Celulose Ether na epoksidnoj smoli

Otpadni pamuk i piljevina se koriste kao sirovine, a hidroliziraju se u alkalijecelulozni eterpod dejstvom 18% lužine i niza aditiva. Zatim koristite epoksidnu smolu za cijepljenje, molarni omjer epoksidne smole i alkalnih vlakana je 0,5:1,0, temperatura reakcije je 100°C, vreme reakcije je 5.0h, doza katalizatora je 1%, a stopa eterifikacije kalemljenja je 32%. Dobijeni eter epoksi celuloze se pomeša sa 0,6mol Cel-Ep i 0,4mol CAB da bi se sintetizovao novi proizvod za premazivanje sa dobrim performansama. Struktura proizvoda je potvrđena IR.

Ključne riječi:celulozni eter; sinteza; CAB; svojstva premaza

Celuloza eter je prirodni polimer, koji nastaje kondenzacijomβ-glukoza. Celuloza ima visok stepen polimerizacije, dobar stepen orijentacije i dobru hemijsku stabilnost. Može se dobiti hemijskom obradom celuloze (esterifikacija ili eterifikacija). Serija derivata celuloze, ovi proizvodi se široko koriste u plastici, biorazgradivim kutijama za ručak, vrhunskim automobilskim premazima, auto dijelovima, tiskarskim bojama, ljepilima, itd. Trenutno se stalno pojavljuju nove modificirane vrste celuloze, a polja primjene su stalno se širi, postepeno formirajući sistem industrije vlakana. Ova tema je korištenje piljevine ili otpadnog pamuka koji se hidrolizira u kratka vlakna pomoću lužine, a zatim se kemijski cijepi i modificira kako bi se formirala nova vrsta premaza koja nije navedena u dokumentu.

1. Eksperimentirajte

1.1 Reagensi i instrumenti

Otpadni pamuk (opran i osušen), NaOH, 1,4-butandiol, metanol, tiourea, urea, epoksidna smola, anhidrid sirćetne kiseline, maslačna kiselina, trihloretan, mravlja kiselina, glioksal, toluen, CAB, itd. (Čistoća je CP stepen) . Infracrveni spektrometar Magna-IR 550 proizvođača Nicolet Company iz Sjedinjenih Država korišten je za pripremu uzoraka premazivanjem rastvaračem tetrahidrofuranom. Tu-4 viskozimetar, FVXD3-1 tip FVXD3-1, samokontrolisani električni reakcioni kotlić za miješanje, proizveden od Weihai Xiangwei Chemical Machinery Factory; rotacioni viskozimetar NDJ-7, tip Z-10MP5, proizveden u Šangajskoj fabrici instrumenata Tianping; molekulska težina se mjeri Ubbelohdeovim viskozitetom; Priprema i ispitivanje filma boje vrši se prema nacionalnom standardu GB-79.

1.2 Princip reakcije

1.3 Sinteza

Sinteza epoksidne celuloze: Dodati 100 g usitnjenog pamučnog vlakna u reaktor za samokontrolisanu električnu mešalicu sa konstantnom temperaturom, dodati oksidans i reagovati 10 minuta, zatim dodati alkohol i lužinu da se dobije lužina sa koncentracijom od 18%. Dodajte akceleratore A, B, itd. za impregnaciju. Reagovati na određenoj temperaturi u vakuumu 12 sati, filtrirati, osušiti i izmeriti 50 g alkalizovane celuloze, dodati mešani rastvarač da se dobije kašu, dodati katalizator i epoksidnu smolu specifične molekulske težine, zagrejati na 90~110℃za reakciju eterifikacije 4,0~6,0h dok se reaktanti ne pomiješaju. Dodati mravlju kiselinu za neutralizaciju i ukloniti višak lužine, odvojiti vodeni rastvor i rastvarač, isprati sa 80℃vruće vode za uklanjanje natrijeve soli i osušite za kasniju upotrebu. Intrinzična viskoznost je izmjerena Ubbelohde viskozimetrom, a prosječna molekulska težina viskoziteta izračunata je prema literaturi.

Acetat butil celuloza je pripremljena prema metodi iz literature, izmeriti 57,2g rafinisanog pamuka, dodati 55g anhidrida sirćetne kiseline, 79g butirne kiseline, 9,5g magnezijum acetata, 5,1g sumporne kiseline, upotrebiti butil acetat kao rastvarač i reagovati na određenu temperaturu dok se ne kvalifikova, neutrališe dodavanjem natrijum acetata, istaloži, filtrira, opere, filtrira i osuši za kasniju upotrebu. Uzmite Cel-Ep, dodajte odgovarajuću količinu CAB-a i specifičnog pomiješanog rastvarača, zagrijte i miješajte 0,5 h kako biste formirali jednoličnu gustu tekućinu, a priprema premaznog filma i ispitivanje performansi slijede GB-79 metodu.

Određivanje stepena esterifikacije celuloznog acetata: prvo rastvorite celulozni acetat u dimetil sulfoksidu, dodajte odmerenu količinu rastvora alkalije da se zagreje i hidrolizuje, a hidrolizovani rastvor titrirajte standardnim rastvorom NaOH da biste izračunali ukupnu potrošnju lužine. Određivanje sadržaja vode: Stavite uzorak u pećnicu na 100~105°C da se osuši 0,2h, izmeriti i izračunati upijanje vode nakon hlađenja. Određivanje apsorpcije alkalija: izmeriti kvantitativni uzorak, rastvoriti ga u vrućoj vodi, dodati metil ljubičasti indikator, a zatim titrirati sa 0,05 mol/L H2SO4. Određivanje stepena ekspanzije: Izvagajte 50g uzorka, zdrobite ga i stavite u graduisanu epruvetu, očitajte zapreminu nakon električnih vibracija i uporedite je sa zapreminom nealkalizovanog celuloznog praha da biste izračunali stepen ekspanzije.

2. Rezultati i diskusija

2.1 Odnos između koncentracije alkalija i stepena bubrenja celuloze

Reakcija celuloze s određenom koncentracijom otopine NaOH može uništiti pravilnu i urednu kristalizaciju celuloze i učiniti celulozu nabubrom. I razne degradacije se javljaju u lužini, smanjujući stepen polimerizacije. Eksperimenti pokazuju da se stepen bubrenja celuloze i količina alkalnog vezivanja ili adsorpcije povećavaju sa koncentracijom alkalija. Stepen hidrolize raste sa porastom temperature. Kada koncentracija alkalija dostigne 20%, stepen hidrolize je 6,8% pri t=100°C; stepen hidrolize je 14% pri t=135°C. Istovremeno, eksperiment pokazuje da kada je alkalija veća od 30%, stepen hidrolize cijepanja celuloznog lanca je značajno smanjen. Kada koncentracija alkalija dostigne 18%, kapacitet adsorpcije i stepen bubrenja vode su maksimalni, koncentracija nastavlja da raste, naglo pada na plato, a zatim se stalno menja. Istovremeno, ova promjena je prilično osjetljiva na utjecaj temperature. Pod istom koncentracijom alkalija, kada je temperatura niska (<20°C), stepen bubrenja celuloze je velik, a količina adsorpcije vode je velika; na visokoj temperaturi, stepen bubrenja i količina adsorpcije vode su značajni. smanjiti.

Alkalna vlakna različitog sadržaja vode i alkalija određena su metodom rendgenske difrakcijske analize prema literaturi. U stvarnom radu, 18%~20% lužine se koristi za kontrolu određene temperature reakcije kako bi se povećao stepen bubrenja celuloze. Eksperimenti pokazuju da se celuloza koja reaguje zagrijavanjem u trajanju od 6-12 sati može otopiti u polarnim rastvaračima. Na osnovu ove činjenice, autor smatra da rastvorljivost celuloze igra odlučujuću ulogu u stepenu razaranja vodikovih veza između molekula celuloze u kristalnom segmentu, a zatim stepena razaranja vodonične veze intramolekularnih grupa glukoze C3-C2. Što je veći stepen razaranja vodonične veze, to je veći stepen bubrenja alkalnog vlakna, a vodonična veza je potpuno uništena, a konačni hidrolizat je supstanca rastvorljiva u vodi.

2.2 Učinak akceleratora

Dodavanje alkohola visoke tačke ključanja tokom alkalizacije celuloze može povećati temperaturu reakcije, a dodavanje male količine potisnog gasa kao što je niži alkohol i tiourea (ili urea) može u velikoj mjeri potaknuti prodiranje i bubrenje celuloze. Kako se koncentracija alkohola povećava, alkalna apsorpcija celuloze se povećava, a dolazi do nagle promjene kada je koncentracija 20%, što može biti da monofunkcionalni alkohol prodire u molekule celuloze da formira vodikove veze sa celulozom, sprječavajući celulozu. molekule Vodikove veze između lanaca i molekulskih lanaca povećavaju stepen poremećaja, povećavaju površinu i povećavaju količinu alkalne adsorpcije. Međutim, pod istim uvjetima, alkalna apsorpcija drvne sječke je niska, a kriva se mijenja u fluktuirajućem stanju. To može biti povezano sa niskim sadržajem celuloze u drvnoj sječki, koja sadrži veliku količinu lignina, koji ometa prodiranje alkohola, te ima dobru vodootpornost i alkalnu otpornost.

2.3 Eterifikacija

Dodajte 1% B katalizator, kontrolirajte različite temperature reakcije i izvršite modifikaciju eterifikacije epoksidnom smolom i alkalnim vlaknima. Aktivnost reakcije eterifikacije je niska na 80°C. Stopa kalemljenja Cel je samo 28%, a aktivnost eterifikacije je skoro udvostručena na 110°C. Uzimajući u obzir uslove reakcije kao što je rastvarač, temperatura reakcije je 100°C°C, a vrijeme reakcije je 2,5 h, a stopa kalemljenja Cel može dostići 41%. Osim toga, u početnoj fazi reakcije eterifikacije (<1.0h), zbog heterogene reakcije između alkalne celuloze i epoksidne smole, brzina cijepljenja je niska. Sa povećanjem stepena eterifikacije Cel postepeno prelazi u homogenu reakciju, tako da je reakcija naglo porasla, a brzina kalemljenja povećana.

2.4 Odnos između brzine kalemljenja Cell i rastvorljivosti

Eksperimenti su pokazali da se nakon cijepljenja epoksidne smole sa alkalnom celulozom, fizička svojstva kao što su viskoznost proizvoda, adhezija, vodootpornost i termička stabilnost mogu značajno poboljšati. Test rastvorljivosti Proizvod sa stopom kalemljenja Cel <40% može se rastvoriti u esterima nižeg alkohola, alkidnoj smoli, smoli poliakrilne kiseline, akrilnoj pimarnoj kiselini i drugim smolama. Cel-Ep smola ima očigledan solubilizirajući efekat.

U kombinaciji sa testom filma premaza, mješavine sa stopom cijepljenja od 32%~42% općenito imaju bolju kompatibilnost, a mješavine sa stopom cijepljenja od <30% imaju lošu kompatibilnost i nizak sjaj filma za oblaganje; stopa kalemljenja je veća od 42%, otpornost na kipuću vodu, otpornost na alkohol i otpornost na polarne organske rastvarače filma premaza su smanjeni. Kako bi poboljšao kompatibilnost materijala i performanse premaza, autor je dodao CAB prema formuli u Tabeli 1 kako bi se dalje solubilizirao i modificirao kako bi promovirao koegzistenciju Cel-Ep i CAB. Smjesa formira približan homogen sistem. Debljina sučelja sastava mješavine ima tendenciju da bude vrlo tanka i pokušava biti u stanju nano-ćelija.

2.5 Odnos između cel—Ep/CAB omjer miješanja i fizička svojstva

Koristeći Cel-Ep za mešanje sa CAB, rezultati ispitivanja premaza pokazuju da acetat celuloze može značajno poboljšati svojstva premaza materijala, posebno brzinu sušenja. Čistu komponentu Cel-Ep-a je teško sušiti na sobnoj temperaturi. Nakon dodavanja CAB-a, ova dva materijala imaju očiglednu komplementarnost performansi.

2.6 Detekcija FTIR spektra

3. Zaključak

(1) Pamučna celuloza može nabubriti na 80°C sa >18% koncentrovane alkalije i nizom aditiva, povećavaju temperaturu reakcije, produžavaju vreme reakcije, povećavaju stepen bubrenja i razgradnje dok se potpuno ne hidrolizira.

(2) Reakcija eterifikacije, Cel-Ep molarni omjer napajanja je 2, temperatura reakcije je 100°C, vrijeme je 5h, doza katalizatora je 1%, a stopa eterifikacije kalemljenja može doseći 32%~42%.

(3) Modifikacija miješanja, kada je molarni omjer Cel-Ep:CAB=3:2, performanse sintetiziranog proizvoda su dobre, ali čisti Cel-Ep se ne može koristiti kao premaz, već samo kao ljepilo.