Целулозен етер върху епоксидна смола

Отпадъчният памук и дървените стърготини се използват като суровини и се хидролизират в основацелулозен етерпод действието на 18% алкали и серия от добавки. След това използвайте епоксидна смола за присаждане, моларното съотношение на епоксидна смола и алкални влакна е 0,5:1,0, реакционната температура е 100°С, реакционното време е 5.0h, дозата на катализатора е 1%, а степента на етерифициране на присаждане е 32%. Полученият епоксиден целулозен етер се смесва с 0,6 mol Cel-Ep и 0,4 mol CAB, за да се синтезира нов покриващ продукт с добра производителност. Структурата на продукта беше потвърдена с IR.

Ключови думи:целулозен етер; синтез; КАБИНА; свойства на покритието

Целулоза етер е естествен полимер, който се образува чрез кондензация наβ-глюкоза. Целулозата има висока степен на полимеризация, добра степен на ориентация и добра химическа стабилност. Може да се получи чрез химическа обработка на целулоза (естерификация или етерификация). Серия от целулозни производни, тези продукти се използват широко в пластмаси, биоразградими кутии за обяд, автомобилни покрития от висок клас, авточасти, печатни мастила, лепила и т.н. Понастоящем непрекъснато се появяват нови модифицирани разновидности на целулоза, а областите на приложение са непрекъснато се разширява, като постепенно формира система от влакнеста индустрия. Тази тема е да се използват дървени стърготини или отпадъчен памук, които да бъдат хидролизирани в къси влакна с луга и след това химически присадени и модифицирани, за да образуват нов тип покритие, което не е докладвано в документа.

1. Експериментирайте

1.1 Реактиви и инструменти

Отпадъчен памук (измит и изсушен), NaOH, 1,4-бутандиол, метанол, тиокарбамид, урея, епоксидна смола, оцетен анхидрид, маслена киселина, трихлороетан, мравчена киселина, глиоксал, толуен, CAB и др. (Чистотата е клас CP) . Инфрачервеният спектрометър Magna-IR 550, произведен от Nicolet Company от Съединените щати, беше използван за приготвяне на пробите чрез покритие с разтворител тетрахидрофуран. Вискозиметър Tu-4, FVXD3-1 тип самоконтролираща се електрическа бъркалка за реакция с постоянна температура, произведена от Weihai Xiangwei Chemical Machinery Factory; ротационен вискозиметър NDJ-7, тип Z-10MP5, произведен от Shanghai Tianping Instrument Factory; молекулното тегло се измерва чрез вискозитет на Ubbelohde; Подготовката и тестването на филма за боя се извършва съгласно националния стандарт GB-79.

1.2 Принцип на реакцията

1.3 Синтез

Синтез на епоксидна целулоза: Добавете 100 g нарязани памучни влакна към реактор с електрическо разбъркване със самоконтрол на постоянна температура, добавете окислител и реагирайте в продължение на 10 минути, след това добавете алкохол и основа, за да направите луга с концентрация 18%. Добавете ускорители A, B и т.н. за импрегниране. Реагирайте при определена температура под вакуум в продължение на 12 часа, филтрирайте, изсушете и претеглете 50 g алкализирана целулоза, добавете смесен разтворител, за да направите каша, добавете катализатор и епоксидна смола със специфично молекулно тегло, загрейте до 90~110℃за реакция на етерификация 4.0~ 6.0h докато реагентите се смесят. Добавете мравчена киселина за неутрализиране и отстраняване на излишната основа, отделете водния разтвор и разтворителя, промийте с 80℃гореща вода за отстраняване на натриева сол и изсушете за по-късна употреба. Вътрешният вискозитет се измерва с вискозиметър на Ubbelohde и средното молекулно тегло на вискозитета се изчислява съгласно литературата.

Ацетатна бутилова целулоза се приготвя съгласно литературния метод, претеглят се 57,2 g рафиниран памук, добавят се 55 g оцетен анхидрид, 79 g маслена киселина, 9,5 g магнезиев ацетат, 5,1 g сярна киселина, използва се бутилов ацетат като разтворител и реагира при определена температура, докато се квалифицира, неутрализира се чрез добавяне на натриев ацетат, утаява се, филтрува се, промива се, филтрува се и се изсушава за по-късна употреба. Вземете Cel-Ep, добавете подходящо количество CAB и специфичен смесен разтворител, загрейте и разбъркайте в продължение на 0,5 часа, за да се образува еднородна гъста течност, а подготовката на покриващия филм и тестът за ефективност следват метода GB-79.

Определяне на степента на естерификация на целулозен ацетат: първо разтворете целулозния ацетат в диметилсулфоксид, добавете измерено количество алкален разтвор за нагряване и хидролизиране и титруйте хидролизирания разтвор със стандартен разтвор на NaOH, за да изчислите общата консумация на алкали. Определяне на съдържанието на вода: Поставете пробата в пещ при 100~105°C за сушене за 0,2 часа, претеглете и изчислете водопоглъщането след охлаждане. Определяне на алкална абсорбция: претеглете количествена проба, разтворете я в гореща вода, добавете индикатор метилвиолет и след това титруйте с 0,05 mol/L H2SO4. Определяне на степента на разширение: Претеглете 50 g проба, натрошете я и я поставете в градуирана епруветка, прочетете обема след електрическа вибрация и го сравнете с обема на неалкален целулозен прах, за да изчислите степента на разширение.

2. Резултати и обсъждане

2.1 Връзката между алкалната концентрация и степента на набъбване на целулозата

Реакцията на целулоза с определена концентрация на разтвор на NaOH може да унищожи редовната и подредена кристализация на целулозата и да накара целулозата да набъбне. И в лугата възникват различни деградации, намалявайки степента на полимеризация. Експериментите показват, че степента на набъбване на целулозата и количеството на алкално свързване или адсорбция се увеличават с концентрацията на алкали. Степента на хидролиза се увеличава с повишаване на температурата. Когато алкалната концентрация достигне 20%, степента на хидролиза е 6,8% при t=100°C; степента на хидролиза е 14% при t=135°В. В същото време експериментът показва, че когато алкалът е повече от 30%, степента на хидролиза на разкъсването на целулозната верига е значително намалена. Когато алкалната концентрация достигне 18%, адсорбционният капацитет и степента на набъбване на водата са максимални, концентрацията продължава да се увеличава, спада рязко до плато и след това се променя стабилно. В същото време тази промяна е доста чувствителна към влиянието на температурата. При същата алкална концентрация, когато температурата е ниска (<20°C), степента на набъбване на целулозата е голяма и адсорбционното количество вода е голямо; при висока температура степента на набъбване и количеството на адсорбцията на водата са значителни. намалявам.

Алкалните влакна с различно водно и алкално съдържание се определят чрез метода на рентгенова дифракция съгласно литературата. При реална работа 18% ~ 20% луга се използва за контролиране на определена реакционна температура, за да се увеличи степента на набъбване на целулозата. Експериментите показват, че целулозата, реагирала чрез нагряване в продължение на 6~12 часа, може да се разтвори в полярни разтворители. Въз основа на този факт авторът смята, че разтворимостта на целулозата играе решаваща роля в степента на разрушаване на водородната връзка между целулозните молекули в кристалния сегмент, следвана от степента на разрушаване на водородната връзка на вътрешномолекулните глюкозни групи C3-C2. Колкото по-голяма е степента на разрушаване на водородната връзка, толкова по-голяма е степента на набъбване на алкалното влакно и водородната връзка е напълно унищожена, а крайният хидролизат е водоразтворимо вещество.

2.2 Ефект на ускорителя

Добавянето на алкохол с висока точка на кипене по време на алкализирането на целулозата може да повиши реакционната температура, а добавянето на малко количество пропелант като нисш алкохол и тиокарбамид (или урея) може значително да насърчи проникването и набъбването на целулозата. Тъй като концентрацията на алкохол се увеличава, алкалната абсорбция на целулозата се увеличава и има точка на внезапна промяна, когато концентрацията е 20%, което може да се дължи на това, че монофункционалният алкохол прониква в целулозните молекули, за да образува водородни връзки с целулозата, предотвратявайки целулозата молекули Водородните връзки между веригите и молекулните вериги увеличават степента на разстройство, увеличават повърхностната площ и увеличават количеството на алкална адсорбция. Въпреки това, при същите условия, алкалната абсорбция на дървесен чипс е ниска и кривата се променя във флуктуиращо състояние. Може да е свързано с ниското съдържание на целулоза в дървесния чипс, който съдържа голямо количество лигнин, който пречи на проникването на алкохол и има добра водоустойчивост и алкална устойчивост.

2.3 Етерификация

Добавете 1% B катализатор, контролирайте различни реакционни температури и извършете модификация на етерификация с епоксидна смола и алкални влакна. Активността на реакцията на етерификация е ниска при 80°C. Степента на присаждане на Cel е само 28%, а активността на етерификация е почти удвоена при 110°С. Като се имат предвид реакционните условия като разтворител, реакционната температура е 100°C, а времето за реакция е 2,5 часа, а скоростта на присаждане на Cel може да достигне 41%. В допълнение, в началния етап на реакцията на етерификация (<1.0h), поради хетерогенната реакция между алкална целулоза и епоксидна смола, скоростта на присаждане е ниска. С увеличаването на степента на етерификация на Cel, тя постепенно се превръща в хомогенна реакция, така че реакцията Активността се увеличава рязко и скоростта на присаждане се увеличава.

2.4 Връзка между скоростта на присаждане на Cel и разтворимостта

Експериментите показват, че след присаждане на епоксидна смола с алкална целулоза, физичните свойства като вискозитет на продукта, адхезия, водоустойчивост и термична стабилност могат да бъдат значително подобрени. Тест за разтворимост Продуктът със степен на присаждане на Cel <40% може да се разтвори в нисш алкохолен естер, алкидна смола, смола от полиакрилова киселина, акрилова пимарова киселина и други смоли. Смолата Cel-Ep има очевиден ефект на разтваряне.

В комбинация с теста за покриващ филм, смесите със степен на присаждане от 32% ~ 42% обикновено имат по-добра съвместимост, а смесите със степен на присаждане <30% имат лоша съвместимост и нисък блясък на покриващия филм; степента на присаждане е по-висока от 42%, устойчивостта на кипяща вода, устойчивостта на алкохол и устойчивостта на полярен органичен разтворител на покриващия филм са намалени. За да се подобри съвместимостта на материала и ефективността на покритието, авторът добави CAB съгласно формулата в таблица 1 за допълнително разтваряне и модифициране, за да насърчи съвместното съществуване на Cel-Ep и CAB. Сместа образува приблизително хомогенна система. Дебелината на интерфейса на състава на сместа има тенденция да бъде много тънка и се опитва да бъде в състояние на нано-клетки.

2.5 Връзка между Cel—Съотношение на смесване Ep/CAB и физични свойства

Използвайки Cel-Ep за смесване с CAB, резултатите от теста за покритие показват, че целулозен ацетат може значително да подобри свойствата на покритието на материала, особено скоростта на сушене. Чистият компонент на Cel-Ep трудно изсъхва при стайна температура. След добавяне на CAB, двата материала имат очевидно взаимно допълване на производителността.

2.6 Откриване на FTIR спектър

3. Заключение

(1) Памучната целулоза може да набъбне при 80°C с >18% концентриран алкален и серия от добавки, повишаване на реакционната температура, удължаване на времето за реакция, увеличаване на степента на набъбване и разграждане, докато се хидролизира напълно.

(2) Реакция на етерификация, моларното захранващо съотношение Cel-Ep е 2, реакционната температура е 100°C, времето е 5 часа, дозата на катализатора е 1%, а скоростта на присаждане на етерификация може да достигне 32% ~ 42%.

(3) Модификация на смесване, когато моларното съотношение на Cel-Ep:CAB=3:2, представянето на синтезирания продукт е добро, но чистият Cel-Ep не може да се използва като покритие, а само като лепило.