关闭

关闭

关闭

封号提示

内容

首页 搅拌对桉木浆与甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝共聚的影响.pdf

搅拌对桉木浆与甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝共聚的影响.pdf

搅拌对桉木浆与甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝共聚的影响.pdf

上传者: zhang_luna 2011-07-14 评分 0 0 0 0 0 0 暂无简介 简介 举报

简介:本文档为《搅拌对桉木浆与甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝共聚的影响pdf》,可适用于自然科学领域,主题内容包含第卷第期年月纤维素科学与技术JournalofCelluloseScienceandTechnologyVolNoSept文章编号:()搅拌对桉木浆符等。

第卷第期年月纤维素科学与技术JournalofCelluloseScienceandTechnologyVolNoSept文章编号:()搅拌对桉木浆与甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝共聚的影响黄军翟华敏*(南京林业大学江苏省制浆造纸科学与技术重点实验室江苏南京)摘要:采用铈盐和FeHO二氧化硫脲两种引发体系引发甲基丙烯酸缩水甘油酯与漂白化学桉木浆接枝共聚研究了搅拌对接枝共聚的影响。搅拌作用的强弱是由搅拌转速、反应器容积和搅拌桨大小共同决定的三者都对接枝共聚有很大影响三者有机组合后获得合适的搅拌强度对接枝共聚是极为重要的。除了铈盐引发接枝时环氧基水解率受搅拌转速的影响较大外两种引发体系下搅拌对接枝的影响规律非常相似。关键词:桉木浆甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝共聚搅拌中图分类号:TS文献标识码:A关于纤维素接枝共聚改性的研究很多常见的是在水相中纤维素与乙烯基单体通过化学引发方法进行这些接枝反应都是多相反应。反应过程中必须保证纤维素、单体、引发剂等在整个反应体系中混合均匀且要保证扩散顺利进行从而使接枝反应取得满意的结果。因此反应期间的搅拌作用非常关键。然而在讨论影响接枝共聚的因素时往往只考察引发剂浓度单体浓度体系pH温度和时间等因素的影响而很少有文献提及搅拌的影响。Graczyk等人较为详细地研究了搅拌对接枝的影响考察了黄原酸盐FeHO、FeHO、铈盐三种引发体系下溶解浆分别接枝共聚甲基丙烯酸甲酯、丙烯腈、甲基丙烯酸二甲氨基乙酯和苯乙烯四种单体的情况。本文研究搅拌对漂白化学桉木浆与甲基丙烯酸缩水甘油酯(glycidylmethacrylateGMA)接枝共聚特性的影响。实验原料与仪器原料纤维素纤维采用漂白商品桉木浆其浆板取自巴西VotorantimCelulosePapel(VCP)公司使用前采用FormaxH高浓碎浆机彻底疏解开。硝酸铈铵和乳化剂A购自国药集团化学试剂有限公司其中硝酸铈铵用molL的HNO溶液配成molL的溶液备用。硫酸亚铁铵和过氧化氢购自上海化学试剂有限公司。二氧化硫脲(thioureadioxideTD)由山东青州友邦化工有限公司提供。GMA购自南京康怡达涂料化工有限公司使用前减压蒸馏收稿日期:基金项目:年江苏省高等学校研究生创新基金资助项目。作者简介:黄军(~)男江苏丹阳人博士研究生研究方向:制浆化学、植物纤维表面功能化。*通讯作者:翟华敏男教授博士博士生导师主要从事制浆造纸生物炼制科学与技术的研究。纤维素科学与技术第卷取kPa的馏分。主要仪器采用QHJB型强力恒速搅拌机(常州市新析仪器厂)其玻璃材质的搅拌棒底端带有可拆卸的聚四氟乙烯搅拌桨(活动叶片式)。将搅拌机附带的两种大小的搅拌桨分别称之为“大号”和“小号”。使用的反应器为mL和mL玻璃四口烧瓶。实验方法接枝共聚铈盐(CAN)引发接枝共聚将水、单体、乳化剂、引发剂和纤维装入带有温度计和氮气保护的四口烧瓶中在一定温度下反应至规定时间出料。纤维快速从反应体系中取出用丙酮常温浸泡min以除去未反应单体热水彻底洗涤抽滤于干燥得粗接枝物。样品再经过丙酮索氏抽提h除去其中的均聚物于干燥后经PO真空干燥过夜得到纯接枝产物。FeHOTD引发接枝共聚接枝共聚前桉木浆采用的硫酸亚铁铵溶液以的液比于下浸泡min、过滤、洗涤并于烘干后备用。将水、GMA、乳化剂A、HO、TD和经硫酸亚铁铵处理的桉木浆装入带有温度计和氮气保护的四口烧瓶中在一定温度下反应至规定时间出料。后处理同“”。接枝率、接枝效率、单体转化率测定接枝率、接枝效率、单体转化率的测定均按照文献采用重量法测定。环氧基含量和环氧基水解率测定环氧基含量采用盐酸―丙酮法测定。接枝过程中GMA上的酯键不断裂由接枝率和环氧基含量计算得出环氧基水解率。结果与讨论纤维素在水相中的接枝共聚反应属多相反应而纤维素原料直接采用非均一的漂白桉木浆未经粉碎无法与均匀性好的微晶纤维素相比因此接枝过程中的传质至关重要搅拌对反应的传质传热以及反应本身有着重要的影响。通过搅拌体系中各组分达到均匀的混合传质和传热得到改善并使GMA单体和纤维素均匀地分散在水介质中增大相介面积可加快传质和传热速率。搅拌强度是反应体系内单位体积(或质量)的物料受到搅拌作用强弱的度量它由搅拌转速、反应器、搅拌桨和物料特性共同决定。在此将反应器和搅拌桨的形状固定只讨论搅拌转速、反应器大小和搅拌桨大小对接枝的影响。搅拌转速的影响在固定mL反应器和小号搅拌桨时考察搅拌转速对接枝的影响两种引发体系下的接枝反应条件见表。搅拌转速对接枝率的影响见图。从图可见对于CAN引发体系在试验的搅拌转速范围内rmin时的接枝率最高随着搅拌转速的提高接枝率下降在rmin时第期黄军等:搅拌对桉木浆与甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝共聚的影响接枝率只有。对于FeHOTD引发体系在~rmin范围搅拌转速提高导致接枝率下降由rmin时的降至rmin时的并且随着搅拌转速的进一步提高接枝率维持在较低的水平。在两种引发体系中提高搅拌转速都对接枝率起负作用。一方面足够的搅拌转速使得纤维素、单体和引发剂等各组分在体系内的浓度均匀分布提高了反应的均匀程度另一方面反应得以顺利进行必须要使引发剂、单体和纤维素有充足的动态的接触停留过程如果体系搅拌过于剧烈势必减少了这一接触停留过程从而影响了接枝共聚的进行因此高转速反而对接枝不利。表CAN和FeHOTD引发接枝条件引发体系CANFeHOTD反应温度反应时间min反应液比GMA浓度(molL)HO用量―TD用量―Ce浓度(mmolL)―绝干浆用量g反应器容积mL搅拌桨大小小号小号图搅拌转速对接枝率的影响搅拌转速(rmin)接枝率CANFeHOTD图搅拌转速对接枝效率的影响搅拌转速(rmin)接枝效率CANFeHOTD两种引发体系下搅拌转速对接枝效率的影响如图所示。从图中看出搅拌转速提高后接枝效率随之降低。转速从较低值提高至rmin范围内两种引发体系下接枝效率几乎相等随搅拌转速的提高也几乎呈同步的下降趋势。但当转速超过rmin时CAN引发体系中接枝效率的下降明显加快而FeHOTD引发体系中接枝效率稳定在~不再下降。图和图分别反映了两种引发体系中搅拌转速对环氧基含量及环氧基水解的影响。结合图总体来看搅拌愈强烈接枝率愈低相应的环氧基含量也愈低而环氧基水解则加剧因此搅拌太剧烈对接枝不利。CAN法适宜的转速为rmin相应的环氧基含量为mmolg。FeHOTD引发时环氧基含量由rmin时的mmolg降至rmin时的mmolg并且随着转速的进一步提高环氧基含量维持在mmolg左右。纤维素科学与技术第卷图搅拌转速对环氧基及其水解的影响(FeHOTD引发体系)搅拌转速(rmin)环氧基含量(mmolg)环氧基水解率环氧基含量环氧基水解率图搅拌转速对环氧基及其水解的影响(CAN引发体系)搅拌转速(rmin)环氧基含量(mmolg)环氧基水解率环氧基含量环氧基水解率比较图、发现使用CAN引发体系时环氧基水解率受搅拌转速的影响更大环氧基水解率由rmin时的提高至rmin时的而使用FeHOTD引发体系时环氧基水解率则由rmin时的提高至rmin时的受搅拌转速的影响明显要小于CAN引发体系。反应器容积的影响将反应器容积、绝干浆用量按相同比例扩大搅拌转速、搅拌桨大小及其它反应条件保持不变详细的实验条件和结果分别见表和表。对于CAN引发体系从表可见反应器由mL增大为mL后接枝率大大提高由原来的提高至单体转化率也由原先的提高至而接枝效率则不受影响。其主要的一个原因还是实际的搅拌强度不同同样rmin的搅拌转速对于mL的反应器来说搅拌强度要远远强于mL的反应器。另外环氧基含量提高环氧基水解率则降低。之前搅拌转速的研究表明加强搅拌不利于接枝因此在不改变搅拌转速的情况下反应器容积和体系量加倍后搅拌强度减弱因而有利于接枝。表CAN引发体系中反应器容积对接枝的影响反应器容积mL搅拌转速(rmin)绝干浆用量g搅拌桨大小小号小号单体转化率接枝率接枝效率环氧基含量(mmolg)环氧基水解率CemmolLGMAmolL液比minpH对于FeHOTD引发体系从表可以看出反应器容积由mL增大为mL后在同样的搅拌转速下接枝率提高很多相应的环氧基含量也增加同时环氧基水解率第期黄军等:搅拌对桉木浆与甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝共聚的影响大大降低。注意到在搅拌转速不变的情况下反应器容积扩大后体系的搅拌强度减弱在反应器容积不变的情况下转速降低体系的搅拌强度也减弱。这两种情况都导致了接枝共聚效果更为理想。由此不难得出结论:离开反应器容积大小讨论搅拌转速对接枝的影响是非常片面的且没有丝毫的可比性。表FeHOTD引发体系中反应器容积对接枝的影响反应器容积mL搅拌转速(rmin)绝干浆用量g搅拌桨大小小号小号小号小号单体转化率接枝率接枝效率环氧基含量(mmolg)环氧基水解率HOTDGMAmolL液比min搅拌桨大小的影响在容积mL的反应器中考察搅拌桨大小对接枝的影响实验条件和结果见表和表。对于CAN引发体系从表可知在rmin下采用小号搅拌桨的接枝效果要好于采用大号搅拌桨。原因也是在于实际的搅拌强度不同采用大号搅拌桨的实际搅拌强度较大因而接枝效果不理想。从表中的数据推测在mL反应器中大号搅拌桨rmin左右的搅拌转速可以获得与小号搅拌桨rmin搅拌转速相近的接枝率。表还说明不管大号还是小号搅拌桨提高搅拌转速都会降低接枝率这与“”的结论相吻合。表CAN引发体系中搅拌桨大小对接枝的影响搅拌桨大小小号大号反应器容积mL搅拌转速(rmin)单体转化率接枝率接枝效率环氧基含量(mmolg)环氧基水解率CemmolLGMAmolL液比minpH对于FeHOTD引发体系从表中可知搅拌转速rmin时采用小号搅拌桨的接枝效果明显好于采用大号搅拌桨接枝率分别是和环氧基含量分别是mmolg和mmolg。在mL反应器中大号搅拌桨rmin的搅拌转速可以获得与小号搅拌桨rmin的搅拌转速相近的接枝率分别为和另外环氧基含量与环氧基水解率也非常接近。纤维素科学与技术第卷表FeHOTD引发体系中搅拌桨大小对接枝的影响搅拌桨大小小号大号反应器容积mL搅拌转速(rmin)单体转化率接枝率接枝效率环氧基含量(mmolg)环氧基水解率HOTDGMAmolL液比min结论()在反应器和搅拌桨固定时控制适当的搅拌转速可提高接枝率、环氧基含量并降低环氧基水解率高的搅拌转速对接枝不利。使用CAN引发体系时环氧基水解率受搅拌转速的影响更大。()控制合适的反应器大小和搅拌桨大小以获得适当的搅拌强度对接枝有利。()在CAN和FeHOTD两种引发体系中搅拌转速、反应器和搅拌桨大小对接枝的影响规律非常类似。参考文献:AHebeish,JTGuthrieTheChemistryandTechnologyofCellulosicCopolymersMNewYork:SpringerVerlagBerlinHeidelberg,TGraczyk,VHornofEffectofstirringoncellulosegraftcopolymerizationJJApplPolymSci,():AWaly,NYAbouZeid,EAElAlfy,etalPolymerizationofglycidylmethacrylate,methacrylicacid,acrylamideandtheirmixtureswithcottonfabricusingFethioureadioxideHOredoxsystemJDieAngewandteMakromolekulareChemie,():RonaldRNavarro,KenjiTatsumi,KatsuhiroSumi,etalRoleofanionsonheavymetalsorptionofacellulosemodifiedwithpoly(glycidylmethacrylate)andpolyethyleneimineJWatRes,,():DWO’Connell,CBirkinshaw,TFO’DwyerAchelatingcelluloseadsorbentfortheremovalofCu(Ⅱ)fromaqueoussolutionsJJApplPolymSci,():高洁汤烈贵纤维素科学M北京:科学出版社,:复旦大学化学系高分子教研组高分子实验技术M上海:复旦大学出版社,:YoshioIwakura,ToshikazuKurosaki,KeikichiUno,etalReactiveFiberⅡChemicalreactivitiesofcellulosefibergraftedwithglycidylmethacrylateJJPolymSci,PartC:PolymerSymposia,():李绍芬反应工程M第二版北京:化学工业出版社,:(下转第页)纤维素科学与技术第卷MamoruFukuda,NicholasAPeppas,JamesWMcGinityPropertiesofsustainedreleasehotmeltextrudedtabletscontainingchitosanandxanthangumJInternationalJournalofPharmaceutics,():ChitosanbasedAdvancedMaterialsⅠDrugDeliverySystemTANGWenqiong,ZHOUTianwei,SHENQing,*(CollegeofMaterialScienceandEngineering,DonghuaUniversityStateKeyLaboratoryforModificationofChemicalFiberandPolymer,DonghuaUniversity,Shanghai,China)Abstract:Asanaturalpolysaccharide,chitosanattractsmoreattentionsbecauseofitsabundantsource,goodcharacteristics,egbiodegradability,biocompatibility,nontoxicityandsoonInthispaper,thechitosanbasedadvancedmaterialswhichgeneralrelatedtothedrugdeliverysystemreportedsincehavebeenreviewedonthefabricationandapplicationKeywords:chitosandrugdeliverysystem(上接第页)EffectofStirringonGraftCopolymerizationofGlycidylMethacrylateontoEucalyptusPulpHUANGJun,ZHAIHuamin*(JiangsuProvincialKeyLaboratoryofPulpandPaperScienceandTechnology,NanjingForestryUniversity,Nanjing,China)Abstract:Bleachedeucalyptuspulpwasgraftedwithglycidylmethacrylate(GMA)usingcericsaltandFeHOthioureadioxideinitiatorsystemsTheconversionofGMAtocopolymerwasinvestigatedindependenceonstirringstrength,whichiscloselyrelatedtoagitatorspeed,reactorvolumeandthesizeofagitatoroarThegraftedcopolymerformationisfoundtobestronglyinfluencedbythestirringstrengthThepropercombinationoftheagitatorspeed,reactorvolumeandagitatoroarsizetoobtainthescientificuniformmixtureisveryimportantfortheefficientgraftingThegraftingbehaviorsdisplayedbythestirringinboththecericsaltandFeHOTDinitiatorsystemswereverysimilarinadditiontoamoreobviousinfluenceonepoxygrouphydrolysisbytheagitatorspeedinthecericsaltinitiatorsystemKeywords:bleachedeucalyptuspulpglycidylmethacrylategraftcopolymerizationstirring

用户评论(0)

0/200

精彩专题

上传我的资料

每篇奖励 +2积分

资料评价:

/7
1下载券 下载 加入VIP, 送下载券

意见
反馈

立即扫码关注

爱问共享资料微信公众号

返回
顶部