способ определения степени замещения целлюлозы
Классы МПК: | G01N24/08 с использованием ядерного магнитного резонанса |
Автор(ы): | Гогелашвили Г.Ш., Грунин Ю.Б. |
Патентообладатель(и): | Марийский политехнический институт им.А.М.Горького |
Приоритеты: |
подача заявки:
1992-01-09 публикация патента:
20.05.1995 |
Использование: для анализа и контроля процесса производства полимеров на основе целлюлозы. Сущность изобретения: по способу определяют степень замещения производного целлюлозы на основе анализа амплитуды короткой компоненты сигнала свободной индукции от образца до дейтерирования и от того же образца, прошедшего дейтерирование. 1 табл.
Рисунок 1
Формула изобретения
СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СТЕПЕНИ ЗАМЕЩЕНИЯ ЦЕЛЛЮЛОЗЫ, включающий возбуждение и регистрацию характеристического сигнала исследуемого образца, определение степени замещения по параметрам сигнала, отличающийся тем, что исследуемый образец предварительно высушивают до постоянной массы, в качестве характеристического регистрируют сигнал свободной индукции, определяют амплитуду Aк короткой компоненты сигнала, осуществляют полное дейтерирование исследуемого образца, повторно высушивают образец до постоянной массы и регистрируют сигнал, определяют амплитуду Aдк короткой компоненты от дейтерированного образца, а степень замещения определяют по формулегде n число протонов водорода в замещающем комплексе.
Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к физико-химическому анализу и может быть использовано для анализа и контроля процесса производства материалов, производных от целлюлозы, а также в практике научных исследований. Наиболее близким к заявляемому является способ определения степени замещения целлюлозы, основанный на возбуждении и регистрации характеристического сигнала инфракрасного спектра образца, и о степени замещения судят по смещению инфракрасного спектра целлюлозы. Предлагаемый способ решает задачу определения степени замещения активных центров полимеров (например, производных целлюлозы) на промежуточных и конечной стадиях процесса замещения. Анализ кинетики процесса замещения при получении, например, ацетата, диацетата, триацетата целлюлозы позволит оптимизировать длительность процесса при получении продукта с заданными свойствами. Заявляемый способ определения степени замещения целлюлозы заключается в том, что исследуемый образец предварительно высушивают до постоянной массы, регистрируют сигнал свободной индукции, определяют амплитуду Ак короткой компоненты сигнала, осуществляют полное дейтерирование исследуемого образца, повторно высушивают образец до постоянной массы и регистрируют сигнал, определяют амплитуду Акдкороткой компоненты от дейтерированного образца, а степень замещения определяют по формуле(1) где n число протонов водорода в замещающем комплексе. Способ реализуется следующим образом. Образец для исследования берут на промежуточной или конечной стадии замещения, например берут образец эфира целлюлозы. Высушивают образец до постоянной массы и определяют амплитуду короткой компоненты сигнала свободной индукции (ССИ) от ядер образца. После этого образец подвергают полному дейтерированию, для этого заливают его дейтерием и выдерживают в течение минут 30. Затем высушивают образец до постоянной массы в сушильном шкафу, постепенно доведя температуру в нем до 105оС, при этой температуре образец выдерживают в шкафу в течение часа. Далее производят измерения амплитуды короткой компоненты ССИ образца, прошедшего дейтерирование. Необходимым условием для получения достоверных результатов является стабильность внешних условий: температуры и влажности, поскольку увеличение температуры приводит к уменьшению амплитуды короткой компоненты ССИ и наоборот, увеличение влажности ведет к увеличению амплитуды короткой компоненты ССИ и наоборот. При выполнении указанного условия амплитуда короткой компоненты Ак ССИ зависит от количества протонов:
Ак NН, где NH число протонов водорода в образце эфира целлюлозы,
Акд NHд где NHд число протонов водорода в образце после замещения дейтерием гидроксильных групп,
где понижение числа протонов в образце после дейтерирования. Изменение числа протонов водорода в элементарном звене зависит от степени замещения и определяется следующим образцом:
NH 10 + (n-1) где 10 число протонов водорода в звене исходной целлюлозы;
(n-1) указывает на то, что вместо одного протона водорода ОН группы появляется число протонов (n-1);
степень замещения. Изменение числа протонов водорода в элементарном звене эфира целлюлозы после дейтерирования определяется как
NHд NH NHOH 10 + (n-1) (3- ), где NHOH (3- ) число протонов водорода в гидроксильных группах элементарного звена эфира целлюлозы. Следовательно,
,
отсюда при . Эксперимент проведен на образцах эфира целлюлозы с различной степенью ацетилирования, при этом фиксировалось только время процесса ацетилирования. Определялись Ак и Акд согласно предлагаемому способу и степень замещения по формуле (1). Как известно, при ацетилировании происходит замещение гидроксильных групп на комплекс (-ОСОСH3), следовательно, n 3, отсюда
. Результаты приведены в таблице:
Из таблицы следует, что процесс ацетилирования полностью завершился на 30-й минуте обработки сырья и более длительная обработка нецелесообразна.
Класс G01N24/08 с использованием ядерного магнитного резонанса