توليد و ارزيابي استات سلولز پربازده با استفاده از كاتاليزور يد و خالص‌سازي لينتر پنبه

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

در اين پژوهش از لينتر پنبه به‌عنوان مادة اوليه با هدف توليد استات سلولز با بازده زياد و درجة استخلاف 2 تا 2/5 استفاده شد. در ابتدا خمير حل‌شونده با خلوص بيشتر از 98 درصد، گرانروي ذاتي 712ml/g و درجة روشني 85 درصد با استفاده از فرايند سودا (دماي 160 درجة سانتي‌گراد و به‌مدت 3 ساعت) و رنگ‌بري TCF تهيه شد. يكي از عوامل اصلي در استفاده از دما و زمان زياد پخت، وجود ليگنين در پوسته سخت تخم لينتر پنبه بوده است كه بخش اصلي ناخالصي آن را تشكيل مي‌دهد. خمير حل‌شونده حاصل، در مرحله استيلاسيون با 8 درصد (برمبناي وزن خشك خمير) كاتاليزور يد، نسبت وزني استيك انيدريد به خمير خشك برابر 10، دماي واكنش 85 درجه سانتي‌گراد و مدت زمان هم‌زدن 20 ساعت، نتايج بهتري به‌لحاظ بازده و درجه استخلاف نشان داد. بازده (برمبناي افزايش وزن) و درجه استخلاف استات سلولز توليدشده به‌ترتيب 64/44 درصد و 2/3 بود. با توجه به خلوص زياد و گرانروي مناسب خمير حل‌شونده و شرايط استيله كردن، بازده بيشتري در توليد استات سلولز نسبت به تحقيقات قبلي مشاهده شد. با استفاده بيشتر از كاتاليزور يد در واكنش استيلاسيون (مقدار 12 درصد) عدد درجه استخلاف تا 2/7 افزايش يافت، اما كاهش بازده به‌ميزان حدود 5 درصد نسبت به تيمار با 8 درصد كاتاليزور مشاهده شد.

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.