سلولز اتر روی رزین اپوکسی

ضایعات پنبه و خاک اره به عنوان مواد اولیه مورد استفاده قرار می گیرند و به قلیایی هیدرولیز می شونداتر سلولزتحت تاثیر 18% قلیایی و یک سری مواد افزودنی. سپس از رزین اپوکسی برای پیوند استفاده کنید، نسبت مولی رزین اپوکسی و فیبر قلیایی 0.5: 1.0 است، دمای واکنش 100 است.°C، زمان واکنش 5.0 ساعت است، دوز کاتالیزور 1٪ و نرخ پیوند اتریفیکاسیون 32٪ است. اتر اپوکسی سلولز به دست آمده با 0.6mol Cel-Ep و 0.4mol CAB ترکیب می شود تا یک محصول پوششی جدید با عملکرد خوب سنتز شود. ساختار محصول با IR تایید شد.

کلمات کلیدی:اتر سلولز؛ سنتز CAB; خواص پوشش

سلولز اتر یک پلیمر طبیعی است که از تراکم تشکیل می شودβ-گلوکز سلولز دارای درجه پلیمریزاسیون بالا، درجه جهت گیری خوب و پایداری شیمیایی خوبی است. می توان آن را با عملیات شیمیایی سلولز (استری یا اتریفیکاسیون) به دست آورد. مجموعه ای از مشتقات سلولز، این محصولات به طور گسترده در پلاستیک ها، جعبه های ناهار زیست تخریب پذیر، پوشش های پیشرفته خودرو، قطعات خودرو، جوهر چاپ، چسب ها و غیره استفاده می شود. در حال حاضر، انواع سلولز اصلاح شده جدید به طور مداوم در حال ظهور هستند و زمینه های کاربردی به طور مداوم در حال گسترش، به تدریج تشکیل یک سیستم صنعت فیبر. این موضوع برای استفاده از خاک اره یا پنبه ضایعاتی است که توسط لیس به الیاف کوتاه هیدرولیز می شود و سپس به صورت شیمیایی پیوند زده و اصلاح می شود تا نوع جدیدی از پوشش ایجاد شود که در سند گزارش نشده است.

1. آزمایش کنید

1.1 معرف ها و ابزار

ضایعات پنبه (شسته و خشک شده)، NaOH، 1،4-بوتاندیول، متانول، تیوره، اوره، رزین اپوکسی، انیدرید استیک، اسید بوتیریک، تری کلرواتان، اسید فرمیک، گلیوکسال، تولوئن، CAB و غیره (خلوص درجه CP است) . برای تهیه نمونه ها با پوشش حلال تتراهیدروفوران از طیف سنج مادون قرمز Magna-IR 550 تولید شرکت Nicolet ایالات متحده استفاده شد. ویسکومتر Tu-4، کتری واکنش همزن الکتریکی با دمای ثابت نوع FVXD3-1، تولید شده توسط Weihai Xiangwei Chemical Machinery Factory. ویسکومتر چرخشی NDJ-7، نوع Z-10MP5، تولید شده توسط کارخانه ابزار تیانپینگ شانگهای. وزن مولکولی با ویسکوزیته Ubbelohde اندازه گیری می شود. آماده سازی و آزمایش فیلم رنگ باید طبق استاندارد ملی GB-79 انجام شود.

1.2 اصل واکنش

1.3 سنتز

سنتز اپوکسی سلولز: 100 گرم الیاف پنبه خرد شده را به یک راکتور همزن الکتریکی با دمای ثابت اضافه کنید، یک اکسیدان اضافه کنید و 10 دقیقه واکنش دهید، سپس الکل و قلیایی را اضافه کنید تا یک لیمو با غلظت 18٪ درست شود. شتاب دهنده های A، B و غیره را برای اشباع اضافه کنید. در دمای معینی در خلاء به مدت 12 ساعت واکنش دهید، فیلتر کنید، خشک کنید و 50 گرم سلولز قلیایی را وزن کنید، حلال مخلوط را به دوغاب اضافه کنید، کاتالیزور و رزین اپوکسی را با وزن مولکولی خاص اضافه کنید، تا 90 تا 110 گرم کنید.℃برای واکنش اتریفیکاسیون 4.0 ~ 6.0 ساعت تا زمانی که واکنش دهنده ها اختلاط شوند. اسید فرمیک را برای خنثی کردن و حذف قلیایی اضافی اضافه کنید، محلول آبی و حلال را جدا کنید، با 80 بشویید.℃آب داغ برای حذف نمک سدیم و خشک کردن برای استفاده بعدی. ویسکوزیته ذاتی با ویسکومتر Ubbelohde اندازه گیری شد و وزن مولکولی متوسط ​​ویسکوزیته با توجه به ادبیات محاسبه شد.

استات بوتیل سلولز بر اساس روش ادبیات تهیه می شود، 57.2 گرم پنبه تصفیه شده وزن می شود، 55 گرم انیدرید استیک، 79 گرم اسید بوتیریک، 9.5 گرم استات منیزیم، 5.1 گرم اسید سولفوریک اضافه می شود، از بوتیل استات به عنوان حلال استفاده می شود و واکنش نشان می دهد. دمای معینی تا زمانی که واجد شرایط شود، با افزودن استات سدیم خنثی می شود، رسوب می کند، فیلتر می شود، شسته می شود، فیلتر می شود و برای استفاده بعدی خشک می شود. Cel-Ep را بگیرید، مقدار مناسبی از CAB و حلال مخلوط خاص را اضافه کنید، گرم کنید و به مدت 0.5 ساعت هم بزنید تا مایع غلیظی یکنواخت تشکیل شود، و آماده سازی فیلم پوشش و تست عملکرد از روش GB-79 پیروی می کند.

تعیین درجه استری شدن استات سلولز: ابتدا استات سلولز را در دی متیل سولفوکسید حل کرده، مقدار معینی از محلول قلیایی را به حرارت اضافه کرده و هیدرولیز می کنیم و محلول هیدرولیز شده را با محلول استاندارد NaOH تیتر می کنیم تا کل مصرف قلیایی محاسبه شود. تعیین میزان آب: نمونه را در فر با دمای 100 تا 105 قرار دهید°C برای خشک شدن 0.2 ساعت، وزن کرده و پس از سرد شدن میزان جذب آب را محاسبه کنید. تعیین میزان جذب قلیایی: یک نمونه کمی را وزن کنید، آن را در آب داغ حل کنید، نشانگر متیل ویولت را اضافه کنید و سپس با 0.05mol/L H2SO4 تیتر کنید. تعیین درجه انبساط: 50 گرم نمونه را وزن کرده و خرد کرده و در لوله مدرج قرار داده و پس از لرزش الکتریکی حجم آن را خوانده و با حجم پودر سلولز غیر قلیایی مقایسه کنید تا درجه انبساط را محاسبه کنید.

2. نتایج و بحث

2.1 رابطه بین غلظت قلیایی و درجه تورم سلولز

واکنش سلولز با غلظت معینی از محلول NaOH می تواند تبلور منظم و منظم سلولز را از بین ببرد و سلولز را متورم کند. و تخریب های مختلف در لیمو رخ می دهد و درجه پلیمریزاسیون را کاهش می دهد. آزمایشات نشان می دهد که درجه تورم سلولز و میزان اتصال یا جذب قلیایی با غلظت قلیایی افزایش می یابد. درجه هیدرولیز با افزایش دما افزایش می یابد. هنگامی که غلظت قلیایی به 20٪ می رسد، درجه هیدرولیز 6.8٪ در t=100 است.°ج درجه هیدرولیز 14% در t=135 است°ج- در عین حال، آزمایش نشان می دهد که وقتی قلیایی بیش از 30 درصد باشد، درجه هیدرولیز بریدگی زنجیره سلولزی به طور قابل توجهی کاهش می یابد. هنگامی که غلظت قلیایی به 18٪ می رسد، ظرفیت جذب و درجه تورم آب به حداکثر می رسد، غلظت به افزایش ادامه می دهد، به شدت به یک فلات کاهش می یابد و سپس به طور پیوسته تغییر می کند. در عین حال، این تغییر به تأثیر دما کاملاً حساس است. تحت همان غلظت قلیایی، زمانی که دما پایین است (<20°ج) درجه تورم سلولز زیاد است و مقدار جذب آب زیاد است. در دمای بالا، درجه تورم و میزان جذب آب قابل توجه است. کاهش دهد.

الیاف قلیایی با محتوای آب و محتوای قلیایی متفاوت با استفاده از روش آنالیز پراش اشعه ایکس با توجه به مقالات تعیین شدند. در عملیات واقعی، 18٪ تا 20٪ لیمو برای کنترل دمای واکنش خاص برای افزایش درجه تورم سلولز استفاده می شود. آزمایش‌ها نشان می‌دهند که سلولز با حرارت دادن به مدت ۶ تا ۱۲ ساعت می‌تواند در حلال‌های قطبی حل شود. بر اساس این واقعیت، نویسنده فکر می‌کند که حلالیت سلولز نقش تعیین‌کننده‌ای در میزان تخریب پیوند هیدروژنی بین مولکول‌های سلولز در بخش کریستالی و به دنبال آن میزان تخریب پیوند هیدروژنی گروه‌های گلوکز درون مولکولی C3-C2 دارد. هر چه میزان تخریب پیوند هیدروژنی بیشتر باشد، درجه تورم فیبر قلیایی بیشتر می شود و پیوند هیدروژنی به طور کامل از بین می رود و هیدرولیز نهایی یک ماده محلول در آب است.

2.2 اثر شتاب دهنده

افزودن الکل با نقطه جوش بالا در طول قلیایی شدن سلولز می تواند دمای واکنش را افزایش دهد و افزودن مقدار کمی پیشران مانند الکل پایین تر و تیوره (یا اوره) می تواند نفوذ و تورم سلولز را به میزان زیادی افزایش دهد. با افزایش غلظت الکل، جذب قلیایی سلولز افزایش می‌یابد و زمانی که غلظت 20 درصد است، یک نقطه تغییر ناگهانی ایجاد می‌شود که ممکن است الکل تک‌عملکردی به داخل مولکول‌های سلولز نفوذ کند و با سلولز پیوند هیدروژنی ایجاد کند و از سلولز جلوگیری کند. مولکول ها پیوندهای هیدروژنی بین زنجیره ها و زنجیره های مولکولی باعث افزایش درجه بی نظمی، افزایش سطح و افزایش میزان جذب قلیایی می شود. با این حال، در شرایط یکسان، جذب قلیایی خرده‌های چوب کم است و منحنی در حالت نوسانی تغییر می‌کند. ممکن است مربوط به محتوای کم سلولز در تراشه های چوب باشد که حاوی مقدار زیادی لیگنین است که مانع از نفوذ الکل می شود و مقاومت خوبی در برابر آب و قلیایی دارد.

2.3 اتریفیکاسیون

کاتالیزور B 1% اضافه کنید، دماهای مختلف واکنش را کنترل کنید و اصلاح اتریفیکاسیون را با رزین اپوکسی و فیبر قلیایی انجام دهید. فعالیت واکنش اتریفیکاسیون در 80 کم است°ج. نرخ پیوند Cel تنها 28٪ است و فعالیت اتریفیکاسیون تقریباً دو برابر شده در 110°ج- با در نظر گرفتن شرایط واکنش مانند حلال، دمای واکنش 100 است°C و زمان واکنش 2.5 ساعت است و سرعت پیوند Cel می تواند به 41٪ برسد. علاوه بر این، در مرحله اولیه واکنش اتریفیکاسیون (<1.0h)، به دلیل واکنش ناهمگن بین سلولز قلیایی و رزین اپوکسی، سرعت پیوند کم است. با افزایش درجه اتریفیکاسیون Cel، به تدریج به یک واکنش همگن تبدیل می شود، بنابراین واکنش فعالیت به شدت افزایش یافته و سرعت پیوند افزایش می یابد.

2.4 رابطه بین سرعت پیوند سلولی و حلالیت

آزمایشات نشان داده است که پس از پیوند رزین اپوکسی با سلولز قلیایی، خواص فیزیکی مانند ویسکوزیته محصول، چسبندگی، مقاومت در برابر آب و پایداری حرارتی را می توان به طور قابل توجهی بهبود بخشید. تست حلالیت محصول با نرخ پیوند Cel <40% را می توان در رزین های الکل پایین تر، رزین آلکید، رزین پلی اکریلیک اسید، اسید اکریلیک پیماریک و سایر رزین ها حل کرد. رزین Cel-Ep اثر حل کنندگی آشکاری دارد.

همراه با آزمایش فیلم پوشش، مخلوط هایی با نرخ پیوند 32٪ تا 42٪ به طور کلی سازگاری بهتری دارند، و مخلوط هایی با نرخ پیوند کمتر از 30٪ سازگاری ضعیف و براقیت کم فیلم پوشش دارند. نرخ پیوند بالاتر از 42٪ است، مقاومت در برابر آب جوش، مقاومت در برابر الکل و مقاومت در برابر حلال آلی قطبی فیلم پوشش کاهش می یابد. به منظور بهبود سازگاری مواد و عملکرد پوشش، نویسنده CAB را مطابق فرمول جدول 1 اضافه کرد تا بیشتر حل شود و اصلاح شود تا همزیستی Cel-Ep و CAB افزایش یابد. مخلوط یک سیستم تقریباً همگن را تشکیل می دهد. ضخامت رابط ترکیبی ترکیب بسیار نازک است و سعی کنید در حالت نانوسلول قرار گیرد.

2.5 رابطه بین Cel-نسبت ترکیب Ep/CAB و خواص فیزیکی

با استفاده از Cel-Ep برای ترکیب با CAB، نتایج آزمون پوشش نشان می دهد که استات سلولز می تواند به طور قابل توجهی خواص پوششی مواد، به ویژه سرعت خشک شدن را بهبود بخشد. جزء خالص Cel-Ep به سختی در دمای اتاق خشک می شود. پس از افزودن CAB، دو ماده مکمل عملکرد آشکاری دارند.

2.6 تشخیص طیف FTIR

3. نتیجه گیری

(1) سلولز پنبه می تواند در 80 متورم شود°C با بیش از 18٪ قلیایی غلیظ و یک سری مواد افزودنی، دمای واکنش را افزایش می دهد، زمان واکنش را طولانی می کند، درجه تورم و تخریب را تا زمانی که کاملاً هیدرولیز شود افزایش می دهد.

(2) واکنش اتریفیکاسیون، نسبت تغذیه مولی Cel-Ep 2 است، دمای واکنش 100 است.°C، زمان 5 ساعت است، دوز کاتالیزور 1٪ است و نرخ پیوند اتریفیکاسیون می تواند به 32٪ تا 42٪ برسد.

(3) اصلاح مخلوط، زمانی که نسبت مولی Cel-Ep:CAB=3:2 باشد، عملکرد محصول سنتز شده خوب است، اما Cel-Ep خالص را نمی توان به عنوان پوشش، فقط به عنوان چسب استفاده کرد.