Sellulose-eter op Epoxy Resin

Katoenafval en saagsels word as grondstowwe gebruik en word tot alkali gehidroliseersellulose eteronder die werking van 18% alkali en 'n reeks bymiddels. Gebruik dan epoksiehars vir enting, die molverhouding van epoksiehars en alkalivesel is 0,5:1,0, die reaksietemperatuur is 100°C, die reaksietyd is 5,0 uur, die katalisatordosering is 1%, en die veretheringsenttempo is 32%. Die verkrygde epoksiesellulose-eter word gemeng met 0.6mol Cel-Ep en 0.4mol CAB om 'n nuwe deklaagproduk met goeie werkverrigting te sintetiseer. Die produkstruktuur is met IR bevestig.

Sleutelwoorde:sellulose-eter; sintese; CAB; coating eienskappe

Sellulose eter is 'n natuurlike polimeer, wat gevorm word deur kondensasie vanβ-glukose. Sellulose het 'n hoë mate van polimerisasie, 'n goeie mate van oriëntasie en goeie chemiese stabiliteit. Dit kan verkry word deur sellulose chemies te behandel (verestering of verethering). 'n Reeks sellulose-afgeleides, hierdie produkte word wyd gebruik in plastiek, bio-afbreekbare kosblikke, hoë-end motorbedekkings, motoronderdele, drukink, kleefmiddels, ens. Tans kom nuwe gemodifiseerde sellulosevariëteite voortdurend op, en die toepassingsvelde is voortdurend uitbrei, wat geleidelik 'n veselbedryfstelsel vorm. Hierdie onderwerp is om saagsels of afvalkatoen te gebruik om deur loog tot kort vesels gehidroliseer te word, en dan chemies geënt en aangepas te word om 'n nuwe tipe deklaag te vorm wat nie in die dokument gerapporteer is nie.

1. Eksperimenteer

1.1 Reagense en instrumente

Afval van katoen (gewas en gedroog), NaOH, 1,4-butaandiol, metanol, tio-ureum, ureum, epoksiehars, asynanhidried, bottersuur, trichlooretaan, mieresuur, glioksaal, tolueen, CAB, ens. (Suiwerheid is CP-graad) . Die Magna-IR 550 infrarooi spektrometer wat deur Nicolet Company van die Verenigde State vervaardig is, is gebruik om die monsters voor te berei deur oplosmiddel tetrahydrofuran coating. Tu-4 viskosimeter, FVXD3-1 tipe konstante temperatuur selfbeheerde elektriese roerreaksieketel, vervaardig deur Weihai Xiangwei Chemiese Masjineriefabriek; rotasie-viskosimeter NDJ-7, Z-10MP5-tipe, vervaardig deur Shanghai Tianping Instrument Factory; molekulêre gewig word gemeet deur Ubbelohde-viskositeit; Die voorbereiding en toetsing van die verffilm moet volgens die nasionale standaard GB-79 uitgevoer word.

1.2 Reaksiebeginsel

1.3 Sintese

Sintese van epoksisellulose: Voeg 100g gekapte katoenvesel by 'n konstante temperatuur selfbeheerde elektriese roerreaktor, voeg 'n oksidant by en reageer vir 10 minute, voeg dan alkohol en alkali by om 'n loog met 'n konsentrasie van 18% te maak. Voeg versnellers A, B, ens. by vir bevrugting. Reageer by 'n sekere temperatuur onder vakuum vir 12 uur, filtreer, droog en weeg 50 g alkaliese sellulose, voeg gemengde oplosmiddel by om 'n suspensie te maak, voeg katalisator en epoksiehars met spesifieke molekulêre gewig by, verhit tot 90~110℃vir veretheringsreaksie 4.0~ 6.0h totdat die reaktante mengbaar is. Voeg mieresuur by om oortollige alkali te neutraliseer en verwyder, skei die waterige oplossing en oplosmiddel, was met 80℃warm water om natriumsout te verwyder, en droog vir latere gebruik. Die intrinsieke viskositeit is met 'n Ubbelohde viskositeit gemeet en die viskositeit-gemiddelde molekulêre gewig is volgens die literatuur bereken.

Asetaatbutielsellulose word volgens die literatuurmetode berei, weeg 57,2 g verfynde katoen, voeg 55 g asynanhidried, 79 g bottersuur, 9,5 g magnesiumasetaat, 5,1 g swaelsuur by, gebruik butielasetaat as oplosmiddel, en reageer by 'n sekere temperatuur totdat dit gekwalifiseer is, geneutraliseer deur natriumasetaat by te voeg, presipiteer, gefiltreer, gewas, gefiltreer en gedroog vir latere gebruik. Neem Cel-Ep, voeg toepaslike hoeveelheid CAB en spesifieke gemengde oplosmiddel by, verhit en roer vir 0,5 uur om 'n eenvormige dik vloeistof te vorm, en die coating film voorbereiding en prestasietoets volg die GB-79 metode.

Bepaling van die graad van verestering van sellulose-asetaat: los eers sellulose-asetaat op in dimetielsulfoksied, voeg 'n afgemete hoeveelheid alkali-oplossing by om te verhit en te hidroliseer, en titreer die gehidroliseerde oplossing met NaOH-standaardoplossing om die totale verbruik van alkali te bereken. Bepaling van waterinhoud: Plaas die monster in 'n oond by 100~105°C om vir 0,2 uur te droog, weeg en bereken die waterabsorpsie na afkoeling. Bepaling van alkali-absorpsie: weeg 'n kwantitatiewe monster, los dit op in warm water, voeg metielviolet-indikator by en titreer dan met 0.05mol/L H2SO4. Bepaling van uitsettingsgraad: Weeg 50 g monster, maak dit fyn en sit dit in 'n gegradueerde buis, lees die volume na elektriese vibrasie, en vergelyk dit met die volume ongealkaliseerde sellulosepoeier om die uitsettingsgraad te bereken.

2. Resultate en bespreking

2.1 Die verband tussen alkalikonsentrasie en sellulose-swelgraad

Die reaksie van sellulose met 'n sekere konsentrasie NaOH-oplossing kan die gereelde en ordelike kristallisasie van sellulose vernietig en die sellulose laat swel. En verskeie degradasies vind plaas in loog, wat die mate van polimerisasie verminder. Eksperimente toon dat die mate van swelling van sellulose en die hoeveelheid alkalibinding of adsorpsie toeneem met die konsentrasie van alkali. Die graad van hidrolise neem toe met die toename in temperatuur. Wanneer die alkalikonsentrasie 20% bereik, is die graad van hidrolise 6,8% by t=100°C; die graad van hidrolise is 14% by t=135°C. Terselfdertyd toon die eksperiment dat wanneer die alkali meer as 30% is, die graad van hidrolise van sellulosekettingafsnyding aansienlik verminder word. Wanneer die alkalikonsentrasie 18% bereik, is die adsorpsiekapasiteit en swelgraad van water die maksimum, die konsentrasie neem steeds toe, daal skerp na 'n plato, en verander dan geleidelik. Terselfdertyd is hierdie verandering redelik sensitief vir die invloed van temperatuur. Onder dieselfde alkalikonsentrasie, wanneer die temperatuur laag is (<20°C), die swelgraad van sellulose is groot, en die adsorpsiehoeveelheid water is groot; by hoë temperatuur is die swelgraad en wateradsorpsiehoeveelheid betekenisvol. verminder.

Alkali vesels met verskillende water inhoud en alkali inhoud is bepaal deur X-straal diffraksie analise metode volgens die literatuur. In die werklike werking word 18% ~ 20% loog gebruik om 'n sekere reaksietemperatuur te beheer om die swelgraad van sellulose te verhoog. Eksperimente toon dat die sellulose wat deur verhitting vir 6~12 uur gereageer word, in polêre oplosmiddels opgelos kan word. Op grond van hierdie feit meen die skrywer dat die oplosbaarheid van sellulose 'n deurslaggewende rol speel in die mate van waterstofbinding vernietiging tussen sellulosemolekules in die kristallyne segment, gevolg deur die mate van waterstofbinding vernietiging van intramolekulêre glukosegroepe C3-C2. Hoe groter die graad van waterstofbinding vernietiging, hoe groter is die swelgraad van die alkalivesel, en die waterstofbinding word heeltemal vernietig, en die finale hidrolisaat is 'n wateroplosbare stof.

2.2 Effek van versneller

Die byvoeging van hoë-kookpunt alkohol tydens sellulose alkalisering kan die reaksie temperatuur verhoog, en die byvoeging van 'n klein hoeveelheid dryfmiddel soos laer alkohol en tioureum (of ureum) kan die penetrasie en swelling van sellulose grootliks bevorder. Soos die konsentrasie alkohol toeneem, neem die alkali-absorpsie van sellulose toe, en daar is 'n skielike veranderingspunt wanneer die konsentrasie 20% is, wat kan wees dat die monofunksionele alkohol in die sellulosemolekules binnedring om waterstofbindings met sellulose te vorm, wat die sellulose verhoed. molekules Die waterstofbindings tussen kettings en molekulêre kettings verhoog die graad van wanorde, vergroot die oppervlakte en verhoog die hoeveelheid alkali-adsorpsie. Onder dieselfde toestande is die alkali-absorpsie van houtskyfies egter laag, en die kurwe verander in 'n wisselende toestand. Dit kan verband hou met die lae inhoud van sellulose in houtskyfies, wat 'n groot hoeveelheid lignien bevat, wat die penetrasie van alkohol belemmer, en goeie waterbestandheid en alkaliweerstand het.

2.3 Verethering

Voeg 1% B katalisator by, beheer verskillende reaksietemperature en voer vereetingsmodifikasie uit met epoksiehars en alkalivesel. Die veretheringsreaksie-aktiwiteit is laag by 80°C. Die enttempo van Cel is slegs 28%, en die veretheringsaktiwiteit is byna verdubbel by 110°C. Met inagneming van die reaksietoestande soos oplosmiddel, is die reaksietemperatuur 100°C, en die reaksietyd is 2,5 uur, en die enttempo van Cel kan 41% bereik. Daarbenewens is die enttempo laag in die aanvanklike stadium van die veretheringsreaksie (<1.0h), as gevolg van die heterogene reaksie tussen alkalisellulose en epoksiehars. Met die toename van Cel-veretheringsgraad, verander dit geleidelik in 'n homogene reaksie, sodat die reaksie Die aktiwiteit skerp toegeneem het, en die enttempo het toegeneem.

2.4 Verwantskap tussen Cel-enttempo en oplosbaarheid

Eksperimente het getoon dat die fisiese eienskappe soos produkviskositeit, adhesie, waterweerstand en termiese stabiliteit aansienlik verbeter kan word nadat epoksiehars met alkali sellulose geën is. Oplosbaarheidstoets Die produk met Cel-enttempo <40% kan opgelos word in laer alkohol-ester, alkydhars, poli-akrielsuurhars, akrielpimarensuur en ander harse. Cel-Ep-hars het 'n duidelike oplosbare effek.

Gekombineer met die deklaagfilmtoets, het die versnitte met 'n enttempo van 32% ~ 42% oor die algemeen beter verenigbaarheid, en die versnitte met 'n enttempo van <30% het swak verenigbaarheid en lae glans van die coatingfilm; die enttempo is hoër as 42%, die kookwaterweerstand, alkoholweerstand en polêre organiese oplosmiddelweerstand van die deklaagfilm word verminder. Ten einde die materiaalversoenbaarheid en coatingprestasie te verbeter, het die skrywer CAB bygevoeg volgens die formule in Tabel 1 om verder op te los en te wysig om die saambestaan ​​van Cel-Ep en CAB te bevorder. Die mengsel vorm 'n benaderde homogene stelsel. Die samestelling-koppelvlakdikte van die mengsel is geneig om baie dun te wees en probeer om in die toestand van nano-selle te wees.

2.5 Verwantskap tussen Cel—Ep/CAB-vermengingsverhouding en fisiese eienskappe

Deur Cel-Ep te gebruik om met CAB te meng, toon die bedekkingstoetsresultate dat sellulose-asetaat die bedekkingseienskappe van die materiaal aansienlik kan verbeter, veral die droogspoed. Die suiwer komponent van Cel-Ep is moeilik om te droog teen kamertemperatuur. Nadat CAB bygevoeg is, het die twee materiale duidelike prestasie-komplementariteit.

2.6 FTIR-spektrumopsporing

3. Gevolgtrekking

(1) Katoensellulose kan teen 80 swel°C met >18% gekonsentreerde alkali en 'n reeks bymiddels, verhoog die reaksietemperatuur, verleng die reaksietyd, verhoog die graad van swelling en afbraak totdat dit heeltemal gehidroliseer is.

(2) Veretheringsreaksie, die Cel-Ep molêre toevoerverhouding is 2, die reaksietemperatuur is 100°C, die tyd is 5 uur, die katalisatordosering is 1%, en die veretheringsenttempo kan 32% ~ 42% bereik.

(3) Mengmodifikasie, wanneer die molêre verhouding van Cel-Ep:CAB=3:2, is die werkverrigting van die gesintetiseerde produk goed, maar suiwer Cel-Ep kan nie as 'n deklaag gebruik word nie, slegs as 'n kleefmiddel.