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纤维素溶解学习教案.pptx

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上传人:wz_198613 2022/3/5 文件大小:764 KB

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文档介绍

文档介绍:一、纤维素简介
二、纤维素的溶解方法
三、ZnO在纤维素溶解于NaOH/Urea水溶液体系(tǐxì)中的作用
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第一页,共22页。
纤维素(cellulose)是由葡萄糖分子通过β-1,4-糖苷键连接而形成的的缺点是不稳定,对氧和空气非常敏感。溶解过程中倘若有氧的存在,会使纤维素发生剧烈的氧化降解,损害产品(chǎnpǐn)的质量。
(róngjiě)方法
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第六页,共22页。
***氧化合物系列
以N-***吗啉-N-氧化物(NMMO)为例
NMMO极易被氧化,甚至会发生爆炸,在储存(chǔcún)和生产中存在一定的危险性。另外,NMMO价格昂贵,必须使其回收率高于%以上方具有经济价值,所得到的纤维价格居高不下。
NaOH/尿素水溶液体系
NaOH∕Urea 水溶液对纤维素的溶解只能在低温下进行,因为温度越低,碱液对纤维素的溶胀作用越大,不但在结晶区之间,而且在结晶区内部也发生溶胀。纤维素和氢氧化钠进行反应,生成物
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第七页,共22页。
[C6H7O2(OH)3·NaOH]N [C6H7O2(OH)2ONa]N + H2O
[C6H7O2(OH)3·NaOH]N 和[C6H7O2(OH)2ONa]N之间可以互相转化。温度(wēndù)越低,纤维素钠[C6H7O2(OH)2ONa]N 越易电离,所以纤维素在低温下容易溶解。
此外,碱液还可以破坏纤维素分子间氢键,尿素在碱液中可以破坏分子内氢键,所以尿素的加入有利于促进纤维素的溶解。
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第八页,共22页。
3、氧化锌在纤维素溶解(róngjiě)于NaOH/urea水溶液体系中的作用
纤维素溶解方法及溶解度测试
将(0-%)不同质量分数的ZnO溶解于7%NaOH/12%urea/81%水体系里。把188g溶剂冷却至-13℃。然后加入一定量的纤维素搅拌2分钟,溶解完全以后,在高速离心机下(转速80 00rpm)高速旋转5-10分钟,制得透明均一的纤维素溶液。用水和***(bǐnɡ tónɡ)清洗不溶解部分的纤维素,在温度为60 ℃真空烘箱里放置24h。即可得纤维素溶解度。
w0为起始纤维素的质量,W1为残留纤维素的质量。
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第九页,共22页。
表征方法
(fēnzǐ)量
,测定不同温度下纤维素溶解在NaOH/urea水溶液体系谱图,证明纤维素与NaOH之间存在很强的氢键作用。
,证明在此溶液体系中, NaOH、ZnO和纤维素链通过氢键的键合作用形成渠道包合物,Urea以水合形式环绕纤维素分子(fēnzǐ)链。
(TEM)
(DLS)
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实验(shíyàn)结果
和粘均分子量对溶解度的影响(yǐngxiǎng)
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实验(shíyàn)结果
(wēndù)对溶解度的影响
温度(wēndù)越低,纤维素溶解度越高,主要是因为纤维素钠[C6H7O2(OH)2ONa]N 越易电离,所以纤维素在低温下容易溶解。
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第十二页,共22页。
(bù tónɡ)粘均分子量对溶解度的影响
Mη=×104,其溶解度为8%左右(zuǒyòu),
Mη=×105,%。
分子量越大,溶解性越差。
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(róngyè)体系稳定性
结论(jiélùn):与铜氨溶剂相比,采用NaOH/urea/ZnO水体系作为溶剂,制得纤维素溶液更稳定。
% loss
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(bù tónɡ)温度下13C谱图分析
dabc
比较,可知温度升高,纤维素与NaOH or ZnO之间氢键作用减弱,位13C的电子密度的增强, 位13C的化学(huàxué)位移向低波数移动。
从d和a对比可得,ZnO与纤维素之间的氢键作用比NaOH与纤维素之间相互作用还要强。故加入(jiārù)ZnO 的13C的化学位移向高波数移动。
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(yǎnshè)
NaOH
ZnO
Urea
NaOH/Urea/ZnO/cellulose
从此图可知,当纤维素溶解在NaOH/U