تولید و ارزیابی استات سلولز پربازده با استفاده از کاتالیزور ید و خالص‌سازی لینتر پنبه

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری صنایع خمیر و کاغذ، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان

2 دانشیار گروه صنایع خمیر و کاغذ، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان

3 استاد گروه صنایع خمیر و کاغذ، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی ساری

4 استاد گروه شیمی پلیمر، پردیس علوم، دانشگاه تهران

چکیده

در این پژوهش از لینتر پنبه به‌عنوان مادة اولیه با هدف تولید استات سلولز با بازده زیاد و درجة استخلاف 2 تا 2/5  استفاده شد. در ابتدا خمیر حل‌شونده با خلوص بیشتر از 98 درصد، گرانروی ذاتی  712ml/g و درجة روشنی 85 درصد با استفاده از فرایند سودا (دمای 160 درجة سانتی‌گراد و به‌مدت 3 ساعت) و رنگ‌بری TCF تهیه شد. یکی از عوامل اصلی در استفاده از دما و زمان زیاد پخت، وجود لیگنین در پوسته سخت تخم لینتر پنبه بوده است که بخش اصلی ناخالصی آن را تشکیل می‌دهد. خمیر حل‌شونده حاصل، در مرحله استیلاسیون با 8 درصد (برمبنای وزن خشک خمیر) کاتالیزور ید، نسبت وزنی استیک انیدرید به خمیر خشک برابر 10، دمای واکنش 85 درجه سانتی‌گراد و مدت زمان هم‌زدن 20 ساعت، نتایج بهتری به‌لحاظ بازده و درجه استخلاف نشان داد. بازده (برمبنای افزایش وزن) و درجه استخلاف استات سلولز تولیدشده به‌ترتیب 64/44 درصد و 2/3  بود. با توجه به خلوص زیاد و گرانروی مناسب خمیر حل‌شونده و شرایط استیله کردن، بازده بیشتری در تولید استات سلولز نسبت به تحقیقات قبلی مشاهده شد. با استفاده بیشتر از کاتالیزور ید در واکنش استیلاسیون (مقدار 12 درصد) عدد درجه استخلاف تا 2/7 افزایش یافت، اما کاهش بازده به‌میزان حدود 5 درصد نسبت به تیمار با 8 درصد کاتالیزور مشاهده شد. 

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Production and evaluation of high yield cellulose acetate using iodine as catalyst and purification of cotton linters

نویسندگان [English]

  • R. Yadollahi 1
  • M. Dehghani Firouzabadi 2
  • H. Resalati 3
  • H. Mahdavi 4
  • A. Saraeyan 2
1 Ph.D. Student, Department of Wood and Paper Engineering, Gorgan University of Agricultural Sciences and Natural Resources, Grogan, I.R. Iran
2 Assoc. Prof., Department of Wood and Paper Engineering, Gorgan University of Agricultural Sciences and Natural Resources, Grogan, I.R. Iran
3 Department of Wood and Paper Sciences and Technology, Sari University of Agricultural Sciences and Natural Resources, Sari, I.R. Iran
4 Prof., School of Chemistry, College of Science, University of Tehran, Tehran, I.R. Iran
چکیده [English]

In this research, the cotton linter was used as raw material for high yield cellulose acetate production. The degree of substitution (DS) was almost 2-2.5 in acetylation stage. The desired dissolving pulp with purity higher than 98% and viscosity close to 712 ml/g was obtained through the soda pulping at 160 °C for 3 h. TCF bleaching was performed until 85% of ISO brightness was obtained. One of the most important factors in using high temperature and time for pulping process was the lignin existence in the dense seed bark of cotton which had most impurity in the linter. The final dissolved pulp showed the best results in yield and DS by using the acetylation process at 85 ˚C, 8% of iodine (based on OD pulp) as catalyst, and a weight ratio of acetic anhydride to the pulp (10:1) under stirring for 20 h. The results illustrated that the yield and DS of produced cellulose acetate were 64.44% and 2.3 respectively. The higher yield was achieved in acetylation stage compared to the previous studies due to higher purity of dissolving pulp and more suitable viscosity. The more concentration of iodine up to 12% in acetylation process led to increase the DS to 2.7 while the used of 8% of iodine showed the 5% decreasing in yield.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Acetylation
  • Cellulose acetate
  • Dissolving pulp
  • Catalysis
  • viscosity