcrystalline cellulose (MCC) pẹlu iwọn polymerization pato ti a gba nipasẹ acid hydrolysis ti cellulose owu pulp bi ohun elo aise. Labẹ imuṣiṣẹ ti sodium hydroxide, a ṣe atunṣe rẹ pẹlu 1,4-butane sultone (BS) lati gba A cellulose butyl sulfonate (SBC) omi idinku pẹlu omi ti o dara ni a ṣe agbekalẹ eto ọja naa. A ṣe idanimọ eto ọja naa nipasẹ infrared spectroscopy (FT-IR), nuclear magnetic resonance spectroscopy (NMR), scanning electron microscopy (SEM), X-ray diffraction (XRD) ati awọn ọna itupalẹ miiran, ati pe a ṣe iwadii iwọn polymerization, ratio raw material, ati reaction ti MCC. Awọn ipa ti awọn ipo ilana synthetic gẹgẹbi iwọn otutu, akoko reaction, ati iru oluranlowo idaduro lori iṣẹ idinku omi ti ọja naa. Àwọn àbájáde náà fihàn pé: nígbà tí ìwọ̀n polymerization ti ohun èlò aise MCC bá jẹ́ 45, ìpíndọ́gba ìwọ̀n àwọn reactants ni: AGU (cellulose glucoside unit): n (NaOH): n (BS) = 1.0: 2.1: 2.2, Aṣojú ìdúró ni isopropanol, àkókò ìṣiṣẹ́ ti ohun èlò aise ní ìwọ̀n otútù yàrá jẹ́ wákàtí 2, àti àkókò ìṣẹ̀dá ti ọjà náà jẹ́ wákàtí 5. Nígbà tí ìwọ̀n otútù bá jẹ́ 80°C, ọjà tí a rí ní ìwọ̀n gíga jùlọ ti ìyípadà àwọn ẹgbẹ́ acid butanesulphonic, ọjà náà sì ní iṣẹ́ ìdínkù omi tí ó dára jùlọ.

Àwọn ọ̀rọ̀ pàtàkì:cellulose; cellulose butylsulfonate; ohun èlò ìdínkù omi; iṣẹ́ ìdínkù omi

1,Ifihan

Àfikún plasticizer kọnkírítì jẹ́ ọ̀kan lára ​​àwọn ohun pàtàkì nínú kọnkírítì òde òní. Nítorí ìrísí ohun èlò ìdínkù omi ni a fi lè rí i dájú pé ó ṣeé ṣe láti ṣiṣẹ́ dáadáa, ó lè pẹ́ tó, àti pé ó lè lágbára gan-an. Àwọn ohun èlò ìdínkù omi tó ń ṣiṣẹ́ dáadáa tí a ń lò lọ́wọ́lọ́wọ́ ní àwọn ẹ̀ka wọ̀nyí: naphthalene-based water resin (SNF), sulfonated melamine resin-based water-reducer (SMF), sulfamate-based water-reducer (ASP), modified Lignosulfonate superplasticizer (ML), àti polycarboxylate superplasticizer (PC), èyí tí a ń ṣe ìwádìí rẹ̀ dáadáa lọ́wọ́lọ́wọ́. Nígbà tí a ń ṣàyẹ̀wò ìlànà ìṣẹ̀dá àwọn ohun èlò ìdínkù omi, ọ̀pọ̀lọpọ̀ àwọn ohun èlò ìdínkù omi condensate ìbílẹ̀ àtijọ́ máa ń lo formaldehyde pẹ̀lú òórùn líle gẹ́gẹ́ bí ohun èlò fún ìṣiṣẹ́ polycondensation, a sì máa ń lo sulfonation acid sulfuric tàbí sulfuric acid tó ní ìdàpọ̀. Èyí yóò fa àwọn ipa búburú lórí àwọn òṣìṣẹ́ àti àyíká, yóò sì tún mú ọ̀pọ̀lọpọ̀ egbin àti omi ìdọ̀tí jáde, èyí tí kò dára fún ìdàgbàsókè tó wà pẹ́ títí; sibẹsibẹ, botilẹjẹpe awọn ohun elo idinku omi polycarboxylate ni awọn anfani ti pipadanu kọnkéréètì kekere lori akoko, iwọn lilo kekere, sisan ti o dara O ni awọn anfani ti iwuwo giga ati pe ko si awọn nkan majele bi formaldehyde, ṣugbọn o nira lati ṣe igbega rẹ ni Ilu China nitori idiyele giga. Lati inu itupalẹ orisun awọn ohun elo aise, ko nira lati rii pe ọpọlọpọ awọn ohun elo idinku omi ti a mẹnuba loke ni a ṣe ni ibamu si awọn ọja/nipasẹ-ọja petrochemical, lakoko ti epo petroleum, gẹgẹbi orisun ti ko ṣee ṣe isọdọtun, n ṣọwọn pupọ ati pe idiyele rẹ n dide nigbagbogbo. Nitorinaa, bi o ṣe le lo awọn orisun isọdọtun adayeba olowo poku ati lọpọlọpọ bi awọn ohun elo aise lati ṣe agbekalẹ awọn ohun elo superplasticizers tuntun ti o ni iṣẹ giga ti di itọsọna iwadii pataki fun awọn ohun elo superplasticizers kọnkéréètì.

Cellulose jẹ́ macromolecule onílà tí a ṣe nípa sísopọ̀ ọ̀pọ̀lọpọ̀ D-glucopyranose pẹ̀lú àwọn ìdè glycosidic β-(1-4). Àwọn ẹgbẹ́ hydroxyl mẹ́ta ló wà lórí òrùka glucopyranosyl kọ̀ọ̀kan. Ìtọ́jú tó tọ́ lè gba ìṣiṣẹ́ kan. Nínú ìwé yìí, a lo cellulose owu pulp gẹ́gẹ́ bí ohun èlò aise àkọ́kọ́, àti lẹ́yìn acid hydrolysis láti gba microcrystalline cellulose pẹ̀lú ìwọ̀n polymerization tó yẹ, a fi sodium hydroxide ṣiṣẹ́ ó sì ṣe àtúnṣe pẹ̀lú 1,4-butane sultone láti pèsè butyl sulfonate Acid cellulose ether superplasticizer, a sì jíròrò àwọn ohun tó ń fa ìṣiṣẹ́ kọ̀ọ̀kan.

2. Ìdánwò

2.1 Àwọn ohun èlò tí a kò fi sí

Pọ́pù owu Cellulose, ìpele polymerization 576, Xinjiang Aoyang Technology Co., Ltd.; 1,4-butane sultone (BS), ìpele iṣẹ́, tí Shanghai Jiachen Chemical Co., Ltd. ṣe; 52.5R simenti Portland lasan, Urumqi. Ilé iṣẹ́ simenti náà pèsè; Iyanrin boṣewa ISO ti China, tí Xiamen Ace Ou Standard Sand Co., Ltd. ṣe; sodium hydroxide, hydrochloric acid, isopropanol, anhydrous methanol, ethyl acetate, n-butanol, petroleum ether, àti bẹ́ẹ̀ bẹ́ẹ̀ lọ, gbogbo wọn jẹ́ mímọ́ ní ti ìwádìí, wọ́n sì wà ní ọjà.

2.2 Ọ̀nà ìdánwò

Wọ́n ìwọ̀n owú kan kí o sì lọ̀ ọ́ dáadáa, fi sínú ìgò ọrùn mẹ́ta, fi ìwọ̀n kan tí ó ní hydrochloric acid tí a ti pò mọ́lẹ̀ kún un, rú u láti gbóná kí o sì yọ́ omi rẹ̀ fún àkókò kan, tútù sí iwọ̀n otútù yàrá, sẹ́, fi omi fọ̀ ọ́ títí di aláìlágbára, kí o sì gbẹ ní 50°C láti rí i. Lẹ́yìn tí o bá ti ní microcrystalline cellulose aise pẹ̀lú onírúurú ìwọ̀n polymerization, wọn ìwọ̀n polymerization wọn gẹ́gẹ́ bí ìwé, fi sínú ìgò ìṣesí ọrùn mẹ́ta, rọ̀ ọ́ pẹ̀lú ohun èlò ìdúró ní ìlọ́po mẹ́wàá ìwọ̀n rẹ̀, fi iye kan pàtó ti sodium hydroxide omi lábẹ́ ìrọ̀pọ̀, rú u kí o sì mu ṣiṣẹ́ ní iwọ̀n otútù yàrá fún àkókò kan pàtó, fi iye tí a ṣírò ti 1,4-butane sultone (BS) kún un, gbóná dé iwọ̀n otútù ìṣesí náà, fèsì padà ní iwọ̀n otútù déédéé fún àkókò kan pàtó, tutù ọjà náà sí iwọ̀n otútù yàrá, kí o sì gba ọjà tí kò dára nípa fífọ omi. Fi omi àti methanol fọ̀ ọ́ fún ìgbà mẹ́ta, kí o sì fi ìfọ́ omi ṣẹ́ láti gba ọjà ìkẹyìn, èyí ni cellulose butylsulfonate water reducer (SBC).

2.3 Ìṣàyẹ̀wò àti ìṣàfihàn ọjà

2.3.1 Ìpinnu akoonu sulfur ọja ati iṣiro iwọn rirọpo

A lo ohun èlò ìwádìí elemental FLASHEA-PE2400 láti ṣe ìwádìí elemental lórí ohun èlò ìtúpalẹ̀ omi cellulose butyl sulfonate gbígbẹ láti mọ iye sulfur tó wà nínú rẹ̀.

2.3.2 Ìpinnu bí amọ̀ ṣe ń rọ̀

A wọn ọ́n gẹ́gẹ́ bí 6.5 nínú GB8076-2008. Èyí ni pé, kọ́kọ́ wọn àdàpọ̀ omi/símẹ́ǹtì/àdàpọ̀ iyanrìn lórí ohun èlò ìdánwò omi símẹ́ǹtì NLD-3 nígbà tí ìwọ̀n ìfẹ̀sí bá jẹ́ (180±2)mm. símẹ́ǹtì, ìwọ̀n omi tí a wọ̀n jẹ́ 230g), lẹ́yìn náà fi ohun èlò ìdínkù omi tí ìwọ̀n rẹ̀ jẹ́ 1% ti ìwọ̀n símẹ́ǹtì kún omi náà, gẹ́gẹ́ bí ohun èlò ìdínkù omi/omi tí ó wọ́pọ̀/iyanrìn tí ó wọ́pọ̀=450g/4.5g/230 g/. A gbé ìpíndọ́gba 1350 g sínú ohun èlò ìdánpọ̀ símẹ́ǹtì JJ-5 tí a sì pò ó déédé, a sì wọn ìwọ̀n sọ́ọ̀tì tí ó wọ́pọ̀ lórí ohun èlò ìdánwò omi símẹ́ǹtì, èyí tí í ṣe ìwọ̀n sọ́ọ̀tì tí a wọ̀n.

2.3.3 Ìṣàfihàn Ọjà

A ṣe àfihàn àyẹ̀wò náà pẹ̀lú FT-IR nípa lílo ẹ̀rọ ìwòran infrared Fourier type EQUINOX 55 ti Bruker Company; a ṣe àfihàn àyẹ̀wò H NMR ti àyẹ̀wò náà pẹ̀lú ohun èlò ìgbóná magnetic magnetic INOVA ZAB-HS tí ó ń lo ohun èlò ìgbóná magnetic magnetic ti Varian Company; a ṣe àyẹ̀wò àyẹ̀wò XRD lórí àyẹ̀wò náà nípa lílo ẹ̀rọ X-ray diffractometer ti MAC Company M18XHF22-SRA.

3. Àwọn èsì àti ìjíròrò

3.1 Àwọn àbájáde ìṣàpẹẹrẹ

3.1.1 Àwọn àbájáde ìṣàfihàn FT-IR

A ṣe àyẹ̀wò infrared lórí microcrystalline cellulose pẹ̀lú ìwọ̀n polymerization Dp=45 àti ọjà SBC tí a ṣe láti inú ohun èlò aise yìí. Níwọ́n ìgbà tí àwọn òkè absorption ti SC àti SH jẹ́ aláìlera gan-an, wọn kò yẹ fún ìdámọ̀, nígbà tí S=O ní òkè absorption tó lágbára. Nítorí náà, bóyá ẹgbẹ́ sulfonic acid wà nínú ìṣètò molikula ni a lè pinnu nípa fífi ìdí múlẹ̀ wíwà òkè S=O. Dájúdájú, nínú ìpele cellulose, òkè absorption tó lágbára wà ní nọ́mbà ìgbì omi ti 3344 cm-1, èyí tí a sọ di ògógóró ìfọ́nká hydroxyl nínú cellulose; òkè absorption tó lágbára jùlọ ní nọ́mbà ìgbì omi ti 2923 cm-1 ni òkè ìfọ́nká ìfọ́nká ti methylene (-CH2). Ògógóró ìfọ́nká; ìlà àwọn bands tí a ṣe ní 1031, 1051, 1114, àti 1165cm-1 ṣe àfihàn òkè absorption ti vibration hydroxyl stretching vibration àti òkè absorption ti ether bond (COC) bending vibration; Nọ́mbà ìgbì 1646cm-1 ṣàfihàn hydrogen tí hydroxyl àti omi ọ̀fẹ́ ṣe. Òkè ìfàmọ́ra ìdè; okùn 1432~1318cm-1 ṣàfihàn wíwà ìṣètò kirisita cellulose. Nínú ìwòran IR ti SBC, agbára ìdè 1432~1318cm-1 ń dínkù; nígbà tí agbára ìfàmọ́ra ìdè ní 1653 cm-1 ń pọ̀ sí i, èyí tí ó fihàn pé agbára láti ṣẹ̀dá àwọn ìdè hydrogen ń lágbára sí i; 1040, 605cm-1 farahàn àwọn òkè ìfàmọ́ra tí ó lágbára sí i, àwọn méjì wọ̀nyí kò sì hàn nínú ìwòran infrared ti cellulose, èkíní ni òkè ìfàmọ́ra ìdè S=O, èkejì sì ni òkè ìfàmọ́ra ìdè SO. Gẹ́gẹ́ bí ìwádìí tí a ṣe lókè yìí, a lè rí i pé lẹ́yìn ìṣesí etherification ti cellulose, àwọn ẹgbẹ́ sulfonic acid wà nínú ẹ̀wọ̀n molecule rẹ̀.

3.1.2 Àwọn àbájáde ìṣàfihàn H NMR

A le rii H NMR spectrum ti cellulose butyl sulfonate: laarin γ=1.74~2.92 ni iyipada kemikali hydrogen proton ti cyclobutyl, ati laarin γ=3.33~4.52 ni ẹya anhydroglucose cellulose Yiyipada kemikali ti proton atẹgun ninu γ=4.52~6 jẹ iyipada kemikali ti proton methylene ninu ẹgbẹ acid butylsulfonic ti o sopọ mọ oxygen, ati pe ko si oke ni γ=6~7, ti o fihan pe ọja naa ko si Awọn proton miiran wa.

3.1.3 Àwọn àbájáde ìṣàfihàn SEM

Àkíyèsí SEM nípa ìfọ́mọ́ owú cellulose, microcrystalline cellulose àti ọja cellulose butylsulfonate. Nípa ṣíṣàyẹ̀wò àwọn àbájáde ìṣàyẹ̀wò SEM ti ìfọ́mọ́ owú cellulose, microcrystalline cellulose àti ọja cellulose butanesulfonate (SBC), a rí i pé microcrystalline cellulose tí a rí lẹ́yìn hydrolysis pẹ̀lú HCL lè yí ìṣètò àwọn okùn cellulose padà ní pàtàkì. Ìṣètò fibrous náà ni a parun, a sì gba àwọn èròjà cellulose tí a ti gbòpọ̀ dáradára. SBC tí a rí nípa ṣíṣe àtúnṣe pẹ̀lú BS kò ní ìṣètò fibrous, ó sì yípadà sí ìṣètò amorphous, èyí tí ó ṣe àǹfààní fún ìtúká rẹ̀ nínú omi.

3.1.4 Àwọn àbájáde ìṣàfihàn XRD

Ìwọ̀n kirisita ti cellulose ati awọn itọsẹ rẹ tọka si ipin ogorun ti agbegbe kirisita ti a ṣẹda nipasẹ eto ẹyọkan cellulose ni gbogbo. Nigbati cellulose ati awọn itọsẹ rẹ ba ni ipa kemikali, awọn asopọ hydrogen ninu molikula ati laarin awọn molikula yoo parun, agbegbe kirisita yoo si di agbegbe amorphous, nitorinaa dinku crystallinity. Nitorinaa, iyipada ninu crystallinity ṣaaju ati lẹhin ti ipa naa jẹ wiwọn ti cellulose Ọkan ninu awọn ibeere lati kopa ninu idahun tabi rara. A ṣe itupalẹ XRD lori microcrystalline cellulose ati ọja cellulose butanesulfonate. A le rii nipa afiwe pe lẹhin etherification, crystallinity yipada ni ipilẹ, ati pe ọja naa ti yipada patapata si eto amorphous, ki o le yo ninu omi.

3.2 Ipa ti iwọn polymerization ti awọn ohun elo aise lori iṣẹ idinku omi ti ọja naa

Bí omi tí a fi amọ̀ ṣe ń dín omi kù tààrà fi hàn pé omi tí a fi ń dín omi kù, àti pé ìwọ̀n sulfur tí a fi amọ̀ ṣe jẹ́ ọ̀kan lára ​​àwọn ohun pàtàkì tí ó lè nípa lórí bí omi tí amọ̀ náà ń dín omi kù. Bí omi tí amọ̀ náà ń dín omi kù ṣe ń dín omi tí amọ̀ náà ń dín kù.

Lẹ́yìn tí o bá ti yí àwọn ipò ìṣiṣẹ́ hydrolysis padà láti pèsè MCC pẹ̀lú onírúurú ìwọ̀n polymerization, gẹ́gẹ́ bí ọ̀nà tí a sọ lókè yìí, yan ìlànà ìṣẹ̀dá kan láti pèsè àwọn ọjà SBC, wọn ìwọ̀n sulfur láti ṣírò ìwọ̀n ìyípadà ọjà náà, kí o sì fi àwọn ọjà SBC kún ètò ìdàpọ̀ omi/simẹ́ǹtì/iyanrìn boṣewa. Wọn ìwọ̀n omi amọ̀ náà.

A le rii lati inu awọn abajade idanwo naa pe laarin awọn agbegbe iwadii, nigbati iwọn polymerization ti ohun elo aise cellulose microcrystalline ba ga, akoonu sulfur (iwọn rirọpo) ti ọja naa ati isun omi ti amọ naa kere. Eyi jẹ nitori: iwuwo molikula ti ohun elo aise jẹ kekere, eyiti o ṣe iranlọwọ fun idapọpọ ohun elo aise ati titẹ sita ti oluranlowo etherification, nitorinaa mu iwọn etherification ti ọja naa dara si. Sibẹsibẹ, oṣuwọn idinku omi ọja ko dide ni laini taara pẹlu idinku ti iwọn polymerization ti awọn ohun elo aise. Awọn abajade idanwo fihan pe isun omi ti adalu amọ simenti ti a dapọ mọ SBC ti a pese nipa lilo microcrystalline cellulose pẹlu iwọn polymerization Dp<96 (iwọn molikula <15552) tobi ju 180 mm (eyiti o tobi ju iyẹn laisi oluyipada omi). isun omi itọkasi), ti o fihan pe a le pese SBC nipa lilo cellulose pẹlu iwuwo molikula ti o kere ju 15552 lọ, ati pe a le gba oṣuwọn idinku omi kan pato; A n pese SBC nipa lilo microcrystalline cellulose pẹlu iwọn polymerization ti 45 (iwuwo molikula: 7290), ti a si fi kun adalu konkrii, iwọn fluid ti a wọn ti molikira ni o tobi julọ, nitorinaa a ro pe cellulose pẹlu iwọn polymerization ti nipa 45 ni o dara julọ fun igbaradi SBC; nigbati iwọn polymerization ti awọn ohun elo aise ba tobi ju 45 lọ, isun omi ti molikira naa dinku diẹdiẹ, eyiti o tumọ si pe oṣuwọn idinku omi dinku. Eyi jẹ nitori nigbati iwuwo molikula ba tobi, ni ọwọ kan, viscosity ti eto adalu yoo pọ si, iṣọkan itankale simenti yoo bajẹ, ati tuka ninu konkrii yoo lọra, eyiti yoo ni ipa lori ipa itankale; ni ọwọ keji, nigbati iwuwo molikula ba tobi, Awọn macromolecules ti superplasticizer wa ni ipo coil laileto, eyiti o nira lati fa lori oju awọn patikulu simenti. Ṣùgbọ́n nígbà tí ìwọ̀n polymerization ti ohun èlò aise kò bá tó 45, bó tilẹ̀ jẹ́ pé ìwọ̀n sulfur (ìwọ̀n ìyípadà) ti ọjà náà tóbi díẹ̀, ìtútù adalu amọ̀ náà tún bẹ̀rẹ̀ sí í dínkù, ṣùgbọ́n ìdínkù náà kéré gan-an. Ìdí ni pé nígbà tí ìwọ̀n molikula ti ohun èlò ìdínkù omi bá kéré, bó tilẹ̀ jẹ́ pé ìtànkálẹ̀ molikula rọrùn tí ó sì ní ìrọ̀rùn tó dára, ìfàmọ́ra adsorption ti molikula náà tóbi ju ti molikula lọ, ẹ̀wọ̀n gbigbe omi sì kúrú gan-an, ìfọ́mọ́ra láàárín àwọn èròjà náà sì tóbi, èyí tí ó léwu sí kọnkéréètì. Ìpa ìtújáde kò dára tó ti ohun èlò ìdínkù omi pẹ̀lú ìwọ̀n molikula tó tóbi jù. Nítorí náà, ó ṣe pàtàkì láti ṣàkóso ìwọ̀n molikula ti ojú ẹlẹ́dẹ̀ (apá cellulose) dáadáa láti mú iṣẹ́ ohun èlò ìdínkù omi sunwọ̀n sí i.

3.3 Ipa ti awọn ipo iṣe lori iṣẹ ṣiṣe idinku omi ti ọja naa

A rí i nípasẹ̀ àwọn àyẹ̀wò pé ní àfikún sí ìwọ̀n polymerization ti MCC, ìpíndọ́gba àwọn reactants, ìwọ̀n otútù ìṣe, ìṣiṣẹ́ àwọn ohun èlò aise, àkókò ìṣẹ̀dá ọjà, àti irú ohun èlò ìdúró gbogbo wọn ní ipa lórí iṣẹ́ ìdínkù omi ti ọjà náà.

3.3.1 Ìpíndọ́gba ohun tí ń ṣe àtúnṣe

(1) Ìwọ̀n BS

Lábẹ́ àwọn ipò tí a pinnu nípasẹ̀ àwọn ìlànà iṣẹ́ mìíràn (ìwọ̀n polymerization ti MCC jẹ́ 45, n(MCC):n(NaOH)=1:2.1, ohun tí ó ń dá dúró ni isopropanol, àkókò ìṣiṣẹ́ cellulose ní iwọ̀n otutu yàrá jẹ́ wákàtí 2, iwọ̀n otutu synthesis jẹ́ 80°C, àti àkókò synthesis jẹ́ wákàtí 5), láti ṣe ìwádìí nípa ipa iye ohun tí ó ń da etherification 1,4-butane sultone (BS) lórí ìwọ̀n ìyípadà àwọn ẹgbẹ́ acid butanesulfonic ti ọjà náà àti bí ó ṣe ń dà bíi pé amọ̀ náà ń dà.

A le rii pe bi iye BS ba n pọ si, iwọn rirọpo awọn ẹgbẹ acid butanesulfonic ati isun omi ti amọ naa n pọ si ni pataki. Nigbati ipin BS si MCC ba de 2.2:1, isun omi ti DS ati amọ naa de iye ti o pọ julọ, a gba pe iṣẹ idinku omi ni o dara julọ ni akoko yii. Iye BS tẹsiwaju lati pọ si, ati iwọn rirọpo ati isun omi ti amọ naa bẹrẹ si dinku. Eyi jẹ nitori nigbati BS ba pọ si, BS yoo ṣe idahun pẹlu NaOH lati ṣe agbejade HO-(CH2)4SO3Na. Nitorinaa, iwe yii yan ipin ohun elo ti o dara julọ ti BS si MCC bi 2.2:1.

(2) Ìwọ̀n NaOH

Lábẹ́ àwọn ipò tí a pinnu nípasẹ̀ àwọn ìlànà iṣẹ́ mìíràn (ìwọ̀n polymerization ti MCC jẹ́ 45, n(BS):n(MCC)=2.2:1. Ohun tí ó ń dá dúró ni isopropanol, àkókò ìṣiṣẹ́ cellulose ní iwọ̀n otutu yàrá jẹ́ wákàtí 2, iwọ̀n otutu synthesis jẹ́ 80°C, àti àkókò synthesis jẹ́ wákàtí 5), láti ṣe ìwádìí nípa ipa iye sodium hydroxide lórí ìwọ̀n ìyípadà àwọn ẹgbẹ́ acid butanesulfonic nínú ọjà náà àti bí a ṣe ń tú omi sí i.

A le rii pe, pẹlu ilosoke iye idinku naa, iwọn rirọpo SBC pọ si ni kiakia, o si bẹrẹ si dinku lẹhin ti o de iye ti o ga julọ. Eyi jẹ nitori, nigbati akoonu NaOH ba ga, ọpọlọpọ awọn ipilẹ ọfẹ wa ninu eto naa, ati pe iṣeeṣe ti awọn iṣe ẹgbẹ pọ si, ti o yorisi awọn aṣoju etherification (BS) diẹ sii ti o kopa ninu awọn iṣe ẹgbẹ, nitorinaa dinku iwọn rirọpo awọn ẹgbẹ sulfonic acid ninu ọja naa. Ni iwọn otutu ti o ga julọ, wiwa NaOH pupọ julọ yoo tun ba cellulose jẹ, ati iṣẹ idinku omi ti ọja naa yoo ni ipa ni iwọn kekere ti polymerization. Gẹgẹbi awọn abajade idanwo naa, nigbati ipin molar ti NaOH si MCC jẹ nipa 2.1, iwọn rirọpo jẹ ti o tobi julọ, nitorinaa iwe yii pinnu pe ipin molar ti NaOH si MCC jẹ 2.1: 1.0.

3.3.2 Ipa ti iwọn otutu iṣe lori iṣẹ idinku omi ọja

Lábẹ́ àwọn ipò tí a pinnu nípasẹ̀ àwọn ìlànà iṣẹ́ mìíràn (ìwọ̀n polymerization ti MCC jẹ́ 45, n(MCC):n(NaOH):n(BS)=1:2.1:2.2, ohun tí ó ń dá dúró ni isopropanol, àti àkókò ìṣiṣẹ́ cellulose ní iwọ̀n otutu yàrá jẹ́ wákàtí 2. Àkókò 5h), a ṣe ìwádìí nípa ipa iwọ̀n otutu ìṣesí ìṣiṣẹ́ lórí ìwọ̀n ìyípadà àwọn ẹgbẹ́ acid butanesulfonic nínú ọjà náà.

A le rii pe bi iwọn otutu iṣe naa ṣe n pọ si, iwọn iyipada sulfonic acid DS ti SBC n pọ si diẹdiẹ, ṣugbọn nigbati iwọn otutu iṣe naa ba kọja 80 °C, DS n fihan ipo isalẹ. Iṣe etherification laarin 1,4-butane sultone ati cellulose jẹ iṣe endothermic, ati jijẹ iwọn otutu iṣe naa jẹ anfani si iṣe laarin oluṣe etherifying ati ẹgbẹ cellulose hydroxyl, ṣugbọn pẹlu ilosoke iwọn otutu, ipa NaOH ati cellulose n pọ si diẹdiẹ. O di alagbara, o nfa ki cellulose di ibajẹ ati ki o ṣubu, ti o yorisi idinku ninu iwuwo molikula ti cellulose ati ipilẹṣẹ awọn suga molikula kekere. Iṣe ti awọn molikula kekere bẹẹ pẹlu awọn aṣoju etherifying rọrun diẹ, ati pe awọn aṣoju etherifying diẹ sii yoo jẹ, ti o ni ipa lori iwọn rirọpo ọja naa. Nitorinaa, iwe-ẹkọ yii ro pe iwọn otutu iṣe ti o dara julọ fun iṣe etherification ti BS ati cellulose jẹ 80 ℃.

3.3.3 Ipa ti akoko idahun lori iṣẹ ṣiṣe idinku omi ọja

A pin akoko iṣe naa si imuṣiṣẹ iwọn otutu yara ti awọn ohun elo aise ati akoko iṣelọpọ iwọn otutu igbagbogbo ti awọn ọja.

(1) Àkókò ìṣiṣẹ́ iwọ̀n otútù yàrá ti àwọn ohun èlò aise

Lábẹ́ àwọn ipò ìlànà tó dára jùlọ tí a mẹ́nu kàn lókè yìí (ìwọ̀n MCC ti polymerization jẹ́ 45, n(MCC):n(NaOH):n(BS)=1:2.1:2.2, ohun tí ó ń dá dúró ni isopropanol, ìgbóná ìṣe ìṣirò jẹ́ 80°C, àkókò ìṣe ìṣirò ìgbóná déédéé jẹ́ wákàtí 5), ṣe ìwádìí lórí ipa tí àkókò ìṣe ìṣirò ìgbóná yàrá ní lórí ìwọ̀n ìyípadà ẹgbẹ́ acid butanesulfonic ọjà náà.

A le rii pe iwọn iyipada ẹgbẹ butanesulfonic acid ti ọja SBC pọ si ni akọkọ ati lẹhinna dinku pẹlu gigun akoko imuṣiṣẹ. Idi itupalẹ le jẹ pe pẹlu ilosoke akoko iṣẹ NaOH, ibajẹ cellulose jẹ pataki. Din iwuwo molikula ti cellulose dinku lati ṣe awọn suga molikula kekere. Iṣe ti awọn molikula kekere bẹẹ pẹlu awọn aṣoju etherifying rọrun diẹ, ati pe awọn aṣoju etherifying diẹ sii yoo jẹ, ti o ni ipa lori iwọn rirọpo ọja naa. Nitorinaa, iwe yii ro pe akoko imuṣiṣẹ iwọn otutu yara ti awọn ohun elo aise jẹ wakati 2.

(2) Àkókò ìṣẹ̀dá ọjà

Lábẹ́ àwọn ipò ìlànà tó dára jùlọ tí a gbé kalẹ̀ lókè yìí, a ṣe ìwádìí lórí ipa àkókò ìṣiṣẹ́ ní ìwọ̀n otútù yàrá lórí ìwọ̀n ìyípadà ẹgbẹ́ butanesulfonic acid ti ọjà náà. A lè rí i pé pẹ̀lú ìtẹ̀síwájú àkókò ìyípadà náà, ìwọ̀n ìyípadà náà kọ́kọ́ pọ̀ sí i, ṣùgbọ́n nígbà tí àkókò ìyípadà náà bá dé wákàtí márùn-ún, DS náà ń fi ìtẹ̀síwájú hàn. Èyí ní í ṣe pẹ̀lú ìpìlẹ̀ ọ̀fẹ́ tí ó wà nínú ìyípadà etherification ti cellulose. Ní àwọn ìwọ̀n otútù tí ó ga jù, ìtẹ̀síwájú àkókò ìyípadà náà ń yọrí sí ìbísí nínú ìwọ̀n alkali hydrolysis ti cellulose, ìkúrú ẹ̀wọ̀n molikula cellulose, ìdínkù nínú ìwọ̀n molikula ti ọjà náà, àti ìbísí nínú àwọn ìyípadà ẹ̀gbẹ́, èyí tí ó ń yọrí sí ìyípòpadà. ìpele dínkù. Nínú ìwádìí yìí, àkókò ìṣètò tí ó dára jùlọ ni wákàtí márùn-ún.

3.3.4 Ipa ti iru ohun elo idaduro lori iṣẹ ṣiṣe idinku omi ti ọja naa

Lábẹ́ àwọn ipò ìlànà tó dára jùlọ (ìwọ̀n polymerization MCC jẹ́ 45, n(MCC):n(NaOH):n(BS)=1:2.1:2.2, àkókò ìṣiṣẹ́ àwọn ohun èlò aise ní iwọ̀n otutu yàrá jẹ́ wákàtí 2, àkókò ìṣiṣẹ́ iwọ̀n otutu tí ó dúró ṣinṣin ti àwọn ọjà jẹ́ wákàtí 5, àti iwọ̀n otutu ìṣe ìṣọkan 80 ℃), lẹ́sẹẹsẹ yan isopropanol, ethanol, n-butanol, ethyl acetate àti petroleum ether gẹ́gẹ́ bí àwọn ohun èlò ìdádúró, kí o sì jíròrò ipa wọn lórí iṣẹ́ ìdínkù omi ti ọjà náà.

Dájúdájú, a lè lo isopropanol, n-butanol àti ethyl acetate gẹ́gẹ́ bí ohun tí ó ń mú kí nǹkan gbóná nínú ìhùwàsí etherification yìí. Iṣẹ́ ohun tí ó ń mú kí nǹkan gbóná, ní àfikún sí fífọ́ àwọn ohun tí ń mú kí nǹkan gbóná, lè ṣàkóso ìgbóná ìhùwàsí náà. Ibùdó ìgbóná ti isopropanol jẹ́ 82.3°C, nítorí náà a ń lo isopropanol gẹ́gẹ́ bí ohun tí ó ń mú kí nǹkan gbóná, a lè ṣàkóso ìgbóná ìgbóná ìṣiṣẹ́ náà nítòsí iwọ̀n otútù ìhùwàsí tí ó dára jùlọ, àti ìwọ̀n ìyípadà àwọn ẹgbẹ́ acid butanesulfonic nínú ọjà náà àti ìtútù ti mortar náà ga ní ìfiwéra; nígbà tí ibùdó ìgbóná ti ethanol ga jù, iwọ̀n otútù ìhùwàsí kò bá àwọn ohun tí a béèrè mu, ìwọ̀n ìyípadà àwọn ẹgbẹ́ acid butanesulfonic nínú ọjà náà àti ìtútù ti mortar náà kéré; epo petroleum ether lè kópa nínú ìhùwàsí náà, nítorí náà a kò le rí ọjà tí a fọ́n káàkiri.

4 Ìparí

(1) Lilo erupẹ owu bi ohun elo aise akọkọ,cellulose microcrystalline (MCC)pẹ̀lú ìwọ̀n polymerization tó yẹ, NaOH ló mú un ṣiṣẹ́, ó sì ṣe àtúnṣe pẹ̀lú 1,4-butane sultone láti pèsè butylsulfonic acid tí ó lè yọ́ nínú omi. Cellulose ether, ìyẹn ni, ohun tí ó ń dín omi tí ó dá lórí cellulose, ni a ṣe àfihàn ìṣètò ọjà náà, a sì rí i pé lẹ́yìn ìyípadà etherification ti cellulose, àwọn ẹgbẹ́ sulfonic acid wà lórí ẹ̀wọ̀n molikula rẹ̀, èyí tí ó ti yípadà sí ìṣètò amorphous, àti pé ọjà tí ń dín omi kù ní omi tó dára;

(2) Nípasẹ̀ àwọn àyẹ̀wò, a rí i pé nígbà tí ìwọ̀n polymerization ti microcrystalline cellulose bá jẹ́ 45, iṣẹ́ ìdínkù omi ti ọjà tí a rí ni ó dára jùlọ; lábẹ́ ipò tí a bá pinnu ìwọ̀n polymerization ti àwọn ohun èlò aise, ìpíndọ́gba àwọn reactants jẹ́ n(MCC):n(NaOH):n(BS)=1:2.1:2.2, àkókò ìṣiṣẹ́ ti àwọn ohun èlò aise ní iwọ̀n otútù yàrá jẹ́ wákàtí 2, iwọ̀n otútù ti iṣelọpọ ọjà jẹ́ 80°C, àti àkókò synthesis jẹ́ wákàtí 5. Iṣẹ́ omi dára jùlọ.