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Benzylation of Pulp Cellulose and Its Kinetics

纸浆纤维素苄基化及其反应动力学


通过纸浆纤维素的苄基化试验,研究反应温度和反应时间对苄基化产物取代度的影响,证明适当延长反应时间、提高反应温度有利于提高产物的取代度。傅里叶红外光谱仪、差示扫描量热仪、X射线衍射仪等对纸浆纤维素苄基化产物的分析表明: 原料中的部分羟基被苄基取代,原有的结晶结构被破坏,产物热稳定性略有下降。维卡软化点和熔融温度测试显示产物的热塑性随取代度的增加而增加。本文还确定纸浆纤维素苄基化在4个不同温度下的反应速度常数,计算出纸浆苄基化反应的表观活化能为46.1 kJ·mol-1

Wood and other plant raw materials could be converted to thermoplastic material by benzylation. Pulp cellulose was benzylated by using benzyl chloride as etherifying agent. Effects of reaction time and reaction temperature on degree of substitution (DS) of the products were studied. DS of the product increase under longer reaction time or higer reaction temperature. Products were characterized by FTIR, DSC, X-ray diffraction, etc. It showed some of hydroxyl of the products was substituted by benzyl, crystal was destroyed and thermal stability of the products descended slightly. Vicat softening point and melting temperature of the products were tested and the results revealed that thermoplasticization of the products improve with its DS. Rate constant of reaction of pulp cellulose benzylation under different reaction temperature was ascertained. Activation energy of cellulose benzylation was calculated, it was 46.1 kJ·mol-1.


全 文 :第 !" 卷 第 #$ 期
% $ # # 年 #$ 月
林 业 科 学
&’()*+(, &(-.,) &(*(’,)
./01!"!*/1#$
2345!% $ # #
纸浆纤维素苄基化及其反应动力学!
曲保雪#!%!76秦特夫#6储富祥#!7
"#5中国林业科学研究院木材工业研究所6国家林业局木材科学与技术重点实验室6北京 #$$$;##
%5河北农业大学林学院6保定 $"#$$$# 75中国林业科学研究院林业新技术研究所6北京 #$$$;#$
摘6要!6通过纸浆纤维素的苄基化试验!研究反应温度和反应时间对苄基化产物取代度的影响!证明适当延长反
应时间%提高反应温度有利于提高产物的取代度& 傅里叶红外光谱仪%差示扫描量热仪%L射线衍射仪等对纸浆纤
维素苄基化产物的分析表明’ 原料中的部分羟基被苄基取代!原有的结晶结构被破坏!产物热稳定性略有下降& 维
卡软化点和熔融温度测试显示产物的热塑性随取代度的增加而增加& 本文还确定纸浆纤维素苄基化在 ! 个不同
温度下的反应速度常数!计算出纸浆苄基化反应的表观活化能为!81# ZJ)@/0A# &
关键词’6纸浆# 取代度# 苄基化# 动力学# 热塑性
中图分类号! +]79%666文献标识码!,666文章编号!#$$# A"!::"%$####$ A$#!8 A$"
收稿日期’ %$$; A#% A%7# 修回日期’ %$#$ A$# A%;&
基金项目’ 林业公益性行业科研专项经费"%$##$!$$!$ # 保定市科学研究与发展计划项目"#$nQ$8:$ &
! 储富祥为通讯作者&
1*’^9&#$%,’,0.<&"3*&<&,/*#’(S$/>%’*$%:/
]P GI/_PN#!%!76]DF +NXP#6’?P QP_DIFE#!7
"#!8%(91:#$1’#$(#;H##A ,.-%2.%12A J%./2#*#+(#;,’1’%"#$%&’$(3AG-2-&’$1’-#26>%&%1$./ C2&’-’0’%#;H##A C2A0&’$()3"6D%-Q-2+ #$$$;##
%!3+$-.0*’0$1*42-5%$&-’(#;M%:%-6D1#A-2+ $"#$$$# 7!C2&’-’0’%#;F%KJ%./2#*#+(#;"#$%&’$(! )3"6D%-Q-2+ #$$$;#$
=2/$-#:$’6R//U IFU /4?NCK0IF4CIM@I4NCDI0V3/P0U YN3/F[NC4NU 4/4?NC@/K0IV4D3@I4NCDI0YWYNF W^0I4D/F5SP0K
3N0P0/VNMIVYNF W^0I4NU YWPVDFEYNF W^03?0/CDUNIVN4?NCDXWDFEIENF45)XN34V/XCNI34D/F 4D@NIFU CNI34D/F 4N@KNCI4PCN/F
UNECNN/XVPYV4D4P4D/F "H&$ /X4?NKC/UP34VMNCNV4PUDNU5H& /X4?NKC/UP34DF3CNIVNPFUNC0/FENCCNI34D/F 4D@N/C?DENC
CNI34D/F 4N@KNCI4PCN5SC/UP34VMNCN3?ICI34NCD^NU YWQ+(k! H&’! L‘CIWUDXCI34D/F! N435(4V?/MNU V/@N/X?WUC/_W0/X
4?NKC/UP34VMIVVPYV4D4P4NU YWYNF W^0! 3CWV4I0MIVUNV4C/WNU IFU 4?NC@I0V4IYD0D4W/X4?NKC/UP34VUNV3NFUNU V0DE?40W5
.D3I4V/X4NFDFEK/DF4IFU @N04DFE4N@KNCI4PCN/X4?NKC/UP34VMNCN4NV4NU IFU 4?NCNVP04VCN[NI0NU 4?I44?NC@/K0IV4D3D^I4D/F
/X4?NKC/UP34VD@KC/[NMD4? D4VH&5kI4N3/FV4IF4/XCNI34D/F /XKP0K 3N0P0/VNYNF W^0I4D/F PFUNCUDXNCNF4CNI34D/F
4N@KNCI4PCNMIVIV3NC4IDFNU5,34D[I4D/F NFNCEW/X3N0P0/VNYNF W^0I4D/F MIV3I03P0I4NU! D4MIV!81# ZJ)@/0A#5
>*9 ?,-(/’6KP0K# VPYV4D4P4DFEUNECNN# YNF W^0I4D/F# ZDFN4D3V# 4?NC@/K0IV4D3D^I4D/F
66在全球能源和资源日益紧缺%环境不断恶化的
情况下!生物质材料由于具有环保性和功能性!其开
发应用越来越受到高度关注& 木材等植物纤维原料
成分中带有大量羟基!可以和氯化苄反应!使羟基上
的氢被苄基所取代!生成相应的苄基化产物& 苄基
化赋予了植物纤维原料热塑性!使此类产物有望取
代相应的石油基产品!从而在一定程度上缓解热塑
性材料对石油的依赖性!同时为木材加工企业产生
的废料如刨花%锯末等的利用提供新途径& 国内外
学者 "T/F@I%’1*5! #;;%# BDEP3?D! #;;$# #;;%#
f/?I@@IUD‘k/[V?IFUN?! %$$7# &NCNV?4D%’1*5! %$$7#
孙丰文等! %$$:# 滕莉丽等! %$$!# 余权英等!
#;;:# 万东北等! %$$9$研究了苄基化反应条件如
碱的浓度%氯化苄的用量%使用甲苯做稀释剂%微波
加热等对木材苄基化质量增加率的影响!并对苄基
化木材的结构%热塑性进行了初步分析!对苄基化产
物用于生产人造板及作为热塑性材料的应用也进行
了探索# 但对于苄基化产物结构和性能的关系%纤
维素苄基化反应的动力学目前尚未见报道& 本文通
过纸浆纤维素苄基化试验确定了反应温度%反应时
间等条件对产物质量增加率的影响!分析了产物羟
基取代度和热塑性之间的关系!并确定了 ! 个不同
反应温度下纸浆纤维苄基化的反应速度常数!计算
了纸浆纤维苄基化反应的表观活化能&
6第 #$ 期 曲保雪等’ 纸浆纤维素苄基化及其反应动力学
#6材料与方法
@F@A试验材料
*I2T%氯化苄%甲苯! 均为分析纯!市售# 纸浆
纤维! 加拿大进口松木浆板&
@FCA仪器和设备
高速粉碎机’ (B,,--YIVD3# 真空干燥机’ 日
产 .k‘7%$# L! 熔点测定显微镜’ 国产 :#%$% 型# 维
卡软化点%热变形测定仪’ 承德衡通试验检测仪器
有限公司 LRG‘7$$,型# 差示扫描量热仪’ 岛津
H&’‘8$ 型# L射线粉末衍射仪’ 荷兰菲利普公司#
热压机’ ’IC[NC7:98 型# 可分离式三口烧瓶’ 日本
QDFN公司生产!容量 7$$ @-&
@FEA试验方法
#171#6原料的准备6将浆板剪碎!用高速粉碎机磨
成细粉!置于烧杯内并加入蒸馏水!搅拌使其疏解!
过滤%#$9 d下干燥后备用&
#171%6苄基化试验6称取 #$ E绝干纸浆纤维!放
入 7$$ @-可分离式三口烧瓶内!加入约 9$ @-
#$ @/0)-A#的 *I2T溶液!在常温下润胀 7$ @DF&
再加入 !$ @-氯化苄做醚化剂!!$ @-甲苯做稀释
剂!油浴中加热!在设定的温度%时间内搅拌反应
"滕莉丽等! %$$!# 万东北等! %$$9$& 具体的反应
时间及反应温度如表 #& 每一条件的试验均重复 7
次!7 次重复所得到苄基化产物之间的质量增加率
差值不超过 %>&
表 @A纸浆苄基化的反应温度和反应时间
)#2B@AQ*#:$%,’$*+"*-#$<-*#’(-*#:$%,’$%+*
,0"<&"2*’^9&#$%,’
反应温度
kNI34D/F
4N@KNCI4PCNad
反应时间
kNI34D/F 4D@Na?
;9 ! 9 8 : (
#$$ ! 9 8 : (
#$9 7 ! 9 8 "
##$ 7 ! 9 8 "
66反应结束%物料冷却后!用乙醇和蒸馏水交替洗
涤产物至中性!抽滤后于8$ d下真空干燥至恒重&
#17176元素分析和取代度计算6元素分析由北京
大学分析测试中心完成!仪器为 )0NFNF4IC.ICD/
f(’k2’qG)"hNC@IFW$& 每个样品重复 % 次!相对
平均偏差小于 $19>&
纸浆的主要成分为纤维素!所含的少量半纤维
素也是由单糖通过甙键连接而成的!结构和纤维素
类似!因而在计算取代度时按纯纤维素计算&
纤维素"半纤维素$的苄基化反应属于典型的
RD0DI@V/F 亲核取代反应’
3N0P0/VN( 122Tj*I2T
3N0P0/VN(2*IjT%2!
3N0P0/VN( 3
4
542*Ij ’T%2 12
3
4
54
’0
’T%(2(2 3N0P0/VN j*I’0&
苄基化的副反应有
3
4
54

’T%2 ’0 12 3
4
54j*I2T ’T%2 2T j
*I’0
3
4
54
!
’T%2 ’0 3
4
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3
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54
j*I2T
’T%(2(’T2 3
4
542% j*I’0jT%2&
反应结束后副反应产物及未反应的氯化苄%甲
苯%*I2T等通过洗涤除去& 纤维素葡萄糖单元通
过甙键连接构成!每个葡萄糖单元含有 7 个可以进
行苄基化反应的羟基!葡萄糖单元 ’8T#$29 的分子
质量为 #8%& 每一个羟基上面的氢被苄基取代即增
加一个 ’"T8 "分子质量 ;$$!则各元素随取代度 2
的变化可按下列各式计算’ T元素含量随取代度的
变化 PT i"#$ j82$V"#8% j;$2$! 2元素含量随取
代度的变化 P2i:$a"#8% j;$2$! ’元素含量随取
代度的变化 P’ i""% j:!2$V"#8% j;$2$ "’元素
含量随取代度的变化不显著$&
变形后可获得计算取代度的公式’ 按 2元素含
量计算取代度 2 i:$V;$P2 A#8%a;$! 按 T元素含
量计算取代度 2 i"#8%PT A#$$a"" A;$PT$&
纸浆纤维素的苄基化反应中!2随取代度变化
最显著!因此按 2元素含量计算产物取代度"赵殊
等! %$$"# 陈浩凡! %$$7$&
取代度除以 7 得到产物中苄基化的羟基占原料
中羟基总量的比例&
#171!6产物的结构及热塑性分析6熔融温度测定’
将少许苄基化产物用 % 片盖玻片封住!置于 L! 熔点
测定显微镜的载物台上!边加热边观察物料的变化!
确定物料的熔融温度 "周程安! #;;!# 张占军等!
%$$9$& 每一样品取样测定 7 次&
热压试验’ 将纸浆苄基化产物约 !18 E置于自
制模具的样品槽内 "槽长 :$ @@!宽 #$ @@$!于
#9$ d!719 fSI下热压 " @DF!完成后取出样条!冷
却备用&
热变形及维卡软化点测定’ 按 hGa+#877(
%$$$"(&27$8’ #;;!$测定& 样品条通过热压试验
获得!长 :$ @@!宽 #$ @@!厚度约 ! @@& 测定时弯
"!#
林 业 科 学 !" 卷6
曲应 力为 #1:$ fSI! 加 热油浴的升 温速度为
#%$ d)? A#&每一样品取样测定 7 次&
傅里叶红外光谱’ 苄基化产物粉碎%干燥后测
定其红外吸收光谱&
差示扫描量热分析’ 空气环境!升温速度
9 d)@DF A#!温 度 范 围 7$ c!$$ d! 参 比 物 为
I‘,0%27&
L射线粉末衍射分析’ ’P 靶!石墨单色滤波
器!$i# #9! e#$ A#$ @!扫描范围 %*i!=c!$=&
%6结果与讨论
CF@A反应温度和时间对纸浆纤维素苄基化取代度
的影响
%1#1#6元素分析及取代度计算结果6各条件下纸
浆纤维素苄基化产物的 2元素含量及取代度见
表 %&
表 CA各条件下纸浆纤维素苄基化产物的 [元素含量及取代度
)#2BCA[O94*’:,’$*’$#’((*4-**,0/<2/$%$<$%,’,02*’^9&#$*("<&":*&<&,/*<’(*-(%00*-*’$-*#:$%,’:,’(%$%,’/
反应温度
kNI34D/F 4N@KNCI4PCNad
反应时间!氧元素含量!取代度
kNI34D/F 4D@Na?!/_WENF 3/F4NF4!UNECNN/XVPYV4D4P4D/F
;9 !!$177:!$1:7 9!$17#8!#1$# 8!$1%;%!#1%! :!$1%88!#19! (
#$$ !!$17%%!$1;8 9!$17$#!#1#9 8!$1%:$!#17" :!$1%9#!#1"! (
#$9 7!$177:!$1:7 !!$17$!!#1#% 9!$1%:7!#17! 8!$1%89!#198 "!$1%!:!#1":
##$ 7!$17%7!$1;9 !!$1%::!#1%; 9!$1%8;!#19# 8!$1%!:!#1": "!$1%7!!%1$$
%1#1%6反应时间对纸浆纤维素苄基化取代度的影
响6图 # 是不同温度下反应时间对纸浆纤维素苄基
化产物取代度的影响&
图 #6不同温度下反应时间对纸浆纤维素苄
基化取代度的影响
QDE5#6)XN34/XCNI34D/F 4D@N/F UNECNN/XVPYV4D4P4D/F /X
4?NKP0K 3N0P0/VNYNF W^0I4D/F PFUNCUDXNCNF44N@KNCI4PCNV
从图 # 可以看出’ 在试验条件下!产物的取代
度随反应时间的延长而增加!二者呈直线关系& 温
度越高!相应直线的斜率越大!说明温度越高!苄基
化产物的取代度随反应时间的延长增加越快&
%1#176反应温度对纸浆纤维素苄基化取代度的影
响6图 % 是相同反应时间下温度对纸浆纤维素苄基
化产物取代度的影响&
从图 % 可以看出’ 在试验条件下!产物的取代
度整体处于较低水平!随反应温度的升高而增加!二
者呈直线关系& 在图 % 中不同反应时间所对应的直
线接近于相互平行!说明不同反应时间下!苄基化产
物的取代度随反应温度升高而增加的幅度是相
同的&
图 %6相同反应时间下温度对纸浆纤维素苄
基化取代度的影响
QDE5%6)XN34/X4N@KNCI4PCN/F UNECNN/XVPYV4D4P4D/F /X4?N
KP0K 3N0P0/VNYNF W^0I4D/F M?NF CNI34D/F 4D@NDV4?NVI@N
CFCA苄基化后纸浆纤维素结构的变化
%1%1#6产物的傅里叶红外光谱6图 7 是纸浆纤维
苄基化前后"苄基化取代度为 #19#$的傅里叶红外
光谱对照图&
从图 7 可以看出’ 原料苄基化后! 原来在
7 799 3@A#处的羟基峰相对强度降低!并移到了
7 !9$ 3@A#处!说明原料中的羟基数量减少了!同时
也使得分子间的氢键遭到破坏!使得缔合羟基向高
频位移"郭明等!%$$:$# 7 $8% 3@A#出现了不饱和
’(T伸缩振动吸收峰# # 8$9!# !;"!# !9! 3@A# 7
处出现了芳环的特征峰 "纤 维素 原 有相邻的
# 877 3@A# 处 峰 为 水 分 的 T(2(T 吸 收 峰#
# !7$ 3@A#处峰为 ’(T弯曲振动吸收峰!和芳环
无关$!证明有芳环引入了纸浆纤维中 "杜卫平!
%$$8# 翁诗甫! %$$9$& 上述这些变化都表明在试
验条件下!原料中的部分羟基和氯化苄发生了
:!#
6第 #$ 期 曲保雪等’ 纸浆纤维素苄基化及其反应动力学
图 76纸浆苄基化前后的傅里叶红外光谱
QDE576Q+(k/X4?NKP0K YNX/CNIFU IX4NCYNF W^0I4D/F
RD0DI@V/F 亲核取代反应!部分羟基中的氢已经被
苄基所取代&
%1%1%6产物的 L射线衍射图分析6图 ! 为纸浆苄
基化前后"苄基化取代度为 #19#$的 L射线衍射图&
按 &NEI0经验法计算的纸浆纤维素苄基化前后的相
对结晶度分别为 8!1!>和 9%1%> "石雷等! %$$;#
刘伟等! %$$; $& 纸浆苄基化前在 %*i%%19=及
%*i#919=的反射峰显示了典型的纤维素%结晶图
谱# 经苄基化后纤维素%晶格 $$% 平面 %*i%%19=
反射峰迁移到了 %*i#;=!而且峰的强度显著减弱 !
峰宽显著增加 !峰的形状和位置的变化与去结晶化
的球磨纤维素非常相似 !因此推断 %*i%%19=反射
峰的变化是纤维素去结晶化的结果"晋勇等! %$$:#
梁学海等! #;;$$&
图 !6纸浆苄基化前后的 L射线衍射图谱
QDE5!6L‘CIWUDXCI34D/F /X4?NKP0K YNX/CNIFU IX4NCYNF W^0I4D/F
纸浆 %*i#919=的反射峰是纤维素%晶格平面
#$# 和 #$ #的反射峰!苄基化后完全消失!说明材料
结构空间增大 !密度下降&
CFEA产物的热塑性及热塑性和取代度的关系
L! 熔点测定显微镜测定结果显示’ 取代度为
#19# 的纸浆纤维素苄基化产物在#"8 d时可观察
到明显软化!%$8 d时开始出现熔融部分!%%$ d时
完全熔融液化& 其他取代度在 $1: 以上的苄基化纸
浆纤维素也在不同温度下软化和熔融# 但取代度在
#1# 以下的苄基化纸浆纤维素熔融后留有部分残
渣!不能完全液化& 取代度越低!残留部分越多& 取
代度在 $1: 以下的苄基化纸浆纤维素及未改性纸浆
纤维素未发生熔融 "周程安! #;;!# 张占军等!
%$$9$& 表 7 为不同取代度的苄基化纤维素的熔融
温度&
表 EA纸浆纤维素苄基化产物熔融温度和取代度的关系
)#2BEAQ*&#$%,’/2*$?**’+*&$%’4 $*+"*-#$<-*#’(
(*4-**,0/<2/$%$<$%,’,0$;*2*’^9&#$*("<&":*&<&,/*
取代度
HNECNN/X
VPYV4D4P4D/F
$1;8 #1$# #1#% #1%; #17! #19# #1": %1$$
熔融温度
fN04DFE
4N@KNCI4PCNad
%;% %"8 %8% %!9 %79 %%$ %#! %$:
66图 9!8 为纸浆纤维素苄基化前后 "取代度为
#19#$的 H&’曲线及其局部放大图&
苄基化之后的纸浆在 %$9 c%!9 d增加了一个
吸热峰!峰顶约在%%$ d!推测为产品熔融时形成的
吸热峰"李余增! #;:"$!这一点和 L! 熔点测定显微
镜测定结果相符# 苄基化后的纸浆热分解提前!并
;!#
林 业 科 学 !" 卷6
图 96纸浆苄基化前后的 H&’曲线
QDE596H&’3PC[N/X4?NKP0K YNX/CN
IFU IX4NCYNF W^0I4D/F
图 86纸浆苄基化前后的 H&’曲线"局部$
QDE586H&’3PC[N/X4?NKP0K YNX/CN
IFU IX4NCYNF W^0I4D/F " KIC4$
且峰顶温度由77$ d降到7#: d!说明苄基化后纤
维素热稳定性略有下降&
图 " 是取代度为 #198 的纸浆纤维素苄基化产
物在维卡软化点测定仪中的热变形情况& 图中显
示!在给定条件下 "弯曲应力 #1: fSI!升温速度
#%$ d)? A#$!苄基化样品在8$ d左右即开始变形!
;$ d以后!变形量随温度的升高急剧增加&
图 "6纸浆苄基化产物的热变形
QDE5"6HDV4/C4D/F /X4?NYNF W^0KP0K 3IPVNU YW?NI4DFE
按 hGa+#877(%$$$"(&27$8’ #;;!$!样条变
形"# r$1$#$@@时的温度为其维卡软化温度!那么
取代度为 #198 的纸浆纤维素苄基化产物的维卡软
化温度为;$19 d&图 : 为产物的维卡软化点和取代
度的关系!同一取代度样品各次测定的维卡软化点
差值不超过$19 d&
图 :6样品的维卡软化点和取代度的关系
QDE5:6kN0I4D/FV?DKVYN4MNNF [D3I4V/X4NFDFEK/DF4IFU
UNECNN/XVPYV4D4P4D/F /X4?NYNF W^0I4NU KP0K 3N0P0/VN
未苄基化的纸浆难以热压成型为合格的样条!
故无法测定其维卡软化点& 图中表明苄基化后的纸
浆纤维素维卡软化点随取代度的增加而下降&
CFGA不同温度下纸浆纤维素苄基化速度常数的
确定
%1!1#6纸浆纤维素苄基化速度常数计算6根据化
学反应的动力学方程可知!对于零级反应有 )$ A
)iO’!式中’ )$ 为 ’i$ 时刻的反应物浓度! )为 ’
时刻的反应物浓度! O为相应反应温度下的反应速
率常数&
同样!对于一级反应!有 0F")$V)$ iO’& 对于
二级反应!如果仅有一种反应物!应有 #a)A#V)$ i
O’或 )$V)i)$O’j# "戚昌盛等! %$$:# 傅献彩等!
%$$9$&
在纸浆纤维素苄基化反应中!氯化苄是过量的!
分析原料中羟基浓度和时间 ’的关系& 很明显 )$V
)i#V"# AE$ "E为纸浆纤维素中被苄基所取代的
羟基占原料中羟基总量的比例$&
试验中测定了不同反应温度 "##$! #$9! #$$!
;9 d$及不同反应时间下苄基化产物的取代度!并
将其转化为纸浆纤维素中被苄基所取代的羟基占原
料中羟基总量的比例&
由以上公式及分析可知’ 对于零级反应来说!E
和反应时间 ’呈直线关系# 一级反应! 0F 0 #a
"# AE$1和反应时间 ’呈直线关系# 二级反应!#a
"# AE$和反应时间 ’呈直线关系& 分别以 E!0F0#a
"# AE$1和 #V"# AE$对反应时间 ’作图!结果显示
仅以 0F0#a"# AE$1为纵坐标!以反应时间 ’为横坐
标所得到的为直线!如图 ; 所示&
图 ; 的结果显示各温度下 0F0#a"# AE$1和反
$9#
6第 #$ 期 曲保雪等’ 纸浆纤维素苄基化及其反应动力学
图 ;60F0#a"# AE$1和反应时间的关系
QDE5;6kN0I4D/FV?DKVYN4MNNF 0F0# a"# AE$ 1
IFU CNI34D/F 4D@N
应时间 ’都有良好的线性关系!说明在氯化苄过量
的条件下!纸浆纤维素的苄基化反应可以看成准一
级反应& 从图中求出的 7 个温度下的速率常数"四
直线的斜率 $ 分别为 O# i$1#": " ##$ d$!O% i
$1#!%"#$9 d$!O7 i$1#%$ " #$$ d$! O! i$1$;;
";9 d$&
%1!1%6纸浆纤维苄基化反应的表观活化能6
,CC?NFDPV经验公式"周遗品等! #;;9$’ Oi3NAJ&
式中’ 3为频率因子# <为活化能# >为气体常数#
J为反应温度&
,CC?NFDPV经验公式两边求自然对数得’ 0FOi
AJj0F3& 0FO对 #VJ作图即得到图 #$& 图中
直线的斜率为 A9199!即 AiA9199!计算得纸
浆苄基化反应的表观活化能
取 :17#! J)@/0A#BA#$&
图 #$6纸浆苄基化 0FO和 #VJ的关系
QDE5#$6kN0I4D/FV?DKVYN4MNNF 0FOIFU #aJ
X/CYNF W^0I4D/F /XKP0K
76结论
#$ 在本次试验的反应温度和反应时间范围内!
纸浆纤维素苄基化产物的取代度随反应温度的升高
和反应时间的延长而增加& ##$ d下!反应 " ? 所
获得的纸浆苄基化产物取代度为 %!是本研究中获
得的最高取代度&
%$ 纸浆纤维素和氯化苄的反应结果是在纸浆
纤维素上引入苄基!苄基的引入破坏了纤维素原有
的结晶结构!使纸浆纤维素具有了良好的热塑性&
7$ 在本试验所获得的取代度范围内!苄基化纸
浆纤维素可在#9$ d!719 fSI的压力下像塑料一
样压制成型& 维卡软化点测定仪测定的取代度为
#19# 的苄基化纸浆纤维素维卡软化点为;$19 d!
差示扫描量热分析显示其熔融液化温度为%%$ d&
!$ 苄基化纸浆纤维素的维卡软化点随取代度
的增加而降低& 取代度越高!热塑性越好&
9$ 在氯化苄过量的情况下!纸浆纤维素和氯化
苄的反应属于准一级反应& 在 ##$!#$9!#$$!;9 d
下!反应速度常数分别为 O# i$1#":!O% i $1#!%!
O7 i$1#%$! O! i $1$;;& 反 应 的 表 观 活 化 能
为!81# ZJ)@/0A#&
参 考 文 献
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梁学海! 徐越华! 徐剑雯5#;;$5木质纤维素在球磨过程中的相变
行为5中国造纸学报! 9"#$ ’ #; A%95
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和结 晶 度 的 径 向 变 异 及 预 测 模 型5 林 业 科 学 研 究!
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周程安5#;;!5使用显微熔点测定仪测定有机配合剂的熔点5轮胎
研究与开发! %$"7$ ’ !: A9$5
周遗品! 赵永金! 张延金5#;;95,CC?NFDPV公式与活化能5石河子大
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T/F@I&! 2ZP@PCIB! O/V?D/ZIf! %’1*5#;;%5fN3?IFD3I0IFU
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#9$ A#9:5
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!责任编辑6石红青"
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