Sellüloza efiri epoksi qatranı üzərində

Pambıq tullantıları və mişar yonqarları xammal kimi istifadə olunur və qələvi halına salınırsellüloza efiri18% qələvi və bir sıra əlavələrin təsiri altında. Sonra peyvənd üçün epoksi qatranı istifadə edin, epoksi qatranı və qələvi lifin molar nisbəti 0,5: 1,0, reaksiya temperaturu 100-dir.°C, reaksiya müddəti 5,0 saat, katalizatorun dozası 1%, eterləşmənin paylanması sürəti isə 32% təşkil edir. Alınan epoksi selüloz efiri 0.6mol Cel-Ep və 0.4mol CAB ilə qarışdırılır və yaxşı performansa malik yeni örtük məhsulu sintez edilir. Məhsulun strukturu IR ilə təsdiq edilmişdir.

Açar sözlər:sellüloza efiri; sintez; CAB; örtük xüsusiyyətləri

Sellüloza efir kondensasiyası nəticəsində əmələ gələn təbii polimerdirβ- qlükoza. Sellüloza yüksək polimerləşmə dərəcəsinə, yaxşı oriyentasiya dərəcəsinə və yaxşı kimyəvi sabitliyə malikdir. O, sellülozun kimyəvi müalicəsi ilə (esterifikasiya və ya efirləşmə) əldə edilə bilər. Bir sıra sellüloza törəmələri olan bu məhsullar plastik, bioloji parçalana bilən yemək qutuları, yüksək səviyyəli avtomobil örtükləri, avtomobil hissələri, çap mürəkkəbləri, yapışdırıcılar və s. istehsalında geniş istifadə olunur. Hazırda yeni modifikasiya olunmuş sellüloza sortları daim ortaya çıxır və tətbiq sahələri daim genişlənir, tədricən lif sənayesi sistemini formalaşdırır. Bu mövzu mişar və ya tullantı pambıqdan lye ilə qısa liflərə hidrolizə edilmək və daha sonra sənəddə bildirilməyən yeni bir örtük növü yaratmaq üçün kimyəvi yolla peyvənd edilmək və dəyişdirilmək üçün istifadə etməkdir.

1. Təcrübə

1.1 Reagentlər və alətlər

Pambıq tullantıları (yuyulmuş və qurudulmuş), NaOH, 1,4-butandiol, metanol, tiokarbamid, karbamid, epoksi qatranı, sirkə anhidrid, butir turşusu, trixloroetan, qarışqa turşusu, qlioksal, toluol, CAB və s. (Təmizlik CP dərəcəsidir) . Nümunələrin həlledici tetrahidrofuran örtüyü ilə hazırlanması üçün ABŞ-ın Nicolet şirkəti tərəfindən istehsal olunan Magna-IR 550 infraqırmızı spektrometrindən istifadə edilmişdir. Weihai Xiangwei Kimya Maşınları Fabriki tərəfindən istehsal olunan Tu-4 viskozimetri, FVXD3-1 tipli sabit temperaturlu öz-özünə idarə olunan elektrik qarışdırıcı reaksiya çaydanı; fırlanma viskozimetri NDJ-7, Z-10MP5 növü, Şanxay Tianping Alət Fabriki tərəfindən istehsal olunur; molekulyar çəki Ubbelohde özlülüyü ilə ölçülür; Boya filminin hazırlanması və sınaqdan keçirilməsi GB-79 milli standartına uyğun olaraq aparılmalıdır.

1.2 Reaksiya prinsipi

1.3 Sintez

Epoksi selülozun sintezi: 100 q doğranmış pambıq lifini sabit temperaturu olan öz-özünə idarə olunan elektrik qarışdırıcı reaktora əlavə edin, oksidləşdirici əlavə edin və 10 dəqiqə reaksiya verin, sonra spirt və qələvi əlavə edərək 18% konsentrasiyalı lye hazırlayın. Emprenye üçün sürətləndiriciləri A, B və s. Müəyyən bir temperaturda vakuum altında 12 saat reaksiya verin, 50 q qələviləşdirilmiş sellülozu süzün, qurudun və çəkin, məhlul hazırlamaq üçün qarışıq həlledici əlavə edin, katalizator və xüsusi molekulyar çəkiyə malik epoksi qatranı əlavə edin, 90 ~ 110-a qədər qızdırın.℃eterləşmə reaksiyası üçün reaktivlər qarışana qədər 4,0 ~ 6,0 saat. Artıq qələvini neytrallaşdırmaq və çıxarmaq üçün qarışqa turşusu əlavə edin, sulu məhlulu və həlledicini ayırın, 80 ilə yuyun.℃natrium duzunu çıxarmaq üçün qaynar su və sonra istifadə üçün qurudun. Daxili özlülük Ubbelohde viskozimetri ilə ölçüldü və ədəbiyyata uyğun olaraq özlülük-orta molekulyar çəki hesablandı.

Asetat butil sellüloza ədəbiyyat üsulu ilə hazırlanır, 57,2 q təmizlənmiş pambıq çəkin, 55 q sirkə anhidrid, 79 q butir turşusu, 9,5 q maqnezium asetat, 5,1 q sulfat turşusu əlavə edilir, həlledici kimi butil asetatdan istifadə edilir və reaksiya verir. müəyyən bir temperatura çatana qədər, natrium asetat əlavə edilərək zərərsizləşdirilir, çökdürülür, süzülür, yuyulur, süzülür və sonra istifadə üçün qurudulur. Cel-Ep götürün, müvafiq miqdarda CAB və xüsusi qarışıq həlledici əlavə edin, qızdırın və vahid qalın maye yaratmaq üçün 0,5 saat qarışdırın və örtük filminin hazırlanması və performans testi GB-79 metoduna uyğun olaraq aparılır.

Sellüloza asetatın esterləşmə dərəcəsinin təyini: əvvəlcə sellüloza asetatı dimetilsülfoksiddə həll edin, qızdırmaq və hidroliz etmək üçün müəyyən miqdarda qələvi məhlulu əlavə edin və qələvinin ümumi sərfiyyatını hesablamaq üçün hidrolizə edilmiş məhlulu NaOH standart məhlulu ilə titrləyin. Suyun tərkibinin təyini: Nümunəni 100~105 temperaturda sobaya qoyun°C 0,2 saat qurudulmalı, soyuduqdan sonra çəkin və suyun udulmasını hesablayın. Qələvi udulmasının təyini: kəmiyyət nümunəsini çəkin, isti suda həll edin, metil bənövşəyi indikator əlavə edin və sonra 0,05mol/L H2SO4 ilə titr edin. Genişlənmə dərəcəsinin təyini: 50 q nümunəni çəkin, əzin və dərəcə boruya qoyun, elektrik vibrasiyasından sonra həcmi oxuyun və genişlənmə dərəcəsini hesablamaq üçün onu qələvisiz sellüloza tozunun həcmi ilə müqayisə edin.

2. Nəticələr və müzakirə

2.1 Qələvi konsentrasiyası və sellülozun şişmə dərəcəsi arasında əlaqə

Sellülozanın NaOH məhlulunun müəyyən konsentrasiyası ilə reaksiyası sellülozun nizamlı və nizamlı kristallaşmasını poza və sellülozun şişməsinə səbəb ola bilər. Və müxtəlif deqradasiyalar polimerləşmə dərəcəsini azaldan lyedə baş verir. Təcrübələr göstərir ki, qələvi konsentrasiyası ilə sellülozun şişmə dərəcəsi və qələvi bağlanma və ya adsorbsiya miqdarı artır. Temperaturun artması ilə hidroliz dərəcəsi artır. Qələvi konsentrasiyası 20%-ə çatdıqda, t=100-də hidroliz dərəcəsi 6,8% təşkil edir.°C; hidroliz dərəcəsi t=135-də 14% təşkil edir°C. Eyni zamanda, təcrübə göstərir ki, qələvi 30% -dən çox olduqda, sellüloza zəncirinin parçalanmasının hidroliz dərəcəsi əhəmiyyətli dərəcədə azalır. Qələvi konsentrasiyası 18% -ə çatdıqda, suyun adsorbsiya qabiliyyəti və şişkinlik dərəcəsi maksimum olur, konsentrasiya artmağa davam edir, kəskin şəkildə yaylaya enir və sonra davamlı olaraq dəyişir. Eyni zamanda, bu dəyişiklik temperaturun təsirinə olduqca həssasdır. Eyni qələvi konsentrasiyası altında, temperatur aşağı olduqda (<20°C), sellülozun şişmə dərəcəsi böyük, suyun adsorbsiya miqdarı isə böyükdür; yüksək temperaturda şişkinlik dərəcəsi və suyun adsorbsiya miqdarı əhəmiyyətlidir. azaltmaq.

Müxtəlif sulu və qələvi tərkibli qələvi liflər ədəbiyyata uyğun olaraq rentgen difraksiya analizi üsulu ilə təyin edilmişdir. Faktiki əməliyyatda, selülozun şişmə dərəcəsini artırmaq üçün müəyyən reaksiya temperaturuna nəzarət etmək üçün 18% ~ 20% lye istifadə olunur. Təcrübələr göstərir ki, 6 ~ 12 saat qızdırmaqla reaksiya verən sellüloz qütb həlledicilərdə həll edilə bilər. Bu fakta əsaslanaraq müəllif hesab edir ki, kristal seqmentdə sellüloza molekulları arasında hidrogen bağlarının məhv edilməsi dərəcəsində, ardınca isə molekuldaxili qlükoza qruplarının C3-C2-nin hidrogen bağlarının dağıdılması dərəcəsində sellülozun həll qabiliyyəti həlledici rol oynayır. Hidrogen bağının məhv edilməsi dərəcəsi nə qədər böyükdürsə, qələvi lifin şişkinlik dərəcəsi bir o qədər yüksəkdir və hidrogen bağı tamamilə məhv edilir və son hidrolizat suda həll olunan bir maddədir.

2.2 Sürətləndiricinin təsiri

Selülozun qələviləşməsi zamanı yüksək qaynama nöqtəli spirtin əlavə edilməsi reaksiya temperaturunu artıra bilər və aşağı spirt və tiokarbamid (və ya karbamid) kimi az miqdarda yanacaq əlavə etmək sellülozun nüfuzunu və şişkinliyini əhəmiyyətli dərəcədə artıra bilər. Alkoqolun konsentrasiyası artdıqca, selülozun qələvi udulması artır və konsentrasiya 20% olduqda qəfil dəyişmə nöqtəsi baş verir ki, bu da monofunksional spirtin sellüloza molekullarına nüfuz edərək sellüloza ilə hidrogen bağları yaratmaqla sellülozun qarşısını alır. molekullar Zəncirlər və molekulyar zəncirlər arasında hidrogen bağları pozulma dərəcəsini artırır, səth sahəsini artırır və qələvi adsorbsiyasının miqdarını artırır. Bununla belə, eyni şəraitdə ağac çiplərinin qələvi udulması aşağıdır və əyri dalğalanan vəziyyətdə dəyişir. Bu, alkoqolun nüfuz etməsinə mane olan çoxlu miqdarda liqnin ehtiva edən, yaxşı suya və qələvi müqavimətinə malik olan ağac çiplərində sellülozun az olması ilə bağlı ola bilər.

2.3 Eterifikasiya

1% B katalizatoru əlavə edin, müxtəlif reaksiya temperaturlarına nəzarət edin və epoksi qatranı və qələvi lifi ilə eterləşdirmə modifikasiyası həyata keçirin. Eterifikasiya reaksiyasının aktivliyi 80-də aşağıdır°C. Cel-in peyvənd dərəcəsi cəmi 28%, eterləşmə aktivliyi isə 110-da təxminən iki dəfə artır.°C. Həlledici kimi reaksiya şəraitini nəzərə alsaq, reaksiya temperaturu 100-dür°C və reaksiya müddəti 2,5 saatdır və Celin aşılanma dərəcəsi 41% -ə çata bilər. Bundan əlavə, eterləşmə reaksiyasının ilkin mərhələsində (<1,0h) qələvi sellüloza və epoksi qatran arasında heterojen reaksiyaya görə, aşılanma sürəti aşağı olur. Cel eterləşmə dərəcəsinin artması ilə tədricən homojen reaksiyaya çevrilir, buna görə reaksiya aktivlik kəskin şəkildə artdı və peyvənd sürəti artdı.

2.4 Cel peyvəndi dərəcəsi və həllolma arasında əlaqə

Təcrübələr göstərmişdir ki, epoksi qatranı qələvi sellüloza ilə peyvənd etdikdən sonra məhsulun özlülüyü, yapışqanlığı, suya davamlılığı və istilik sabitliyi kimi fiziki xüsusiyyətləri əhəmiyyətli dərəcədə yaxşılaşdırmaq olar. Solüsyon testi Cel peyvəndi dərəcəsi <40% olan məhsul aşağı spirt-ester, alkid qatranı, poliakril turşusu qatranı, akril pimarik turşusu və digər qatranlarda həll oluna bilər. Cel-Ep qatranı aydın həlledici təsirə malikdir.

Kaplama filmi testi ilə birlikdə, 32% ~ 42% peyvənd dərəcəsi ilə qarışıqlar ümumiyyətlə daha yaxşı uyğunluğa malikdir və <30% peyvənd dərəcəsi ilə qarışıqlar zəif uyğunluğa və örtük filminin aşağı parlaqlığına malikdir; aşılanma dərəcəsi 42% -dən yüksəkdir, örtük filminin qaynar suya davamlılığı, spirt müqaviməti və qütb üzvi həlledici müqaviməti azalır. Material uyğunluğunu və örtük performansını yaxşılaşdırmaq üçün müəllif Cel-Ep və CAB-nin birgə mövcudluğunu təşviq etmək üçün daha da həll etmək və dəyişdirmək üçün Cədvəl 1-dəki düstura uyğun olaraq CAB əlavə etdi. Qarışıq təxminən homojen bir sistem meydana gətirir. Qarışığın kompozisiya interfeysinin qalınlığı çox incə olmağa meyllidir və nano-hüceyrələr vəziyyətində olmağa çalışır.

2.5 Cel arasında əlaqə—Ep/CAB qarışdırma nisbəti və fiziki xassələri

CAB ilə qarışdırmaq üçün Cel-Ep istifadə edərək, örtük testinin nəticələri göstərir ki, sellüloza asetat materialın örtük xüsusiyyətlərini, xüsusən də qurutma sürətini əhəmiyyətli dərəcədə yaxşılaşdıra bilər. Cel-Ep-in təmiz komponentini otaq temperaturunda qurutmaq çətindir. CAB əlavə etdikdən sonra, iki material açıq şəkildə bir-birini tamamlayır.

2.6 FTIR spektrinin aşkarlanması

3. Nəticə

(1) Pambıq sellülozu 80-də şişə bilər°C >18% konsentrasiyalı qələvi və bir sıra əlavələrlə, reaksiya temperaturunu artırın, reaksiya müddətini uzatın, tam hidroliz olunana qədər şişkinlik və parçalanma dərəcəsini artırın.

(2) Eterifikasiya reaksiyası, Cel-Ep molar yem nisbəti 2, reaksiya temperaturu 100°C, vaxt 5 saat, katalizator dozası 1% və eterikləşmə paylama dərəcəsi 32% ~ 42% -ə çata bilər.

(3) Qarışdırma modifikasiyası, Cel-Ep:CAB=3:2 molyar nisbəti olduqda, sintez edilmiş məhsulun performansı yaxşıdır, lakin təmiz Cel-Ep örtük kimi istifadə edilə bilməz, yalnız yapışqan kimi.