الأثير السليلوز على راتنجات الايبوكسي

يتم استخدام نفايات القطن ونشارة الخشب كمواد خام، ويتم تحللها إلى قلوياتالأثير السليلوزتحت تأثير 18٪ قلوي وسلسلة من المواد المضافة. ثم استخدم راتنجات الايبوكسي للتطعيم، والنسبة المولية لراتنجات الايبوكسي والألياف القلوية هي 0.5:1.0، ودرجة حرارة التفاعل 100°C، وقت التفاعل هو 5.0h، وجرعة المحفز هي 1%، ومعدل تطعيم الأثير هو 32%. يتم مزج إيثر السليلوز الإيبوكسي الذي تم الحصول عليه مع 0.6mol Cel-Ep و0.4mol CAB لتصنيع منتج طلاء جديد بأداء جيد. تم تأكيد هيكل المنتج باستخدام IR.

الكلمات الرئيسية:الأثير السليلوز. توليف؛ الكابينة. خصائص الطلاء

السليلوز الأثير هو بوليمر طبيعي يتكون من تكثيفβ-الجلوكوز. يتمتع السليلوز بدرجة عالية من البلمرة، ودرجة جيدة من التوجه، واستقرار كيميائي جيد. يمكن الحصول عليه عن طريق معالجة السليلوز كيميائيًا (الأسترة أو الأثير). سلسلة من مشتقات السليلوز، تستخدم هذه المنتجات على نطاق واسع في البلاستيك، وصناديق الغداء القابلة للتحلل، وطلاءات السيارات المتطورة، وقطع غيار السيارات، وأحبار الطباعة، والمواد اللاصقة، وما إلى ذلك. وفي الوقت الحاضر، تظهر باستمرار أصناف السليلوز المعدلة الجديدة، ومجالات التطبيق هي تتوسع باستمرار، وتشكل تدريجياً نظام صناعة الألياف. هذا الموضوع هو استخدام نشارة الخشب أو نفايات القطن ليتم تحللها إلى ألياف قصيرة بواسطة الغسول، ثم يتم تطعيمها كيميائيًا وتعديلها لتكوين نوع جديد من الطلاء لم يتم ذكره في الوثيقة.

1. التجربة

1.1 الكواشف والأدوات

نفايات القطن (المغسول والمجفف)، NaOH، 1,4-بوتانيديول، الميثانول، الثيوريا، اليوريا، راتنجات الإيبوكسي، أنهيدريد الأسيتيك، حمض البيوتريك، ثلاثي كلورو إيثان، حمض الفورميك، جليوكسال، التولوين، CAB، إلخ. (النقاء هو درجة CP) . تم استخدام مطياف الأشعة تحت الحمراء Magna-IR 550 الذي أنتجته شركة Nicolet الأمريكية لتحضير العينات بواسطة طلاء مذيب رباعي هيدروفيوران. مقياس اللزوجة Tu-4، غلاية تفاعل التحريك الكهربائي ذات التحكم الذاتي من النوع FVXD3-1، من إنتاج Weihai Xiangwei Chemical Machinery Factory؛ مقياس اللزوجة الدوراني NDJ-7، نوع Z-10MP5، من إنتاج Shanghai Tianping Instrument Factory؛ يتم قياس الوزن الجزيئي بواسطة لزوجة Ubbelohde؛ يجب أن يتم إعداد واختبار طبقة الطلاء وفقًا للمعيار الوطني GB-79.

1.2 مبدأ رد الفعل

1.3 التوليف

تصنيع السليلوز الإيبوكسي: أضف 100 جرام من ألياف القطن المفرومة إلى مفاعل التحريك الكهربائي الذي يتم التحكم فيه ذاتيًا بدرجة حرارة ثابتة، وأضف مادة مؤكسدة وتفاعل لمدة 10 دقائق، ثم أضف الكحول والقلويات لعمل غسول بتركيز 18%. أضف المسرعات A، B، وما إلى ذلك للتشريب. يتفاعل عند درجة حرارة معينة تحت فراغ لمدة 12 ساعة، ثم يصفى ويجفف ويزن 50 جم من السليلوز القلوي، ويضاف مذيب مختلط لعمل ملاط، ويضاف محفز وراتنج إيبوكسي بوزن جزيئي محدد، ويسخن حتى 90 ~ 110درجه مئويةلتفاعل الأثير 4.0 ~ 6.0h حتى تصبح المواد المتفاعلة قابلة للامتزاج. أضف حمض الفورميك لتحييد وإزالة القلويات الزائدة، وفصل المحلول المائي والمذيب، واغسل بمحلول 80درجه مئويةالماء الساخن لإزالة ملح الصوديوم، وتجفيفه لاستخدامه لاحقاً. تم قياس اللزوجة الجوهرية باستخدام مقياس اللزوجة Ubbelohde وتم حساب الوزن الجزيئي لمتوسط ​​اللزوجة وفقًا للأدبيات.

يتم تحضير خلات بوتيل السليلوز وفقًا للطريقة الأدبية، ويزن 57.2 جرامًا من القطن المكرر، ويضاف 55 جرامًا من أنهيدريد الأسيتيك، و79 جرامًا من حمض البيوتريك، و9.5 جرامًا من أسيتات المغنيسيوم، و5.1 جرامًا من حمض الكبريتيك، ويستخدم أسيتات البوتيل كمذيب، ويتفاعل عند درجة حرارة معينة حتى تصبح مؤهلة، ويتم تحييدها بإضافة خلات الصوديوم، ثم ترسيبها، وتصفيتها، وغسلها، وتصفيتها، وتجفيفها لاستخدامها لاحقًا. خذ Cel-Ep، وأضف كمية مناسبة من CAB ومذيبًا مختلطًا محددًا، وقم بالتسخين والتحريك لمدة 0.5 ساعة لتكوين سائل سميك موحد، ويتبع اختبار إعداد وأداء طبقة الطلاء طريقة GB-79.

تحديد درجة أسترة خلات السليلوز: قم أولاً بإذابة خلات السليلوز في ثنائي ميثيل سلفوكسيد، وأضف كمية محددة من المحلول القلوي للتسخين والتحلل المائي، ثم قم بمعايرة المحلول المتحلل بمحلول NaOH القياسي لحساب الاستهلاك الإجمالي للقلويات. تحديد محتوى الماء: ضع العينة في الفرن على درجة حرارة 100~105°C لتجف لمدة 0.2 ساعة، وتزن وتحسب امتصاص الماء بعد التبريد. تحديد امتصاص القلويات: وزن عينة كمية، وحلها في الماء الساخن، وإضافة مؤشر الميثيل البنفسجي، ثم عايرها بـ 0.05 مول/لتر من H2SO4. تحديد درجة التمدد: قم بوزن عينة 50 جرام، وسحقها ووضعها في أنبوب متدرج، وقراءة الحجم بعد الاهتزاز الكهربائي، ومقارنتها بحجم مسحوق السليلوز غير القلوي لحساب درجة التمدد.

2. النتائج والمناقشة

2.1 العلاقة بين تركيز القلويات ودرجة انتفاخ السليلوز

تفاعل السليلوز مع تركيز معين من محلول NaOH يمكن أن يدمر التبلور المنتظم والمنظم للسليلوز ويجعل السليلوز ينتفخ. وتحدث تحللات مختلفة في الغسول، مما يقلل من درجة البلمرة. أظهرت التجارب أن درجة انتفاخ السليلوز وكمية ارتباط القلويات أو امتزازها تزداد مع تركيز القلويات. تزداد درجة التحلل المائي مع زيادة درجة الحرارة. عندما يصل تركيز القلويات إلى 20%، تكون درجة التحلل المائي 6.8% عند t=100°ج؛ درجة التحلل المائي هي 14% عند t=135°ج. في الوقت نفسه، أظهرت التجربة أنه عندما تكون القلويات أكثر من 30%، فإن درجة التحلل المائي لسلسلة السليلوز تنخفض بشكل كبير. عندما يصل تركيز القلويات إلى 18%، تكون قدرة الامتصاص ودرجة انتفاخ الماء هي الحد الأقصى، ويستمر التركيز في الزيادة، وينخفض ​​بشكل حاد إلى الهضبة، ثم يتغير بشكل مطرد. وفي الوقت نفسه، يكون هذا التغيير حساسًا جدًا لتأثير درجة الحرارة. تحت نفس تركيز القلويات، عندما تكون درجة الحرارة منخفضة (<20°ج)، درجة تورم السليلوز كبيرة، وكمية امتصاص الماء كبيرة؛ في درجات الحرارة المرتفعة، تكون درجة التورم وكمية امتصاص الماء كبيرة. يقلل.

تم تحديد الألياف القلوية ذات المحتوى المائي والمحتوى القلوي المختلف بطريقة تحليل حيود الأشعة السينية وفقًا للأدبيات. في التشغيل الفعلي، يتم استخدام 18% ~ 20% من الغسول للتحكم في درجة حرارة تفاعل معينة لزيادة درجة تورم السليلوز. تظهر التجارب أن السليلوز المتفاعل بالتسخين لمدة 6 ~ 12 ساعة يمكن إذابته في المذيبات القطبية. وبناء على هذه الحقيقة، يعتقد المؤلف أن قابلية ذوبان السليلوز تلعب دورا حاسما في درجة تدمير الروابط الهيدروجينية بين جزيئات السليلوز في الجزء البلوري، تليها درجة تدمير الروابط الهيدروجينية لمجموعات الجلوكوز داخل الجزيئات C3-C2. كلما زادت درجة تدمير الرابطة الهيدروجينية، زادت درجة تورم الألياف القلوية، ويتم تدمير الرابطة الهيدروجينية بالكامل، ويكون التحلل النهائي مادة قابلة للذوبان في الماء.

2.2 تأثير المسرع

يمكن أن تؤدي إضافة كحول ذو درجة غليان عالية أثناء قلونة السليلوز إلى زيادة درجة حرارة التفاعل، ويمكن أن تؤدي إضافة كمية صغيرة من الوقود الدافع مثل انخفاض الكحول والثيوريا (أو اليوريا) إلى تعزيز اختراق السليلوز وتورمه بشكل كبير. مع زيادة تركيز الكحول، يزداد امتصاص السليلوز القلوي، وتحدث نقطة تغير مفاجئة عندما يكون التركيز 20%، وقد يكون ذلك أن الكحول أحادي الوظيفة يتغلغل في جزيئات السليلوز لتكوين روابط هيدروجينية مع السليلوز، مما يمنع السليلوز. الجزيئات الروابط الهيدروجينية بين السلاسل والسلاسل الجزيئية تزيد من درجة الاضطراب، وتزيد من مساحة السطح، وتزيد من كمية امتزاز القلويات. ومع ذلك، في ظل نفس الظروف، يكون امتصاص القلويات لرقائق الخشب منخفضًا، ويتغير المنحنى في حالة متقلبة. وقد يكون الأمر مرتبطًا بانخفاض محتوى السليلوز في رقائق الخشب، التي تحتوي على كمية كبيرة من مادة اللجنين، مما يعيق تغلغل الكحول، كما أنها تتمتع بمقاومة جيدة للماء ومقاومة للقلويات.

2.3 الأثير

أضف محفزًا بنسبة 1% B، وتحكم في درجات حرارة التفاعل المختلفة، وقم بإجراء تعديل الأثير باستخدام راتنجات الإيبوكسي والألياف القلوية. نشاط تفاعل الأثير منخفض عند 80°ج. يبلغ معدل تطعيم Cel 28% فقط، ويتضاعف نشاط الأثير تقريبًا عند 110°ج. مع الأخذ في الاعتبار ظروف التفاعل مثل المذيب، تكون درجة حرارة التفاعل 100°C، وزمن التفاعل هو 2.5 ساعة، ويمكن أن يصل معدل تطعيم Cel إلى 41%. بالإضافة إلى ذلك، في المرحلة الأولية من تفاعل الأثير (<1.0 ساعة)، بسبب التفاعل غير المتجانس بين السليلوز القلوي وراتنج الإيبوكسي، يكون معدل التطعيم منخفضًا. مع زيادة درجة الأثير السلي، فإنه يتحول تدريجياً إلى تفاعل متجانس، وبالتالي فإن التفاعل يزداد النشاط بشكل حاد، ويزداد معدل التطعيم.

2.4 العلاقة بين معدل تطعيم السل والذوبان

وقد أظهرت التجارب أنه بعد تطعيم راتنجات الايبوكسي مع السليلوز القلوي، يمكن تحسين الخصائص الفيزيائية مثل لزوجة المنتج، والالتصاق، ومقاومة الماء، والاستقرار الحراري بشكل كبير. اختبار الذوبان يمكن إذابة المنتج ذو معدل تطعيم Cel <40% في إستر الكحول المنخفض وراتنج الألكيد وراتنج حمض البولي أكريليك وحمض البيماريك الأكريليك والراتنجات الأخرى. راتنج Cel-Ep له تأثير إذابة واضح.

بالاقتران مع اختبار طبقة الطلاء، فإن الخلطات ذات معدل التطعيم من 32% إلى 42% تتمتع بشكل عام بتوافق أفضل، والخلطات ذات معدل التطعيم <30% لها توافق ضعيف ولمعان منخفض لفيلم الطلاء؛ معدل التطعيم أعلى من 42%، ويتم تقليل مقاومة الماء المغلي، ومقاومة الكحول، ومقاومة المذيبات العضوية القطبية لفيلم الطلاء. من أجل تحسين توافق المواد وأداء الطلاء، أضاف المؤلف CAB وفقًا للصيغة الواردة في الجدول 1 لمزيد من الذوبان والتعديل لتعزيز التعايش بين Cel-Ep وCAB. يشكل الخليط نظامًا متجانسًا تقريبيًا. يميل سمك واجهة التركيب للمزيج إلى أن يكون رقيقًا جدًا ويحاول أن يكون في حالة الخلايا النانوية.

2.5 العلاقة بين سيل—نسبة المزج Ep/CAB والخصائص الفيزيائية

باستخدام Cel-Ep للمزج مع CAB، تظهر نتائج اختبار الطلاء أن خلات السليلوز يمكن أن تحسن بشكل كبير خصائص طلاء المادة، وخاصة سرعة التجفيف. يصعب تجفيف المكون النقي لـ Cel-Ep في درجة حرارة الغرفة. بعد إضافة CAB، تتمتع المادتان بتكامل واضح في الأداء.

2.6 الكشف عن طيف الأشعة تحت الحمراء (FTIR).

3. الاستنتاج

(1) يمكن أن ينتفخ السليلوز القطني عند 80 درجة°C مع > 18% من القلويات المركزة وسلسلة من المواد المضافة، يزيد من درجة حرارة التفاعل، ويطيل وقت التفاعل، ويزيد من درجة التورم والتحلل حتى يتم تحلله بالكامل.

(2) تفاعل الأثير، نسبة التغذية المولية Cel-Ep هي 2، درجة حرارة التفاعل هي 100°C، الوقت هو 5 ساعات، جرعة المحفز هي 1%، ويمكن أن يصل معدل تطعيم الأثير إلى 32% ~ 42%.

(3) تعديل المزج، عندما تكون النسبة المولية لـ Cel-Ep:CAB=3:2، يكون أداء المنتج المركب جيدًا، ولكن لا يمكن استخدام Cel-Ep النقي كطلاء، بل كمادة لاصقة فقط.