Èter de cel·lulosa a la resina epoxi

El cotó residual i la serradura s’utilitzen com a matèries primeres i s’hidrolitzen en alcalièter de cel·lulosaSota l’acció d’un 18% d’alcali i una sèrie d’additius. A continuació, utilitzeu resina epoxi per a l’empelt, la relació molar de la resina epoxi i la fibra alcalí és de 0,5: 1,0, la temperatura de reacció és de 100°C, el temps de reacció és de 5,0h, la dosi del catalitzador és de l’1%i la taxa d’empelt d’etificació del 32%. L’èter de cel·lulosa epoxi obtingut es barreja amb 0,6 mol CE-EP i 0,4mol CAB per sintetitzar un nou producte de recobriment amb un bon rendiment. L’estructura del producte es va confirmar amb IR.

Paraules clau:èter de cel·lulosa; síntesi; Cabina; Propietats de recobriment

Cel·lulosa èter és un polímer natural, format per la condensació deβ-Glucosa. La cel·lulosa té un alt grau de polimerització, un bon grau d’orientació i una bona estabilitat química. Es pot obtenir tractant químicament la cel·lulosa (esterificació o eterificació). Una sèrie de derivats de cel·lulosa, aquests productes s’utilitzen àmpliament en plàstics, caixes de dinar biodegradables, recobriments d’automòbils de gamma alta, parts d’automòbils, tintes d’impressió, adhesius, etc. expandint -se constantment, formant gradualment un sistema de la indústria de fibres. Aquest tema és utilitzar la serradura o el cotó residual per hidrolitzar -se en fibres curtes per LYE, i després empelt i modificat químicament per formar un nou tipus de recobriment que no s'ha notificat al document.

1. Experiment

1.1 reactius i instruments

Cotó residual (rentat i sec), NaOH, 1,4-butanediol, metanol, tiourea, urea, resina epoxi, anhídrid acètic, àcid butíric, tricloroetan, àcid fòrmic, glicoxal, toluen, cab, etc. (la puresa és la grau CP) . L’espectròmetre d’infrarojos Magna-IR 550 produït per Nicolet Company dels Estats Units es va utilitzar per preparar les mostres mitjançant un recobriment tetrahidrofurà dissolvent. TU-4 VISCOMETER, FVXD3-1 Tipus Tipus de temperatura constant autocontrolada de reacció elèctrica, produïda per Weihai Xiangwei Chemical Machinery Factory; Viscometer rotatiu NDJ-7, tipus Z-10MP5, produït per la fàbrica d’instruments de Shanghai Tianping; El pes molecular es mesura per viscositat Ubbelohde; La preparació i les proves de la pel·lícula de pintura es duran a terme segons la National Standard GB-79.

1.2 Principi de reacció

1.3 Síntesi

Síntesi de cel·lulosa epoxi: afegiu 100g de fibra de cotó picada a una temperatura constant del reactor elèctric autocontrolat, afegiu-hi un oxidant i reaccioneu durant 10 minuts, després afegiu-hi alcohol i alcali per fer una lleixa amb una concentració del 18%. Afegiu els acceleradors A, B, etc. per a la impregnació. Reacciona a una determinada temperatura sota buit durant 12 hores, filtrar, assecar i pesar 50g de cel·lulosa alcalitzada, afegeix dissolvent mixt per fer un puré, afegeix un catalitzador i una resina epoxi amb pes molecular específic, escalfa fins a 90 ~ 110℃Per a la reacció d’etterificació 4.0 ~ 6.0h fins que els reactants siguin miscibles. Afegiu l’àcid fòrmic per neutralitzar i eliminar l’excés d’alcali, separeu la solució aquosa i el dissolvent, renteu -ho amb 80℃Aigua calenta per eliminar la sal de sodi i assecar -se per fer -ne un ús posterior. La viscositat intrínseca es va mesurar amb un viscometer Ubbelohde i es va calcular el pes molecular de la viscositat-mitjana segons la literatura.

L’acetat de butil cel·lulosa es prepara segons el mètode de la literatura, pesa 57,2 g de cotó refinat, afegeix 55 g d’anhidrid acètic, 79g d’àcid butíric, 9,5g d’acetat de magnesi, 5,1g d’àcid sulfúric, ús acetat de butil com a solvent i reacciona a Una certa temperatura fins que qualificada, neutralitzada afegint acetat de sodi, precipitat, filtrat, rentada, filtrada i assecada per a un ús posterior. Preneu-vos Cel-EP, afegiu una quantitat adequada de cabina i dissolvent mixt específic, escalfeu-ho i agiteu durant 0,5h per formar un líquid uniforme de gruix, i la preparació de pel·lícules de recobriment i la prova de rendiment seguiu el mètode GB-79.

Determinació del grau d’esterificació de l’acetat de cel·lulosa: primer dissoldre l’acetat de cel·lulosa en dimetil sulfoxid, afegir una quantitat mesurada de solució alcalí a la calor i hidrolitzar -se i titular la solució hidrolitzada amb solució estàndard NaOH per calcular el consum total d’alcali. Determinació del contingut d'aigua: col·loqueu la mostra en un forn a 100 ~ 105°C per assecar -se durant 0,2h, pesar i calcular l’absorció d’aigua després de refredar -se. Determinació de l’absorció alcalí: Pesar una mostra quantitativa, dissoldre -la en aigua calenta, afegir un indicador de metil violeta i, després, titular -se amb 0,05 mol/L H2SO4. Determinació del grau d’expansió: pesa la mostra de 50g, tritureu -la i poseu -la en un tub graduat, llegiu el volum després de la vibració elèctrica i compareu -lo amb el volum de pols de cel·lulosa no tallada per calcular el grau d’expansió.

2. Resultats i discussió

2.1 La relació entre la concentració alcalí i el grau d’inflor cel·lulosa

La reacció de la cel·lulosa amb una certa concentració de solució NaOH pot destruir la cristal·lització regular i ordenada de la cel·lulosa i fer que la cel·lulosa s’infli. I diverses degradacions es produeixen en lleix, reduint el grau de polimerització. Els experiments mostren que el grau d’inflor de la cel·lulosa i la quantitat d’enllaç o adsorció alcalí augmenta amb la concentració d’alcali. El grau d’hidròlisi augmenta amb l’augment de la temperatura. Quan la concentració alcalí arriba al 20%, el grau d’hidròlisi és del 6,8% a t = 100°C; El grau d’hidròlisi és del 14% a t = 135°C. Al mateix temps, l’experiment demostra que quan l’alcali és superior al 30%, el grau d’hidròlisi de l’escissió de la cadena de cel·lulosa es redueix significativament. Quan la concentració alcalí arriba al 18%, la capacitat d’adsorció i el grau d’aigua de la inflor són el màxim, la concentració continua augmentant, baixa bruscament a un altiplà i, després, canvia constantment. Al mateix temps, aquest canvi és força sensible a la influència de la temperatura. Sota la mateixa concentració alcalí, quan la temperatura és baixa (<20°C), el grau d’inflor de cel·lulosa és gran i la quantitat d’adsorció d’aigua és gran; A la temperatura alta, el grau d’inflor i la quantitat d’adsorció d’aigua són importants. reduir.

Les fibres alcalines amb contingut d’aigua i contingut alcalí diferents es van determinar mitjançant el mètode d’anàlisi de difracció de rajos X segons la literatura. En funcionament real, el 18% ~ 20% s’utilitza per controlar una certa temperatura de reacció per augmentar el grau d’inflor de cel·lulosa. Els experiments mostren que la cel·lulosa reaccionada per escalfament durant 6 ~ 12h es pot dissoldre en dissolvents polars. A partir d’aquest fet, l’autor creu que la solubilitat de la cel·lulosa té un paper decisiu en el grau de destrucció d’enllaços d’hidrogen entre molècules de cel·lulosa en el segment cristal·lí, seguit del grau de destrucció d’enllaços d’hidrogen de grups de glucosa intramolecular C3-C2. Com més gran sigui el grau de destrucció d’enllaços d’hidrogen, més gran és el grau d’inflor de la fibra alcalí i l’enllaç d’hidrogen es destrueix completament i l’hidrolitzat final és una substància soluble en aigua.

2.2 Efecte de l’accelerador

Si afegiu alcohol en un punt elevat durant l’alcalització de cel·lulosa, pot augmentar la temperatura de reacció i afegir una petita quantitat de propulsor com ara l’alcohol inferior i la tiourea (o la urea) pot afavorir molt la penetració i la inflor de la cel·lulosa. A mesura que la concentració d’alcohol augmenta, l’absorció alcalí de la cel·lulosa augmenta, i hi ha un punt de canvi sobtat quan la concentració és del 20%, cosa que pot ser que l’alcohol monofuncional penetri a les molècules de cel·lulosa per formar enllaços d’hidrogen amb cel·lulosa, prevenint la cel·lulosa Les molècules Els enllaços d’hidrogen entre cadenes i cadenes moleculars augmenten el grau de trastorn, augmenten la superfície i augmenten la quantitat d’adsorció alcalí. No obstant això, en les mateixes condicions, l'absorció alcalí de xips de fusta és baixa i la corba canvia en un estat fluctuant. Pot estar relacionat amb el baix contingut de cel·lulosa en xips de fusta, que conté una gran quantitat de lignina, que dificulta la penetració de l’alcohol i té una bona resistència a l’aigua i resistència alcali.

2.3 Etherificació

Afegiu un catalitzador de 1% B, controleu diferents temperatures de reacció i realitzeu la modificació de l’etterificació amb resina epoxi i fibra alcalí. L’activitat de reacció d’etterificació és baixa a 80°C. La taxa d’empelt de CEL és només del 28%i l’activitat d’etterificació gairebé es duplica a 110°C. Tenint en compte les condicions de reacció com el dissolvent, la temperatura de reacció és de 100°C, i el temps de reacció és de 2,5 hores i la taxa d’empelt de CEL pot arribar al 41%. A més, a l’etapa inicial de la reacció d’etterificació (<1.0h), a causa de la reacció heterogènia entre la cel·lulosa alcalí i la resina epoxi, la velocitat d’empelt és baixa. Amb l’augment del grau d’etterificació CEL, es converteix gradualment en una reacció homogènia, de manera que la reacció de l’activitat va augmentar bruscament i la taxa d’empelt va augmentar.

2.4 Relació entre la taxa d’empelt de cel i la solubilitat

Els experiments han demostrat que després de l’empelt de la resina epoxi amb cel·lulosa alcalí, es poden millorar significativament les propietats físiques com la viscositat del producte, l’adhesió, la resistència a l’aigua i l’estabilitat tèrmica. Prova de solubilitat El producte amb una taxa d’empelt CEL <40% es pot dissoldre en un menor alcohol-est, resina alkyd, resina d’àcid poliacrílic, àcid pimàric acrílic i altres resines. La resina CEL-EP té un efecte solubilitzador evident.

Combinades amb la prova de pel·lícula de recobriment, les barreges amb una taxa d’empelt del 32% ~ 42% generalment tenen una millor compatibilitat, i les barreges amb una taxa d’empelt de <30% tenen una compatibilitat deficient i una baixa brillantor de la pel·lícula de recobriment; La taxa d’empelt és superior al 42%, es redueix la resistència a l’aigua bullent, la resistència a l’alcohol i la resistència al dissolvent orgànic polar de la pel·lícula de recobriment. Per millorar la compatibilitat del material i el rendiment del recobriment, l’autor va afegir CAB segons la fórmula de la taula 1 per solubilitzar-se i modificar per promoure la coexistència de CE-EP i CAB. La barreja forma un sistema homogeni aproximat. El gruix de la interfície de composició de la barreja tendeix a ser molt prim i intenta estar en l'estat de les nano-cèl·lules.

2,5 Relació entre CEL-Relació de combinació EP/CAB i propietats físiques

Utilitzant CEL-EP per barrejar-se amb la CAB, els resultats de les proves de recobriment mostren que l’acetat de cel·lulosa pot millorar significativament les propietats de recobriment del material, especialment la velocitat d’assecat. El component pur de Cel-EP és difícil d’assecar a temperatura ambient. Després d’afegir CAB, els dos materials tenen una complementarietat de rendiment evident.

Detecció de l'espectre de 2,6 FTIR

3. Conclusió

(1) La cel·lulosa de cotó pot inflar -se a 80°C Amb> 18% concentrat alcali i una sèrie d’additius, augmenten la temperatura de reacció, allarguen el temps de reacció, augmenten el grau d’inflor i degradació fins que es hidrolitzi completament.

(2) Reacció d'etificació, la relació d'alimentació molar CE-EP és 2, la temperatura de reacció és de 100°C, el temps és de 5h, la dosi del catalitzador és de l’1%i la taxa d’empelt d’etherificació pot arribar al 32%~ 42%.

(3) Modificació de combinació, quan la relació molar de CEL-EP: CAB = 3: 2, el rendiment del producte sintetitzat és bo, però el cel-EP pur no es pot utilitzar com a recobriment, només com a adhesiu.