Celluloseether på epoxyharpiks

Affald af bomuld og savsmuld bruges som råmateriale og hydrolyseres til alkalicelluloseetherunder påvirkning af 18% alkali og en række tilsætningsstoffer. Brug derefter epoxyharpiks til podning, molforholdet mellem epoxyharpiks og alkalifiber er 0,5:1,0, reaktionstemperaturen er 100°C, reaktionstiden er 5,0 timer, katalysatordoseringen er 1%, og etherificeringspodningshastigheden er 32%. Den opnåede epoxycelluloseether blandes med 0,6 mol Cel-Ep og 0,4 mol CAB for at syntetisere et nyt belægningsprodukt med god ydeevne. Produktstrukturen blev bekræftet med IR.

Nøgleord:cellulose ether; syntese; CAB; belægningsegenskaber

Cellulose ether er en naturlig polymer, som dannes ved kondensering afβ-glukose. Cellulose har en høj grad af polymerisation, en god grad af orientering og god kemisk stabilitet. Det kan opnås ved kemisk behandling af cellulose (esterificering eller etherificering). En serie af cellulosederivater, disse produkter er meget udbredt i plast, biologisk nedbrydelige madkasser, high-end automotive belægninger, bildele, trykfarver, klæbemidler osv. På nuværende tidspunkt dukker der konstant nye modificerede cellulosevarianter op, og anvendelsesområderne er konstant ekspanderende og danner gradvist et fiberindustrisystem. Dette emne er at bruge savsmuld eller affald af bomuld til at blive hydrolyseret til korte fibre af lud og derefter kemisk podet og modificeret for at danne en ny type belægning, som ikke er blevet rapporteret i dokumentet.

1. Eksperiment

1.1 Reagenser og instrumenter

Affald af bomuld (vasket og tørret), NaOH, 1,4-butandiol, methanol, thiourinstof, urinstof, epoxyharpiks, eddikesyreanhydrid, smørsyre, trichlorethan, myresyre, glyoxal, toluen, CAB osv. (Renhed er CP-kvalitet) . Magna-IR 550 infrarøde spektrometer fremstillet af Nicolet Company i USA blev brugt til at fremstille prøverne ved opløsningsmiddel-tetrahydrofurancoating. Tu-4 viskosimeter, FVXD3-1 type konstant temperatur selvkontrolleret elektrisk omrøring reaktionskedel, produceret af Weihai Xiangwei Chemical Machinery Factory; rotationsviskosimeter NDJ-7, Z-10MP5 type, produceret af Shanghai Tianping Instrument Factory; molekylvægt er målt ved Ubbelohde-viskositet; Forberedelse og afprøvning af malingsfilmen skal udføres i overensstemmelse med den nationale standard GB-79.

1.2 Reaktionsprincip

1.3 Syntese

Syntese af epoxycellulose: Tilsæt 100 g hakket bomuldsfiber til en selvkontrolleret elektrisk omrøringsreaktor med konstant temperatur, tilsæt et oxidationsmiddel og reaktion i 10 minutter, tilsæt derefter alkohol og alkali for at lave en lud med en koncentration på 18%. Tilføj acceleratorer A, B osv. til imprægnering. Reager ved en bestemt temperatur under vakuum i 12 timer, filtrer, tør og vej 50 g alkaliseret cellulose, tilsæt blandet opløsningsmiddel for at lave en opslæmning, tilsæt katalysator og epoxyharpiks med specifik molekylvægt, varm op til 90~110℃til etherificeringsreaktion 4,0 ~ 6,0 timer, indtil reaktanterne er blandbare. Tilsæt myresyre for at neutralisere og fjerne overskydende alkali, adskil den vandige opløsning og opløsningsmidlet, vask med 80°C℃varmt vand for at fjerne natriumsalt, og tør til senere brug. Den indre viskositet blev målt med et Ubbelohde-viskosimeter, og den viskositetsgennemsnitlige molekylvægt blev beregnet i henhold til litteraturen.

Acetatbutylcellulose fremstilles efter litteraturmetoden, vej 57,2 g raffineret bomuld, tilsæt 55 g eddikesyreanhydrid, 79 g smørsyre, 9,5 g magnesiumacetat, 5,1 g svovlsyre, brug butylacetat som opløsningsmiddel, og omsæt kl. en vis temperatur indtil kvalificeret, neutraliseret ved tilsætning af natriumacetat, udfældet, filtreret, vasket, filtreret og tørret til senere brug. Tag Cel-Ep, tilsæt passende mængde CAB og specifikt blandet opløsningsmiddel, opvarm og omrør i 0,5 time for at danne en ensartet tyk væske, og belægningsfilmforberedelsen og ydeevnetesten følger GB-79-metoden.

Bestemmelse af esterificeringsgraden af ​​celluloseacetat: Opløs først celluloseacetat i dimethylsulfoxid, tilsæt en afmålt mængde alkaliopløsning til opvarmning og hydrolysering, og titrér den hydrolyserede opløsning med NaOH-standardopløsning for at beregne det samlede forbrug af alkali. Bestemmelse af vandindhold: Anbring prøven i en ovn ved 100~105°C til tørring i 0,2 timer, vej og beregn vandabsorptionen efter afkøling. Bestemmelse af alkaliabsorption: vej en kvantitativ prøve, opløs den i varmt vand, tilsæt methylviolet indikator og titrér derefter med 0,05 mol/L H2SO4. Bestemmelse af ekspansionsgrad: Vej 50 g prøve, knus den og kom den i et gradueret rør, aflæs volumenet efter elektrisk vibration, og sammenlign det med volumenet af ualkaliseret cellulosepulver for at beregne ekspansionsgraden.

2. Resultater og diskussion

2.1 Forholdet mellem alkalikoncentration og celluloseopsvulmningsgrad

Reaktionen af ​​cellulose med en vis koncentration af NaOH-opløsning kan ødelægge den regelmæssige og ordnede krystallisation af cellulose og få cellulosen til at svulme. Og forskellige nedbrydninger forekommer i lud, hvilket reducerer graden af ​​polymerisation. Forsøg viser, at graden af ​​kvældning af cellulose og mængden af ​​alkalibinding eller adsorption stiger med koncentrationen af ​​alkali. Graden af ​​hydrolyse stiger med stigningen i temperaturen. Når alkalikoncentrationen når 20%, er hydrolysegraden 6,8% ved t=100°C; hydrolysegraden er 14 % ved t=135°C. Samtidig viser forsøget, at når alkaliet er mere end 30%, reduceres hydrolysegraden af ​​cellulosekædespaltning betydeligt. Når alkalikoncentrationen når 18%, er adsorptionskapaciteten og kvældningsgraden af ​​vand maksimalt, koncentrationen fortsætter med at stige, falder kraftigt til et plateau og ændrer sig derefter støt. Samtidig er denne ændring ret følsom over for temperaturens indflydelse. Under samme alkalikoncentration, når temperaturen er lav (<20°C), kvældningsgraden af ​​cellulose er stor, og adsorptionsmængden af ​​vand er stor; ved høj temperatur er kvældningsgraden og vandadsorptionsmængden signifikant. reducere.

Alkalifibre med forskelligt vandindhold og alkaliindhold blev bestemt ved røntgendiffraktionsanalysemetode ifølge litteraturen. I faktisk drift bruges 18% ~ 20% lud til at kontrollere en vis reaktionstemperatur for at øge kvældningsgraden af ​​cellulose. Eksperimenter viser, at cellulosen reageret ved opvarmning i 6~12 timer kan opløses i polære opløsningsmidler. Baseret på denne kendsgerning mener forfatteren, at opløseligheden af ​​cellulose spiller en afgørende rolle i graden af ​​hydrogenbindingsdestruktion mellem cellulosemolekyler i det krystallinske segment, efterfulgt af graden af ​​hydrogenbindingsdestruktion af intramolekylære glucosegrupper C3-C2. Jo større grad af hydrogenbindingsnedbrydning, jo større er kvældningsgraden af ​​alkalifiberen, og hydrogenbindingen er fuldstændig ødelagt, og det endelige hydrolysat er et vandopløseligt stof.

2.2 Effekt af accelerator

Tilsætning af alkohol med højt kogepunkt under cellulosealkalisering kan øge reaktionstemperaturen, og tilsætning af en lille mængde drivmiddel såsom lavere alkohol og thiourinstof (eller urinstof) kan i høj grad fremme indtrængning og kvældning af cellulose. Efterhånden som koncentrationen af ​​alkohol stiger, øges alkalioptagelsen af ​​cellulose, og der sker et pludseligt ændringspunkt, når koncentrationen er 20 %, hvilket kan være, at den monofunktionelle alkohol trænger ind i cellulosemolekylerne og danner hydrogenbindinger med cellulose, hvilket forhindrer cellulosen. molekyler Hydrogenbindingerne mellem kæder og molekylære kæder øger graden af ​​uorden, øger overfladearealet og øger mængden af ​​alkaliadsorption. Under de samme forhold er alkalioptagelsen af ​​træflis lav, og kurven ændrer sig i en svingende tilstand. Det kan hænge sammen med det lave indhold af cellulose i træflis, som indeholder en stor mængde lignin, som hæmmer indtrængning af alkohol, og som har god vandbestandighed og alkalibestandighed.

2.3 Æterificering

Tilsæt 1% B-katalysator, kontroller forskellige reaktionstemperaturer, og udfør etherificeringsmodifikation med epoxyharpiks og alkalifiber. Foretringsreaktionsaktiviteten er lav ved 80°C. Podningshastigheden af ​​Cel er kun 28%, og etherificeringsaktiviteten er næsten fordoblet ved 110°C. I betragtning af reaktionsbetingelserne, såsom opløsningsmiddel, er reaktionstemperaturen 100°C, og reaktionstiden er 2,5 timer, og podningshastigheden af ​​Cel kan nå 41%. På grund af den heterogene reaktion mellem alkalicellulose og epoxyharpiks er podningshastigheden desuden lav i det indledende trin af etherificeringsreaktionen (<1,0 time). Med stigningen af ​​Cel etherification grad, bliver det gradvist til en homogen reaktion, så reaktionen. Aktiviteten steg kraftigt, og podningshastigheden steg.

2.4 Forholdet mellem Cel podningshastighed og opløselighed

Eksperimenter har vist, at efter podning af epoxyharpiks med alkalicellulose kan de fysiske egenskaber såsom produktviskositet, adhæsion, vandbestandighed og termisk stabilitet forbedres væsentligt. Opløselighedstest Produktet med Cel-podningsgrad <40% kan opløses i lavere alkohol-ester, alkydharpiks, polyacrylsyreharpiks, akrylpimarsyre og andre harpikser. Cel-Ep harpiks har en tydelig solubiliserende effekt.

Kombineret med belægningsfilmtesten har blandingerne med en podningshastighed på 32%~42% generelt bedre kompatibilitet, og blandingerne med en podehastighed på <30% har dårlig kompatibilitet og lav glans af belægningsfilmen; podningshastigheden er højere end 42 %, belægningsfilmens modstandsdygtighed over for kogende vand, alkoholresistens og polær organisk opløsningsmiddelresistens reduceres. For at forbedre materialekompatibiliteten og belægningsydelsen tilføjede forfatteren CAB i henhold til formlen i tabel 1 for yderligere at opløse og modificere for at fremme sameksistensen af ​​Cel-Ep og CAB. Blandingen danner et omtrentligt homogent system. Sammensætningens grænsefladetykkelse af blandingen har en tendens til at være meget tynd og forsøge at være i tilstanden af ​​nanoceller.

2.5 Forholdet mellem Cel—Ep/CAB blandingsforhold og fysiske egenskaber

Ved at bruge Cel-Ep til at blande med CAB viser belægningstestresultaterne, at celluloseacetat kan forbedre materialets belægningsegenskaber væsentligt, især tørrehastigheden. Den rene komponent i Cel-Ep er svær at tørre ved stuetemperatur. Efter tilføjelse af CAB har de to materialer indlysende ydelseskomplementaritet.

2.6 FTIR-spektrumdetektion

3. Konklusion

(1) Bomuldscellulose kan svulme ved 80°C med >18% koncentreret alkali og en række additiver, øge reaktionstemperaturen, forlænge reaktionstiden, øge graden af ​​kvældning og nedbrydning, indtil det er fuldstændigt hydrolyseret.

(2) Etherificeringsreaktion, Cel-Ep molært fødeforhold er 2, reaktionstemperaturen er 100°C, tiden er 5 timer, katalysatordoseringen er 1%, og etherificeringspodningshastigheden kan nå 32% ~ 42%.

(3) Blandingsmodifikation, når molforholdet Cel-Ep:CAB = 3:2, er ydeevnen af ​​det syntetiserede produkt god, men ren Cel-Ep kan ikke bruges som belægning, kun som klæbemiddel.