Ether cellwlos ar Resin Epocsi

Defnyddir cotwm gwastraff a blawd llif fel deunyddiau crai, ac fe'u hydrolyzir yn alcaliether cellwloso dan y weithred o alcali 18% a chyfres o ychwanegion. Yna defnyddiwch resin epocsi ar gyfer impio, y gymhareb molar o resin epocsi a ffibr alcali yw 0.5:1.0, tymheredd yr adwaith yw 100°C, yr amser adwaith yw 5.0h, y dos catalydd yw 1%, a'r gyfradd impio etherification yw 32%. Mae'r ether seliwlos epocsi a gafwyd yn cael ei gymysgu â 0.6mol Cel-Ep a 0.4mol CAB i syntheseiddio cynnyrch cotio newydd gyda pherfformiad da. Cadarnhawyd strwythur y cynnyrch gydag IR.

Geiriau allweddol:ether seliwlos; synthesis; CAB; eiddo cotio

Cellwlos ether yn bolymer naturiol, sy'n cael ei ffurfio gan anwedd oβ-glwcos. Mae gan cellwlos lefel uchel o polymerization, lefel dda o gyfeiriadedd, a sefydlogrwydd cemegol da. Gellir ei gael trwy drin cellwlos (esterification neu etherification) yn gemegol. Mae cyfres o ddeilliadau seliwlos, cynhyrchion hyn yn cael eu defnyddio'n eang mewn plastigau, blychau cinio bioddiraddadwy, haenau modurol pen uchel, rhannau auto, inciau argraffu, gludyddion, ac ati Ar hyn o bryd, mae mathau seliwlos newydd wedi'u haddasu yn dod i'r amlwg yn gyson, ac mae'r meysydd cais yn cael eu ehangu'n gyson, gan ffurfio system diwydiant ffibr yn raddol. Y pwnc hwn yw defnyddio blawd llif neu gotwm gwastraff i'w hydrolysu i ffibrau byr trwy lye, ac yna ei impio'n gemegol a'i addasu i ffurfio math newydd o orchudd nad yw wedi'i adrodd yn y ddogfen.

1. arbrawf

1.1 Adweithyddion ac offerynnau

Cotwm gwastraff (wedi'i olchi a'i sychu), NaOH, 1,4-butanediol, methanol, thiourea, wrea, resin epocsi, anhydrid asetig, asid butyrig, trichloroethane, asid fformig, glyoxal, tolwen, CAB, ac ati (Purdeb yw gradd CP) . Defnyddiwyd y sbectromedr isgoch Magna-IR 550 a gynhyrchwyd gan Nicolet Company o'r Unol Daleithiau i baratoi'r samplau trwy orchudd tetrahydrofuran toddyddion. Tu-4 viscometer, FVXD3-1 math tymheredd cyson hunan-reoli tegell adwaith troi trydan, a gynhyrchwyd gan Weihai Xiangwei Ffatri Peiriannau Cemegol; viscometer cylchdro NDJ-7, math Z-10MP5, a gynhyrchwyd gan Shanghai Tianping Instrument Factory; mae pwysau moleciwlaidd yn cael ei fesur gan gludedd Ubbelohde; Rhaid paratoi a phrofi'r ffilm paent yn unol â'r safon genedlaethol GB-79.

1.2 Egwyddor ymateb

1.3 Synthesis

Synthesis o seliwlos epocsi: Ychwanegu 100g o ffibr cotwm wedi'i dorri i adweithydd troi trydan tymheredd cyson hunan-reolaeth, ychwanegu ocsidydd ac adweithio am 10 munud, yna ychwanegu alcohol ac alcali i wneud lye gyda chrynodiad o 18%. Ychwanegu cyflymyddion A, B, ac ati ar gyfer trwytho. Adweithio ar dymheredd penodol o dan wactod am 12 awr, hidlo, sychu a phwyso 50g o seliwlos alkalized, ychwanegu toddydd cymysg i wneud slyri, ychwanegu catalydd a resin epocsi gyda phwysau moleciwlaidd penodol, gwres hyd at 90 ~ 110℃ar gyfer adwaith etherification 4.0 ~ 6.0h nes bod yr adweithyddion yn gymysgadwy. Ychwanegu asid ffurfig i niwtraleiddio a chael gwared ar alcali gormodol, gwahanu'r hydoddiant dyfrllyd a'r toddydd, golchi ag 80℃dŵr poeth i gael gwared â halen sodiwm, a'i sychu i'w ddefnyddio'n ddiweddarach. Mesurwyd y gludedd cynhenid ​​gyda viscometer Ubbelohde a chyfrifwyd y pwysau moleciwlaidd cyfartalog gludedd yn ôl y llenyddiaeth.

Mae cellwlos butyl asetad yn cael ei baratoi yn ôl y dull llenyddiaeth, pwyso 57.2g o gotwm wedi'i buro, ychwanegu 55g o anhydrid asetig, 79g o asid butyrig, 9.5g o asetad magnesiwm, 5.1g o asid sylffwrig, defnyddio asetad butyl fel toddydd, ac adweithio ar tymheredd penodol nes ei fod wedi'i gymhwyso, wedi'i niwtraleiddio trwy ychwanegu asetad sodiwm, ei waddodi, ei hidlo, ei olchi, ei hidlo a'i sychu i'w ddefnyddio'n ddiweddarach. Cymerwch Cel-Ep, ychwanegwch swm priodol o CAB a thoddydd cymysg penodol, cynheswch a chymysgwch am 0.5h i ffurfio hylif trwchus unffurf, ac mae'r prawf paratoi ffilm cotio a pherfformiad yn dilyn y dull GB-79.

Penderfynu ar faint o esterification asetad seliwlos: toddi asetad seliwlos yn gyntaf mewn dimethyl sulfoxide, ychwanegu swm mesuredig o hydoddiant alcali i'w gynhesu a'i hydrolysu, a ditradu'r hydoddiant hydrolyzed gyda hydoddiant safonol NaOH i gyfrifo cyfanswm y defnydd o alcali. Penderfynu ar gynnwys dŵr: Rhowch y sampl mewn popty ar 100 ~ 105°C i sychu am 0.2h, pwyso a chyfrifo'r amsugno dŵr ar ôl oeri. Pennu amsugno alcali: pwyso sampl meintiol, ei hydoddi mewn dŵr poeth, ychwanegu dangosydd methyl fioled, ac yna titradwch â 0.05mol/L H2SO4. Penderfynu gradd ehangu: Pwyswch sampl 50g, ei falu a'i roi mewn tiwb graddedig, darllenwch y gyfaint ar ôl dirgryniad trydan, a'i gymharu â chyfaint y powdr cellwlos heb alcali i gyfrifo'r radd ehangu.

2. Canlyniadau a thrafodaeth

2.1 Y berthynas rhwng crynodiad alcali a gradd chwydd cellwlos

Gall adwaith cellwlos â chrynodiad penodol o hydoddiant NaOH ddinistrio crisialu seliwlos yn rheolaidd a threfnus a gwneud i'r cellwlos chwyddo. Ac mae diraddiadau amrywiol yn digwydd mewn lye, gan leihau gradd y polymerization. Mae arbrofion yn dangos bod gradd y chwyddo mewn cellwlos a faint o alcali rhwymo neu arsugniad yn cynyddu gyda'r crynodiad o alcali. Mae graddau hydrolysis yn cynyddu gyda chynnydd tymheredd. Pan fydd y crynodiad alcali yn cyrraedd 20%, gradd yr hydrolysis yw 6.8% ar t=100°C; gradd yr hydrolysis yw 14% ar t=135°C. Ar yr un pryd, mae'r arbrawf yn dangos, pan fo'r alcali yn fwy na 30%, mae gradd hydrolysis sisial cadwyn cellwlos yn cael ei leihau'n sylweddol. Pan fydd y crynodiad alcali yn cyrraedd 18%, y gallu arsugniad a gradd chwyddo dŵr yw'r uchafswm, mae'r crynodiad yn parhau i gynyddu, yn disgyn yn sydyn i lwyfandir, ac yna'n newid yn gyson. Ar yr un pryd, mae'r newid hwn yn eithaf sensitif i ddylanwad tymheredd. O dan yr un crynodiad alcali, pan fydd y tymheredd yn isel (<20°C), mae gradd chwyddo'r seliwlos yn fawr, ac mae swm arsugniad y dŵr yn fawr; ar dymheredd uchel, mae'r radd chwyddo a'r swm arsugniad dŵr yn sylweddol. lleihau.

Cafodd ffibrau alcali â chynnwys dŵr gwahanol a chynnwys alcali eu pennu gan ddull dadansoddi diffreithiant pelydr-X yn ôl y llenyddiaeth. Mewn gweithrediad gwirioneddol, defnyddir lye 18% ~ 20% i reoli tymheredd adwaith penodol i gynyddu gradd chwyddo cellwlos. Mae arbrofion yn dangos y gall y cellwlos adweithio trwy wresogi am 6 ~ 12h gael ei hydoddi mewn toddyddion pegynol. Yn seiliedig ar y ffaith hon, mae'r awdur o'r farn bod hydoddedd cellwlos yn chwarae rhan bendant yn y graddau o ddinistrio bond hydrogen rhwng moleciwlau cellwlos yn y segment crisialog, ac yna faint o ddinistrio bond hydrogen o grwpiau glwcos mewnfoleciwlaidd C3-C2. Po fwyaf yw graddau dinistrio bond hydrogen, y mwyaf yw gradd chwyddo'r ffibr alcali, a chaiff y bond hydrogen ei ddinistrio'n llwyr, ac mae'r hydrolysad terfynol yn sylwedd sy'n hydoddi mewn dŵr.

2.2 Effaith Cyflymydd

Gall ychwanegu alcohol pwynt berwi uchel yn ystod alkalization cellwlos gynyddu tymheredd yr adwaith, a gall ychwanegu ychydig bach o danwydd fel alcohol is a thiourea (neu wrea) hyrwyddo treiddiad a chwyddo seliwlos yn fawr. Wrth i grynodiad alcohol gynyddu, mae amsugno alcali cellwlos yn cynyddu, ac mae pwynt newid sydyn pan fydd y crynodiad yn 20%, a all fod bod yr alcohol monofunctional yn treiddio i'r moleciwlau cellwlos i ffurfio bondiau hydrogen â seliwlos, gan atal y cellwlos. moleciwlau Mae'r bondiau hydrogen rhwng cadwyni a chadwyni moleciwlaidd yn cynyddu graddfa'r anhrefn, yn cynyddu'r arwynebedd, ac yn cynyddu faint o arsugniad alcali. Fodd bynnag, o dan yr un amodau, mae amsugno alcali sglodion pren yn isel, ac mae'r gromlin yn newid mewn cyflwr cyfnewidiol. Gall fod yn gysylltiedig â chynnwys isel seliwlos mewn sglodion pren, sy'n cynnwys llawer iawn o lignin, sy'n rhwystro treiddiad alcohol, ac mae ganddo wrthwynebiad dŵr da ac ymwrthedd alcali.

2.3 Etherification

Ychwanegu catalydd 1% B, rheoli tymheredd adwaith gwahanol, a gwneud addasiad etherification gyda resin epocsi a ffibr alcali. Mae'r gweithgaredd adwaith etherification yn isel ar 80°C. Dim ond 28% yw cyfradd impio Cel, ac mae'r gweithgaredd etherification bron yn dyblu ar 110°C. O ystyried yr amodau adwaith fel toddydd, tymheredd yr adwaith yw 100°C, a'r amser adwaith yw 2.5h, a gall cyfradd impio Cel gyrraedd 41%. Yn ogystal, ar gam cychwynnol yr adwaith etherification (<1.0h), oherwydd yr adwaith heterogenaidd rhwng cellwlos alcali a resin epocsi, mae'r gyfradd impio yn isel. Gyda chynnydd gradd etherification Cel, mae'n troi'n adwaith homogenaidd yn raddol, felly mae'r adwaith Cynyddodd y gweithgaredd yn sydyn, a chynyddodd y gyfradd impio.

2.4 Perthynas rhwng cyfradd impio Cel a hydoddedd

Mae arbrofion wedi dangos, ar ôl impio resin epocsi â seliwlos alcali, y gellir gwella'n sylweddol y priodweddau ffisegol megis gludedd cynnyrch, adlyniad, ymwrthedd dŵr, a sefydlogrwydd thermol. Prawf hydoddedd Gall y cynnyrch â chyfradd impio Cel <40% gael ei hydoddi mewn alcohol-ester is, resin alkyd, resin asid polyacrylig, asid pimarig acrylig a resinau eraill. Mae gan resin Cel-Ep effaith hydoddi amlwg.

Ar y cyd â'r prawf ffilm cotio, mae gan y cyfuniadau â chyfradd impio o 32% ~ 42% yn gyffredinol well cydnawsedd, ac mae gan y cyfuniadau â chyfradd impio o <30% gydnawsedd gwael a sglein isel y ffilm cotio; mae'r gyfradd impio yn uwch na 42%, mae ymwrthedd dŵr berw, ymwrthedd alcohol, a gwrthiant toddyddion organig pegynol y ffilm cotio yn cael eu lleihau. Er mwyn gwella cydnawsedd deunydd a pherfformiad cotio, ychwanegodd yr awdur CAB yn ôl y fformiwla yn Nhabl 1 i'w solubileiddio a'i addasu ymhellach i hyrwyddo cydfodolaeth Cel-Ep a CAB. Mae'r cymysgedd yn ffurfio system homogenaidd fras. Mae trwch rhyngwyneb cyfansoddiad y cyfuniad yn tueddu i fod yn denau iawn ac yn ceisio bod mewn cyflwr nano-gelloedd.

2.5 Perthynas rhwng Cel-Cymhareb gyfuno ep/CAB a phriodweddau ffisegol

Gan ddefnyddio Cel-Ep i asio â CAB, mae canlyniadau'r prawf cotio yn dangos y gall asetad cellwlos wella'n sylweddol briodweddau cotio'r deunydd, yn enwedig y cyflymder sychu. Mae'n anodd sychu cydran pur Cel-Ep ar dymheredd ystafell. Ar ôl ychwanegu CAB, mae gan y ddau ddeunydd cyfatebolrwydd perfformiad amlwg.

2.6 Canfod sbectrwm FTIR

3. Casgliad

(1) Gall cellwlos cotwm chwyddo ar 80°C gyda > 18% alcali crynodedig a chyfres o ychwanegion, cynyddu'r tymheredd adwaith, ymestyn yr amser adwaith, cynyddu graddau chwyddo a diraddio nes ei fod yn gwbl hydrolyzed.

(2) Adwaith etherification, cymhareb porthiant molar Cel-Ep yw 2, tymheredd yr adwaith yw 100°C, yr amser yw 5h, y dos catalydd yw 1%, a gall y gyfradd impio etherification gyrraedd 32% ~ 42%.

(3) Addasiad cymysgu, pan fo cymhareb molar Cel-Ep:CAB = 3: 2, perfformiad y cynnyrch wedi'i syntheseiddio yn dda, ond ni ellir defnyddio Cel-Ep pur fel cotio, dim ond fel glud.