Zelulosa Ether Epoxi Erretxina gainean

Hondakin kotoia eta zerrautsa lehengai gisa erabiltzen dira, eta alkali bihurtzen dira hidrolizatzenzelulosa-eter% 18 alkaliaren eta gehigarri batzuen eraginpean. Ondoren, erabili epoxi erretxina txertatzeko, epoxi erretxina eta zuntz alkalinoaren erlazio molarra 0,5: 1,0 da, erreakzio tenperatura 100 da.°C, erreakzio-denbora 5,0 ordukoa da, katalizatzailearen dosia % 1ekoa da eta eterifikazioaren txertatze-tasa % 32koa da. Lortutako epoxi zelulosa-eter 0,6 mol Cel-Ep eta 0,4 mol CAB nahasten da errendimendu ona duen estaldura-produktu berri bat sintetizatzeko. Produktuaren egitura IR bidez baieztatu zen.

Hitz gakoak:zelulosa eter; sintesia; CAB; estalduraren propietateak

Zelulosa eterrera polimero naturala da, kondentsazioaz sortzen denaβ-glukosa. Zelulosa polimerizazio maila handia, orientazio maila ona eta egonkortasun kimiko ona ditu. Zelulosa kimikoki tratatuz lor daiteke (esterifikazioa edo eterifikazioa). Zelulosa deribatu sorta bat, produktu hauek oso erabiliak dira plastikoetan, bazkari-kaxa biodegradagarrietan, automobilgintzako goi-mailako estalduretan, auto-piezetan, inprimatzeko tintan, itsasgarrietan, etab. Gaur egun, eraldatutako zelulosa barietate berriak etengabe sortzen ari dira, eta aplikazio-eremuak dira. etengabe hedatuz, pixkanaka zuntz industria sistema osatuz. Gai hau zerrautsa edo kotoia hondakina erabiltzea da, lejak bidez zuntz laburretara hidrolizatzeko, eta, ondoren, kimikoki txertatu eta aldatzeko dokumentuan jakinarazi ez den estaldura mota berri bat osatzeko.

1. Esperimentatu

1.1 Erreaktiboak eta tresnak

Hondakin kotoia (garbitu eta lehortu), NaOH, 1,4-butanodiola, metanola, tiourea, urea, erretxina epoxi, anhidrido azetikoa, azido butirikoa, trikloroetanoa, azido formikoa, glioxal, toluenoa, CAB, etab. (Apurtasuna CP kalifikazioa da) . Estatu Batuetako Nicolet konpainiak ekoitzitako Magna-IR 550 infragorri espektrometroa erabili zen laginak disolbatzaile tetrahidrofuranoaren estalduraz prestatzeko. Tu-4 biskosimetroa, FVXD3-1 motako tenperatura konstanteko autokontrolatutako nahaste elektrikoaren erreakzio-kaldera, Weihai Xiangwei Chemical Machinery Factory-k ekoitzitakoa; biskosimetro birakaria NDJ-7, Z-10MP5 motakoa, Shanghai Tianping Instrument Factory-k ekoitzitakoa; pisu molekularra Ubbelohde biskositatearen arabera neurtzen da; Pintura-filmaren prestaketa eta proba GB-79 estandar nazionalaren arabera egingo dira.

1.2 Erreakzio-printzipioa

1.3 Sintesia

Epoxi-zelulosaren sintesia: Gehitu 100g kotoi-zuntz txikitua tenperatura konstantean kontrolatutako autokontrolatutako irabiagailu elektrikoko erreaktore batean, gehitu oxidatzaile bat eta erreakzionatu 10 minutuz, ondoren alkohola eta alkalia gehitu %18ko kontzentrazioa duen lixiba bat egiteko. Inpregnaziorako A, B eta abar azeleragailuak gehitu. Erreakzionatu tenperatura jakin batean hutsean 12 orduz, iragazi, lehortu eta pisatu 50 g zelulosa alkalizatu, gehitu disolbatzaile mistoa minda bat egiteko, gehitu katalizatzailea eta epoxi erretxina pisu molekular espezifikoarekin, berotu 90 ~ 110 arte.℃eterifikazio-erreakziorako 4,0~ 6,0h erreaktiboak nahastu arte. Gehitu azido formikoa neutralizatzeko eta gehiegizko alkalia kentzeko, bereizi ur-disoluzioa eta disolbatzailea, garbitu 80.℃ur beroa sodio gatza kentzeko, eta lehortu gero erabiltzeko. Berezko biskositatea Ubbelohde biskosimetro batekin neurtu zen eta biskositatearen batez besteko pisu molekularra kalkulatu zen literaturaren arabera.

Azetato butil zelulosa literatura metodoaren arabera prestatzen da, 57,2 g kotoi findu pisatu, 55 g anhidrido azetiko, 79 g azido butirriko, 9,5 g magnesio azetato, 5,1 g azido sulfuriko, erabili butilo azetato disolbatzaile gisa eta erreakzionatu. tenperatura jakin bat sailkatu arte, sodio azetatoa gehituz neutralizatu, hauspeatu, iragazi, garbitu, iragazi eta lehortu geroago erabiltzeko. Hartu Cel-Ep, gehitu CAB kopuru egokia eta disolbatzaile misto espezifikoa, berotu eta irabiatu 0,5 orduz likido lodi uniforme bat osatzeko, eta estaldura-filmaren prestaketa eta errendimendu-probak GB-79 metodoa jarraitzen dute.

Zelulosa azetatoaren esterifikazio-maila zehaztea: lehenik eta behin zelulosa azetatoa dimetilsulfoxidoan disolbatu, neurtutako disoluzio alkalino-kantitate bat gehitu berotzeko eta hidrolizatzeko, eta hidrolizatutako soluzioa NaOH soluzio estandarrarekin titulatu alkaliaren kontsumo osoa kalkulatzeko. Ur-edukiaren zehaztapena: Jarri lagina 100~105 tenperaturan labean°C 0,2 orduz lehortu, pisatu eta kalkulatu ur-xurgapena hoztu ondoren. Alkalino-xurgapena zehaztea: lagin kuantitatibo bat pisatu, ur beroan disolbatu, metil bioleta adierazlea gehitu eta, ondoren, 0,05mol/L H2SO4-rekin titulatu. Hedapen-maila zehaztea: 50 g-ko lagina pisatu, birrindu eta hodi graduatu batean sartu, irakurri bolumena bibrazio elektrikoaren ondoren eta konparatu zelulosa-hauts alkalinikoaren bolumenarekin hedapen-maila kalkulatzeko.

2. Emaitzak eta eztabaida

2.1 Alkalino-kontzentrazioa eta zelulosa hantura-mailaren arteko erlazioa

NaOH disoluzioaren kontzentrazio jakin batekin zelulosaren erreakzioak zelulosaren kristalizazio erregular eta ordenatua suntsitu eta zelulosa puztu dezake. Eta lejian hainbat degradazio gertatzen dira, polimerizazio-maila murriztuz. Esperimentuek erakusten dute zelulosaren hantura-maila eta alkalino-lotura edo adsortzio-kopurua handitzen direla alkaliaren kontzentrazioarekin. Hidrolisi-maila handitzen da tenperatura igotzean. Alkalino-kontzentrazioa %20ra iristen denean, hidrolisi-maila %6,8koa da t=100ean.°C; hidrolisi-maila %14koa da t=135ean°C. Aldi berean, esperimentuak erakusten du alkalia % 30 baino gehiago denean, zelulosa-katearen zirtzisioaren hidrolisi-maila nabarmen murrizten dela. Alkalino-kontzentrazioa % 18ra iristen denean, adsortzio-ahalmena eta uraren hantura-maila maximoak dira, kontzentrazioa handitzen jarraitzen du, goi-lautada batera jaisten da eta, ondoren, etengabe aldatzen da. Aldi berean, aldaketa hau tenperaturaren eraginarekiko nahiko sentikorra da. Alkali kontzentrazio berean, tenperatura baxua denean (<20°C), zelulosaren hantura-maila handia da eta ur-adsortzio-kopurua handia da; tenperatura altuan, hantura-maila eta ura xurgatzeko kantitatea nabarmenak dira. murriztu.

X izpien difrakzioaren analisi metodoaren bidez, literaturaren arabera, ur-eduki eta alkalino-eduki desberdinak dituzten zuntz alkaliak zehaztu ziren. Benetako funtzionamenduan, 18% ~% 20 lye erabiltzen da erreakzio-tenperatura jakin bat kontrolatzeko zelulosa hantura-maila handitzeko. Esperimentuek erakusten dute 6~12 orduz berotuz erreakzionatutako zelulosa disolbatzaile polarretan disolba daitekeela. Gertaera horretatik abiatuta, egileak uste du zelulosaren disolbagarritasunak zeresan erabakigarria duela segmentu kristalinoko zelulosa molekulen arteko hidrogeno-lotura suntsitzeko mailan, eta ondoren C3-C2 glukosa intramolekularreko taldeen hidrogeno-lotura suntsitzeko mailan. Zenbat eta hidrogeno-lotura suntsitze-maila handiagoa izan, orduan eta handiagoa izango da zuntz alkalinoaren hantura-maila, eta hidrogeno-lotura guztiz suntsitzen da, eta azken hidrolizatua substantzia ur disolbagarria da.

2.2 Azeleragailuaren eragina

Zelulosa alkalizazioan irakite-puntu handiko alkohola gehitzeak erreakzio-tenperatura areagotu dezake, eta propultsatzaile kopuru txiki bat gehitzeak, hala nola, alkohol txikiagoa eta tiourea (edo urea) asko sustatzen du zelularen sartzea eta hantura. Alkoholaren kontzentrazioa handitzen den heinean, zelulosaren alkalinoaren xurgapena handitzen da, eta bat-bateko aldaketa-puntua dago kontzentrazioa % 20 denean, hau da, alkohol monofuntzionala zelulosa molekulen barnean sartzen da zelulosarekin hidrogeno-loturak sortzeko, zelulosa saihestuz. molekulak Kateen eta kate molekularren arteko hidrogeno-loturek nahaste-maila areagotzen dute, azalera handitzen dute eta alkalien adsortzio-kopurua areagotzen dute. Hala ere, baldintza berdinetan, egur-txirren alkalinoen xurgapena baxua da, eta kurba egoera aldakor batean aldatzen da. Egur txirbiletan dagoen zelulosa eduki baxuarekin erlazionatuta egon daiteke, lignina kantitate handia baitauka, alkohola sartzea oztopatzen duena, eta urarekiko erresistentzia ona eta alkaliekiko erresistentzia duena.

2.3 Eterifikazioa

Gehitu % 1 B katalizatzailea, kontrolatu erreakzio-tenperatura desberdinak eta egin eterifikazio aldaketa epoxi erretxina eta zuntz alkalinoarekin. Eterifikazio-erreakzio-jarduera baxua da 80-tan°C. Cel-en txertatze-tasa % 28 baino ez da, eta eterifikazio-jarduera ia bikoiztu egiten da 110ean.°C. Disolbatzailea bezalako erreakzio-baldintzak kontuan hartuta, erreakzio-tenperatura 100 da°C, eta erreakzio-denbora 2,5 ordukoa da, eta Cel-en txertatze-tasa %41era irits daiteke. Gainera, eterifikazio-erreakzioaren hasierako fasean (<1,0h), zelulosa alkalinoaren eta epoxi erretxinaren arteko erreakzio heterogeneoaren ondorioz, txertatze-tasa baxua da. Cel eterifikazio-maila handitzearekin batera, pixkanaka-pixkanaka erreakzio homogeneo batean bihurtzen da, beraz, erreakzioa Jarduera nabarmen handitu zen eta txertatze-tasa handitu zen.

2.4 Cel txertatze-tasa eta disolbagarritasunaren arteko erlazioa

Esperimentuek frogatu dute erretxina epoxi zelulosa alkalinoarekin txertatu ondoren, produktuaren biskositatea, atxikimendua, urarekiko erresistentzia eta egonkortasun termikoa bezalako propietate fisikoak nabarmen hobetu daitezkeela. Disolbagarritasun-proba Cel txertatze tasa <40% duen produktua alkohol-ester baxuagoan, erretxina alkidikoan, azido poliakrilikoan, azido pimariko akrilikoan eta beste erretxin batzuetan disolbatu daiteke. Cel-Ep erretxinak efektu disolbatzaile nabaria du.

Estaldura-filmaren probarekin konbinatuta, % 32 ~ % 42ko txertaketa-tasa duten nahasketak, oro har, bateragarritasun hobea dute, eta % 30eko txertatze-tasa duten nahasketak bateragarritasun eskasa eta estaldura-filmaren distira baxua dute; txertatze-tasa % 42 baino handiagoa da, irakiten urarekiko erresistentzia, alkoholarekiko erresistentzia eta estaldura-filmaren disolbatzaile organiko polarraren erresistentzia murrizten da. Materialen bateragarritasuna eta estalduraren errendimendua hobetzeko, egileak CAB gehitu zuen 1. taulako formularen arabera gehiago solubilizatzeko eta aldatzeko Cel-Ep eta CAB-en elkarbizitza sustatzeko. Nahasketak gutxi gorabehera sistema homogeneo bat osatzen du. Nahastearen konposizio-interfazearen lodiera oso mehea izan ohi da eta nano-zelulen egoeran izaten saiatzen da.

2.5 Cel-en arteko erlazioa—Ep/CAB nahaste-erlazioa eta propietate fisikoak

Cel-Ep erabiliz CAB-ekin nahasteko, estaldura probaren emaitzek erakusten dute zelulosa azetatoak nabarmen hobetu ditzakeela materialaren estalduraren propietateak, batez ere lehortzeko abiadura. Cel-Ep-en osagai purua zaila da giro-tenperaturan lehortzen. CAB gehitu ondoren, bi materialek errendimendu osagarri nabaria dute.

2.6 FTIR espektroaren detekzioa

3. Ondorioa

(1) Kotoizko zelulosa 80tan puztu daiteke°C>% 18 alkali kontzentratua eta gehigarri sorta batekin, erreakzio-tenperatura handitu, erreakzio-denbora luzatu, hantura eta degradazio-maila handitu guztiz hidrolizatu arte.

(2) Eterifikazio erreakzioa, Cel-Ep elikadura-erlazioa 2 da, erreakzio tenperatura 100 da°C, denbora 5h da, katalizatzailearen dosia% 1 da, eta eterifikazio txertatze-tasa% 32 ~% 42ra irits daiteke.

(3) Nahastearen aldaketa, Cel-Ep: CAB = 3:2 erlazio molarra denean, sintetizatutako produktuaren errendimendua ona da, baina Cel-Ep purua ezin da estaldura gisa erabili, itsasgarri gisa soilik.