Αιθέρας κυτταρίνης σε εποξειδική ρητίνη

Τα υπολείμματα βαμβακιού και πριονιδιού χρησιμοποιούνται ως πρώτες ύλες και υδρολύονται σε αλκάλιααιθέρας κυτταρίνηςυπό τη δράση 18% αλκαλίου και μιας σειράς πρόσθετων. Στη συνέχεια χρησιμοποιήστε εποξική ρητίνη για εμβολιασμό, η μοριακή αναλογία εποξειδικής ρητίνης και αλκαλικής ίνας είναι 0,5:1,0, η θερμοκρασία αντίδρασης είναι 100°C, ο χρόνος αντίδρασης είναι 5,0 ώρες, η δόση του καταλύτη είναι 1%, και ο ρυθμός εμβολιασμού αιθεροποίησης είναι 32%. Ο λαμβανόμενος αιθέρας εποξειδικής κυτταρίνης αναμιγνύεται με 0,6 mol Cel-Ep και 0,4 mol CAB για να συντεθεί ένα νέο προϊόν επικάλυψης με καλή απόδοση. Η δομή του προϊόντος επιβεβαιώθηκε με IR.

Λέξεις κλειδιά:αιθέρας κυτταρίνης; σύνθεση; ΤΑΞΙ; ιδιότητες επίστρωσης

Κυτταρίνη αιθέρας είναι ένα φυσικό πολυμερές, το οποίο σχηματίζεται με συμπύκνωση τουβ-γλυκόζη. Η κυτταρίνη έχει υψηλό βαθμό πολυμερισμού, καλό βαθμό προσανατολισμού και καλή χημική σταθερότητα. Μπορεί να ληφθεί με χημική επεξεργασία κυτταρίνης (εστεροποίηση ή αιθεροποίηση). Μια σειρά παραγώγων κυτταρίνης, αυτά τα προϊόντα χρησιμοποιούνται ευρέως σε πλαστικά, βιοδιασπώμενα κουτιά μεσημεριανού γεύματος, επικαλύψεις αυτοκινήτων υψηλής ποιότητας, ανταλλακτικά αυτοκινήτων, μελάνια εκτύπωσης, κόλλες κ.λπ. Επί του παρόντος, νέες τροποποιημένες ποικιλίες κυτταρίνης εμφανίζονται συνεχώς και τα πεδία εφαρμογής είναι επεκτείνεται συνεχώς, διαμορφώνοντας σταδιακά ένα σύστημα βιομηχανίας ινών. Αυτό το θέμα είναι η χρήση πριονιδιών ή απορριμμάτων βαμβακιού για υδρόλυση σε κοντές ίνες με αλισίβα και στη συνέχεια εμβολιάζονται χημικά και τροποποιούνται για να σχηματιστεί ένας νέος τύπος επίστρωσης που δεν έχει αναφερθεί στο έγγραφο.

1. Πειραματιστείτε

1.1 Αντιδραστήρια και όργανα

Απόβλητα βαμβακιού (πλυμένα και στεγνωμένα), NaOH, 1,4-βουτανοδιόλη, μεθανόλη, θειουρία, ουρία, εποξική ρητίνη, οξικός ανυδρίτης, βουτυρικό οξύ, τριχλωροαιθάνιο, μυρμηκικό οξύ, γλυοξάλη, τολουόλιο, CAB κ.λπ. (Η καθαρότητα είναι βαθμού CP) . Το υπέρυθρο φασματόμετρο Magna-IR 550 που παρήχθη από την Nicolet Company των Ηνωμένων Πολιτειών χρησιμοποιήθηκε για την παρασκευή των δειγμάτων με επίστρωση τετραϋδροφουρανίου διαλύτη. Ιξωδόμετρο Tu-4, αυτοελεγχόμενος βραστήρας ηλεκτρικής αντίδρασης ανάδευσης σταθερής θερμοκρασίας τύπου FVXD3-1, που παράγεται από το Weihai Xiangwei Chemical Machinery Factory. περιστροφικό ιξωδόμετρο NDJ-7, τύπου Z-10MP5, που παράγεται από το Shanghai Tianping Instrument Factory. Το μοριακό βάρος μετράται με το ιξώδες Ubbelohde. Η προετοιμασία και η δοκιμή της μεμβράνης βαφής θα πραγματοποιηθούν σύμφωνα με το εθνικό πρότυπο GB-79.

1.2 Αρχή αντίδρασης

1.3 Σύνθεση

Σύνθεση εποξειδικής κυτταρίνης: Προσθέστε 100 γραμμάρια τεμαχισμένης ίνας βαμβακιού σε αντιδραστήρα αυτοελεγχόμενης ηλεκτρικής ανάδευσης σταθερής θερμοκρασίας, προσθέστε ένα οξειδωτικό και αντιδράστε για 10 λεπτά, στη συνέχεια προσθέστε οινόπνευμα και αλκάλιο για να φτιάξετε αλυσίβα με συγκέντρωση 18%. Προσθέστε επιταχυντές Α, Β κ.λπ. για εμποτισμό. Αντιδράστε σε μια ορισμένη θερμοκρασία υπό κενό για 12 ώρες, διηθήστε, στεγνώστε και ζυγίστε 50 g αλκαλοποιημένης κυτταρίνης, προσθέστε ανάμεικτο διαλύτη για να γίνει πολτός, προσθέστε καταλύτη και εποξική ρητίνη με ειδικό μοριακό βάρος, θερμάνετε μέχρι 90~110℃για αντίδραση αιθεροποίησης 4,0~ 6,0h μέχρι να αναμειχθούν τα αντιδρώντα. Προσθέστε μυρμηκικό οξύ για να εξουδετερωθεί και να αφαιρεθεί η περίσσεια αλκαλίων, διαχωρίστε το υδατικό διάλυμα και τον διαλύτη, πλύνετε με 80℃ζεστό νερό για να αφαιρέσετε το αλάτι νατρίου και στεγνώστε για μελλοντική χρήση. Το εγγενές ιξώδες μετρήθηκε με ένα ιξωδόμετρο Ubbelohde και το μέσο μοριακό βάρος ιξώδους υπολογίστηκε σύμφωνα με τη βιβλιογραφία.

Η οξική βουτυλική κυτταρίνη παρασκευάζεται σύμφωνα με τη μέθοδο της βιβλιογραφίας, ζυγίζονται 57,2 g εξευγενισμένου βαμβακιού, προσθέτονται 55 g οξικού ανυδρίτη, 79 g βουτυρικού οξέος, 9,5 g οξικού μαγνησίου, 5,1 g θειικού οξέος, χρησιμοποιείται οξικός βουτυλεστέρας ως διαλύτης και αντιδρά μια ορισμένη θερμοκρασία μέχρι να προσδιοριστεί, εξουδετερώνεται με προσθήκη οξικού νατρίου, καθιζάνει, φιλτράρεται, πλένεται, φιλτράρεται και ξηραίνεται για μελλοντική χρήση. Πάρτε το Cel-Ep, προσθέστε την κατάλληλη ποσότητα CAB και ειδικό μικτό διαλύτη, θερμάνετε και ανακατέψτε για 0,5 ώρα για να σχηματιστεί ένα ομοιόμορφο παχύρρευστο υγρό και η προετοιμασία του φιλμ επικάλυψης και η δοκιμή απόδοσης ακολουθούν τη μέθοδο GB-79.

Προσδιορισμός του βαθμού εστεροποίησης της οξικής κυτταρίνης: διαλύουμε πρώτα την οξική κυτταρίνη σε διμεθυλοσουλφοξείδιο, προσθέτουμε μια μετρημένη ποσότητα διαλύματος αλκαλίου για θέρμανση και υδρόλυση και τιτλοδοτούμε το υδρολυμένο διάλυμα με πρότυπο διάλυμα NaOH για να υπολογιστεί η συνολική κατανάλωση αλκαλίου. Προσδιορισμός της περιεκτικότητας σε νερό: Τοποθετήστε το δείγμα σε φούρνο στους 100~105°C για να στεγνώσει για 0,2h, ζυγίστε και υπολογίστε την απορρόφηση νερού μετά την ψύξη. Προσδιορισμός της απορρόφησης αλκαλίων: ζυγίστε ένα ποσοτικό δείγμα, διαλύστε το σε ζεστό νερό, προσθέστε δείκτη ιώδους μεθυλίου και στη συνέχεια τιτλοποιήστε με 0,05mol/L H2SO4. Προσδιορισμός του βαθμού διαστολής: Ζυγίστε 50 g δείγματος, συνθλίψτε το και βάλτε το σε βαθμονομημένο σωλήνα, διαβάστε τον όγκο μετά την ηλεκτρική δόνηση και συγκρίνετε τον με τον όγκο της σκόνης μη αλκαλικής κυτταρίνης για να υπολογίσετε τον βαθμό διαστολής.

2. Αποτελέσματα και συζήτηση

2.1 Η σχέση μεταξύ συγκέντρωσης αλκαλίων και βαθμού διόγκωσης κυτταρίνης

Η αντίδραση της κυτταρίνης με μια ορισμένη συγκέντρωση διαλύματος NaOH μπορεί να καταστρέψει την κανονική και τακτική κρυστάλλωση της κυτταρίνης και να κάνει την κυτταρίνη να διογκωθεί. Και στην αλισίβα συμβαίνουν διάφορες υποβαθμίσεις, μειώνοντας τον βαθμό πολυμερισμού. Τα πειράματα δείχνουν ότι ο βαθμός διόγκωσης της κυτταρίνης και η ποσότητα της δέσμευσης ή της προσρόφησης αλκαλίων αυξάνονται με τη συγκέντρωση του αλκαλίου. Ο βαθμός υδρόλυσης αυξάνεται με την αύξηση της θερμοκρασίας. Όταν η συγκέντρωση των αλκαλίων φτάσει στο 20%, ο βαθμός υδρόλυσης είναι 6,8% σε t=100°ΝΤΟ; ο βαθμός υδρόλυσης είναι 14% σε t=135°Γ. Ταυτόχρονα, το πείραμα δείχνει ότι όταν το αλκάλιο είναι πάνω από 30%, ο βαθμός υδρόλυσης της κοπής της αλυσίδας της κυτταρίνης μειώνεται σημαντικά. Όταν η συγκέντρωση του αλκαλίου φτάσει στο 18%, η ικανότητα προσρόφησης και ο βαθμός διόγκωσης του νερού είναι ο μέγιστος, η συγκέντρωση συνεχίζει να αυξάνεται, πέφτει απότομα σε ένα οροπέδιο και μετά αλλάζει σταθερά. Ταυτόχρονα, αυτή η αλλαγή είναι αρκετά ευαίσθητη στην επίδραση της θερμοκρασίας. Κάτω από την ίδια συγκέντρωση αλκαλίου, όταν η θερμοκρασία είναι χαμηλή (<20°Γ), ο βαθμός διόγκωσης της κυτταρίνης είναι μεγάλος και η ποσότητα προσρόφησης νερού είναι μεγάλη. σε υψηλή θερμοκρασία, ο βαθμός διόγκωσης και η ποσότητα προσρόφησης νερού είναι σημαντικά. περιορίζω.

Οι αλκαλικές ίνες με διαφορετική περιεκτικότητα σε νερό και αλκάλια προσδιορίστηκαν με τη μέθοδο ανάλυσης περίθλασης ακτίνων Χ σύμφωνα με τη βιβλιογραφία. Στην πραγματική λειτουργία, 18%~20% αλισίβα χρησιμοποιείται για τον έλεγχο μιας συγκεκριμένης θερμοκρασίας αντίδρασης για την αύξηση του βαθμού διόγκωσης της κυτταρίνης. Τα πειράματα δείχνουν ότι η κυτταρίνη που αντιδρά με θέρμανση για 6~12 ώρες μπορεί να διαλυθεί σε πολικούς διαλύτες. Με βάση αυτό το γεγονός, ο συγγραφέας πιστεύει ότι η διαλυτότητα της κυτταρίνης παίζει καθοριστικό ρόλο στον βαθμό καταστροφής του δεσμού υδρογόνου μεταξύ των μορίων κυτταρίνης στο κρυσταλλικό τμήμα, ακολουθούμενη από τον βαθμό καταστροφής του δεσμού υδρογόνου των ενδομοριακών ομάδων γλυκόζης C3-C2. Όσο μεγαλύτερος είναι ο βαθμός καταστροφής του δεσμού υδρογόνου, τόσο μεγαλύτερος είναι ο βαθμός διόγκωσης της αλκαλικής ίνας και ο δεσμός υδρογόνου καταστρέφεται πλήρως και το τελικό υδρόλυμα είναι μια υδατοδιαλυτή ουσία.

2.2 Επίδραση επιταχυντή

Η προσθήκη αλκοόλης υψηλού σημείου βρασμού κατά την αλκαλοποίηση της κυτταρίνης μπορεί να αυξήσει τη θερμοκρασία της αντίδρασης και η προσθήκη μικρής ποσότητας προωθητικού όπως κατώτερη αλκοόλη και θειουρία (ή ουρία) μπορεί να προωθήσει σημαντικά τη διείσδυση και τη διόγκωση της κυτταρίνης. Καθώς η συγκέντρωση της αλκοόλης αυξάνεται, η απορρόφηση των αλκαλίων της κυτταρίνης αυξάνεται και υπάρχει ένα ξαφνικό σημείο αλλαγής όταν η συγκέντρωση είναι 20%, που μπορεί να είναι ότι η μονολειτουργική αλκοόλη διεισδύει στα μόρια της κυτταρίνης για να σχηματίσει δεσμούς υδρογόνου με την κυτταρίνη, αποτρέποντας την κυτταρίνη μόρια Οι δεσμοί υδρογόνου μεταξύ αλυσίδων και μοριακών αλυσίδων αυξάνουν τον βαθμό διαταραχής, αυξάνουν την επιφάνεια και αυξάνουν την ποσότητα της αλκαλικής προσρόφησης. Ωστόσο, υπό τις ίδιες συνθήκες, η απορρόφηση αλκαλίων των ροκανιδιών είναι χαμηλή και η καμπύλη αλλάζει σε κυμαινόμενη κατάσταση. Μπορεί να σχετίζεται με τη χαμηλή περιεκτικότητα σε κυτταρίνη στα ροκανίδια, η οποία περιέχει μεγάλη ποσότητα λιγνίνης, η οποία εμποδίζει τη διείσδυση του αλκοόλ και έχει καλή αντοχή στο νερό και στα αλκάλια.

2.3 Αιθεροποίηση

Προσθέστε 1% καταλύτη Β, ελέγξτε τις διαφορετικές θερμοκρασίες αντίδρασης και πραγματοποιήστε τροποποίηση αιθεροποίησης με εποξική ρητίνη και αλκαλικές ίνες. Η δραστικότητα αντίδρασης αιθεροποίησης είναι χαμηλή στους 80°C°Γ. Ο ρυθμός εμβολιασμού του Cel είναι μόνο 28%, και η δραστηριότητα αιθεροποίησης σχεδόν διπλασιάζεται στο 110°Γ. Λαμβάνοντας υπόψη τις συνθήκες αντίδρασης όπως ο διαλύτης, η θερμοκρασία της αντίδρασης είναι 100°C°C, και ο χρόνος αντίδρασης είναι 2,5 ώρες και ο ρυθμός εμβολιασμού του Cel μπορεί να φτάσει το 41%. Επιπλέον, στο αρχικό στάδιο της αντίδρασης αιθεροποίησης (<1,0h), λόγω της ετερογενούς αντίδρασης μεταξύ αλκαλικής κυτταρίνης και εποξειδικής ρητίνης, ο ρυθμός εμβολιασμού είναι χαμηλός. Με την αύξηση του βαθμού αιθεροποίησης Cel, μετατρέπεται σταδιακά σε ομοιογενή αντίδραση, έτσι η αντίδραση Η δραστηριότητα αυξήθηκε απότομα και ο ρυθμός εμβολιασμού αυξήθηκε.

2.4 Σχέση μεταξύ του ρυθμού μοσχεύματος Cel και της διαλυτότητας

Πειράματα έδειξαν ότι μετά τον εμβολιασμό εποξειδικής ρητίνης με αλκαλική κυτταρίνη, οι φυσικές ιδιότητες όπως το ιξώδες του προϊόντος, η πρόσφυση, η αντοχή στο νερό και η θερμική σταθερότητα μπορούν να βελτιωθούν σημαντικά. Δοκιμή διαλυτότητας Το προϊόν με ρυθμό εμβολιασμού Cel <40% μπορεί να διαλυθεί σε ρητίνες κατώτερου αλκοολικού εστέρα, αλκυδική ρητίνη, ρητίνη πολυακρυλικού οξέος, ακρυλικό πιμαρικό οξύ και άλλες ρητίνες. Η ρητίνη Cel-Ep έχει προφανές διαλυτοποιητικό αποτέλεσμα.

Σε συνδυασμό με τη δοκιμή μεμβράνης επικάλυψης, τα μείγματα με ρυθμό εμβολιασμού 32%~42% έχουν γενικά καλύτερη συμβατότητα και τα μείγματα με ποσοστό εμβολιασμού <30% έχουν κακή συμβατότητα και χαμηλή στιλπνότητα του φιλμ επικάλυψης. ο ρυθμός εμβολιασμού είναι υψηλότερος από 42%, η αντίσταση στο βραστό νερό, η αντίσταση στην αλκοόλη και η αντίσταση στον πολικό οργανικό διαλύτη του φιλμ επικάλυψης μειώνονται. Προκειμένου να βελτιωθεί η συμβατότητα του υλικού και η απόδοση της επίστρωσης, ο συγγραφέας πρόσθεσε CAB σύμφωνα με τον τύπο στον Πίνακα 1 για περαιτέρω διαλυτοποίηση και τροποποίηση για την προώθηση της συνύπαρξης Cel-Ep και CAB. Το μείγμα σχηματίζει ένα κατά προσέγγιση ομοιογενές σύστημα. Το πάχος της διεπαφής σύνθεσης του μείγματος τείνει να είναι πολύ λεπτό και προσπαθεί να βρίσκεται στην κατάσταση των νανο-κυττάρων.

2.5 Σχέση μεταξύ Cel—Αναλογία ανάμειξης Ep/CAB και φυσικές ιδιότητες

Χρησιμοποιώντας το Cel-Ep για την ανάμειξη με το CAB, τα αποτελέσματα της δοκιμής επίστρωσης δείχνουν ότι η οξική κυτταρίνη μπορεί να βελτιώσει σημαντικά τις ιδιότητες επίστρωσης του υλικού, ιδιαίτερα την ταχύτητα ξήρανσης. Το καθαρό συστατικό του Cel-Ep είναι δύσκολο να στεγνώσει σε θερμοκρασία δωματίου. Μετά την προσθήκη CAB, τα δύο υλικά έχουν προφανή συμπληρωματικότητα απόδοσης.

2.6 Ανίχνευση φάσματος FTIR

3. Συμπέρασμα

(1) Η κυτταρίνη βαμβακιού μπορεί να διογκωθεί στους 80°C με >18% συμπυκνωμένο αλκάλιο και μια σειρά από πρόσθετα, αυξάνουν τη θερμοκρασία αντίδρασης, παρατείνουν το χρόνο αντίδρασης, αυξάνουν τον βαθμό διόγκωσης και αποικοδόμησης μέχρι να υδρολυθεί πλήρως.

(2) Αντίδραση αιθεροποίησης, η μοριακή αναλογία τροφοδοσίας Cel-Ep είναι 2, η θερμοκρασία αντίδρασης είναι 100°C, ο χρόνος είναι 5 ώρες, η δόση του καταλύτη είναι 1%, και ο ρυθμός εμβολιασμού αιθεροποίησης μπορεί να φτάσει το 32%~42%.

(3) Τροποποίηση ανάμειξης, όταν η μοριακή αναλογία Cel-Ep:CAB=3:2, η απόδοση του συντιθέμενου προϊόντος είναι καλή, αλλά το καθαρό Cel-Ep δεν μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως επίστρωση, μόνο ως κόλλα.