Selluloosa Eetteri epoksihartsilla

Puuvilla- ja sahanpurujätettä käytetään raaka-aineena, joka hydrolysoituu alkaliksiselluloosaeetteri18 % alkalin ja sarjan lisäaineiden vaikutuksesta. Käytä sitten oksastukseen epoksihartsia, epoksihartsin ja alkalikuidun moolisuhde on 0,5:1,0, reaktiolämpötila on 100°C, reaktioaika on 5,0 tuntia, katalyytin annostus on 1 % ja eetteröitymisoksastusnopeus on 32 %. Saatu epoksiselluloosaeetteri sekoitetaan 0,6 mol Cel-Ep:n ja 0,4 mol CAB:n kanssa uuden pinnoitetuotteen syntetisoimiseksi, jolla on hyvä suorituskyky. Tuotteen rakenne varmistettiin IR:llä.

Avainsanat:selluloosaeetteri; synteesi; OHJAAMO; pinnoitteen ominaisuudet

Selluloosa eetteri on luonnollinen polymeeri, joka muodostuu kondensaatiostaβ-glukoosi. Selluloosalla on korkea polymeroitumisaste, hyvä orientaatioaste ja hyvä kemiallinen stabiilisuus. Se voidaan saada käsittelemällä selluloosaa kemiallisesti (esteröimällä tai eetteröimällä). Sarja selluloosajohdannaisia, näitä tuotteita käytetään laajalti muoveissa, biohajoavissa lounaslaatikoissa, huippuluokan autopinnoitteissa, autonosissa, painomusteissa, liimoissa jne. Tällä hetkellä uusia modifioituja selluloosalajikkeita ilmaantuu jatkuvasti, ja sovellusalueet ovat laajenee jatkuvasti muodostaen vähitellen kuituteollisuuden järjestelmän. Tämän aiheen tarkoituksena on käyttää sahanpurua tai jätepuuvillaa, joka hydrolysoidaan lyhyiksi kuiduiksi lipeällä ja sitten oksastetaan kemiallisesti ja muokataan muodostamaan uudenlainen pinnoite, jota ei ole raportoitu asiakirjassa.

1. Kokeile

1.1 Reagenssit ja instrumentit

Puuvillajäte (pesty ja kuivattu), NaOH, 1,4-butaanidioli, metanoli, tiourea, urea, epoksihartsi, etikkahappoanhydridi, voihappo, trikloorietaani, muurahaishappo, glyoksaali, tolueeni, CAB jne. (puhtaus on CP-laatua) . Magna-IR 550 -infrapunaspektrometriä, jota valmistaa Nicolet Company of United States, käytettiin näytteiden valmistukseen liuotintetrahydrofuraanipinnoituksella. Tu-4-viskosimetri, FVXD3-1-tyyppinen vakiolämpötilainen itseohjattu sähköinen sekoitusreaktiokeitin, valmistaja Weihai Xiangwei Chemical Machinery Factory; rotaatioviskosimetri NDJ-7, Z-10MP5 tyyppi, Shanghai Tianping Instrument Factoryn valmistama; molekyylipaino mitataan Ubbelohden viskositeetilla; Maalikalvon valmistelu ja testaus tulee suorittaa kansallisen standardin GB-79 mukaisesti.

1.2 Reaktioperiaate

1.3 Synteesi

Epoksiselluloosan synteesi: Lisää 100 g hienonnettua puuvillakuitua vakiolämpötilaiseen itseohjautuvaan sähköiseen sekoitusreaktoriin, lisää hapetin ja anna reagoida 10 minuuttia, lisää sitten alkoholia ja alkalia lipeäksi, jonka pitoisuus on 18 %. Lisää kiihdytintä A, B jne. kyllästystä varten. Reagoi tietyssä lämpötilassa tyhjiössä 12 tuntia, suodata, kuivaa ja punnita 50 g alkalisoitua selluloosaa, lisää liuotinseos lietteen muodostamiseksi, lisää katalyytti ja epoksihartsi, jolla on ominaismolekyylipaino, kuumenna 90-110 °C:seen.℃eetteröintireaktiota varten 4,0-6,0 tuntia, kunnes reagoivat aineet ovat sekoittuvia. Lisää muurahaishappoa neutraloimaan ja poistamaan ylimääräinen alkali, erota vesiliuos ja liuotin, pese 80℃kuumaa vettä natriumsuolan poistamiseksi ja kuivaa myöhempää käyttöä varten. Rajaviskositeetti mitattiin Ubbelohde-viskosimetrillä ja viskositeetin keskimääräinen molekyylipaino laskettiin kirjallisuuden mukaan.

Asetaattibutyyliselluloosa valmistetaan kirjallisuuden menetelmän mukaisesti, punnitaan 57,2 g puhdistettua puuvillaa, lisätään 55 g etikkahappoanhydridiä, 79 g voihappoa, 9,5 g magnesiumasetaattia, 5,1 g rikkihappoa, käytetään liuottimena butyyliasetaattia ja annetaan reagoida tietyssä lämpötilassa, kunnes se on hyväksytty, neutraloitiin lisäämällä natriumasetaattia, saostettiin, suodatettiin, pestiin, suodatettiin ja kuivattiin myöhempää käyttöä varten. Ota Cel-Ep, lisää sopiva määrä CAB:tä ja erityistä liuotinsekoitetta, lämmitä ja sekoita 0,5 tuntia tasaisen paksun nesteen muodostamiseksi, ja pinnoitekalvon valmistus ja suorituskykytesti noudattavat GB-79-menetelmää.

Selluloosa-asetaatin esteröitymisasteen määrittäminen: liuotetaan ensin selluloosa-asetaatti dimetyylisulfoksidiin, lisätään mitattu määrä alkaliliuosta kuumennettavaksi ja hydrolysoimiseksi ja titrataan hydrolysoitu liuos NaOH-standardiliuoksella alkalin kokonaiskulutuksen laskemiseksi. Vesipitoisuuden määritys: Aseta näyte uuniin 100-105 °C:seen°C:ssa 0,2 tunnin ajan, punnitaan ja lasketaan veden imeytyminen jäähdytyksen jälkeen. Alkaliabsorption määrittäminen: punnitaan kvantitatiivinen näyte, liuotetaan se kuumaan veteen, lisätään metyylivioletti-indikaattoria ja titrataan sitten 0,05 mol/l H2SO4:lla. Laajenemisasteen määritys: Punnitse 50g näytettä, murskaa se ja laita se asteikolla varustettuun putkeen, lue tilavuus sähkövärähtelyn jälkeen ja vertaa sitä alkaloimattoman selluloosajauheen tilavuuteen paisumisasteen laskemiseksi.

2. Tulokset ja keskustelu

2.1 Alkalipitoisuuden ja selluloosan turpoamisasteen välinen suhde

Selluloosan reaktio tietyn NaOH-liuoksen pitoisuuden kanssa voi tuhota selluloosan säännöllisen ja säännöllisen kiteytymisen ja saada selluloosan turpoamaan. Ja lipeässä tapahtuu erilaisia ​​hajoamista, mikä vähentää polymeroitumisastetta. Kokeet osoittavat, että selluloosan turpoamisaste ja alkalin sitoutumisen tai adsorption määrä kasvavat alkalin pitoisuuden myötä. Hydrolyysiaste kasvaa lämpötilan noustessa. Kun alkalipitoisuus saavuttaa 20 %, hydrolyysiaste on 6,8 %, kun t = 100°C; hydrolyysiaste on 14 % t = 135:ssä°C. Samalla koe osoittaa, että kun alkali on yli 30 %, selluloosaketjun katkeamisen hydrolyysiaste vähenee merkittävästi. Kun alkalipitoisuus saavuttaa 18 %, veden adsorptiokyky ja turpoamisaste ovat maksimissaan, pitoisuus jatkaa nousuaan, laskee jyrkästi tasangolle ja muuttuu sitten tasaisesti. Samalla tämä muutos on melko herkkä lämpötilan vaikutukselle. Samassa alkalipitoisuudessa, kun lämpötila on alhainen (<20°C), selluloosan turpoamisaste on suuri ja veden adsorptiomäärä on suuri; korkeassa lämpötilassa turpoamisaste ja veden adsorptiomäärä ovat merkittäviä. vähentää.

Alkalikuidut, joilla on eri vesi- ja alkalipitoisuus, määritettiin röntgendiffraktioanalyysimenetelmällä kirjallisuuden mukaan. Varsinaisessa käytössä 18-20 % lipeää käytetään säätämään tiettyä reaktiolämpötilaa selluloosan turpoamisasteen lisäämiseksi. Kokeet osoittavat, että selluloosa, joka on reagoinut kuumentamalla 6-12 tuntia, voidaan liuottaa polaarisiin liuottimiin. Tämän tosiasian perusteella kirjoittaja uskoo, että selluloosan liukoisuudella on ratkaiseva rooli kiteisen segmentin selluloosamolekyylien välisen vetysidoksen tuhoutumisen asteessa, jota seuraa molekyylin sisäisten glukoosiryhmien C3-C2 vetysidoksen tuhoutumisaste. Mitä suurempi vetysidosten tuhoutumisaste, sitä suurempi on alkalikuidun turpoamisaste, ja vetysidos tuhoutuu kokonaan ja lopullinen hydrolysaatti on vesiliukoinen aine.

2.2 Kiihdytin vaikutus

Korkean kiehumispisteen alkoholin lisääminen selluloosan alkaloinnin aikana voi nostaa reaktiolämpötilaa, ja pienen määrän ponneainetta, kuten alempaa alkoholia ja tioureaa (tai ureaa), lisääminen voi edistää suuresti selluloosan tunkeutumista ja turpoamista. Alkoholin pitoisuuden kasvaessa selluloosan alkaliabsorptio lisääntyy ja pitoisuuden ollessa 20 % tapahtuu äkillinen muutospiste, mikä voi johtua siitä, että monofunktionaalinen alkoholi tunkeutuu selluloosan molekyyleihin muodostaen vetysidoksia selluloosan kanssa, mikä estää selluloosan muodostumisen. molekyylit Ketjujen ja molekyyliketjujen väliset vetysidokset lisäävät epäjärjestyksen astetta, lisäävät pinta-alaa ja lisäävät alkaliadsorption määrää. Kuitenkin samoissa olosuhteissa hakkeen alkaliabsorptio on alhainen ja käyrä muuttuu vaihtelevassa tilassa. Se saattaa liittyä puuhakkeen vähäiseen selluloosapitoisuuteen, joka sisältää runsaasti alkoholin tunkeutumista estävää ligniiniä ja jolla on hyvä veden- ja alkalinkestävyys.

2.3 Eetteröinti

Lisää 1 % B-katalyyttiä, säädä eri reaktiolämpötiloja ja suorita eetteröintimuunnos epoksihartsilla ja alkalikuidulla. Eetteröintireaktioaktiivisuus on alhainen 80 °C:ssa°C. Celin oksastusaste on vain 28 % ja eetteröintiaktiivisuus on lähes kaksinkertaistunut 110 °C:ssa°C. Ottaen huomioon reaktio-olosuhteet, kuten liuotin, reaktiolämpötila on 100 °C°C, ja reaktioaika on 2,5 tuntia, ja Celin oksastusnopeus voi olla 41 %. Lisäksi eetteröintireaktion alkuvaiheessa (<1,0 h) alkaliselluloosan ja epoksihartsin välisen heterogeenisen reaktion vuoksi oksastusnopeus on alhainen. Cel-eetteröitymisasteen kasvaessa se muuttuu vähitellen homogeeniseksi reaktioksi, joten reaktio Aktiivisuus kasvoi jyrkästi ja oksastusnopeus kasvoi.

2.4 Cel-oksastusnopeuden ja liukoisuuden välinen suhde

Kokeet ovat osoittaneet, että kun epoksihartsia on oksastettu alkaliselluloosalla, fysikaalisia ominaisuuksia, kuten tuotteen viskositeettia, adheesiota, vedenkestävyyttä ja lämpöstabiilisuutta, voidaan parantaa merkittävästi. Liukoisuustesti Tuote, jonka Cel-oksastusaste <40 %, voidaan liuottaa alempaan alkoholiesteriin, alkydihartsiin, polyakryylihappohartsiin, akryylipimariinihappoon ja muihin hartseihin. Cel-Ep-hartsilla on ilmeinen liukoinen vaikutus.

Yhdessä pinnoituskalvotestin kanssa sekoituksilla, joiden oksastusaste on 32 % - 42 %, on yleensä parempi yhteensopivuus, ja sekoituksilla, joiden oksastusaste on < 30 %, on huono yhteensopivuus ja päällystekalvon alhainen kiilto; oksastusnopeus on suurempi kuin 42 %, päällystekalvon kiehuvan vedenkestävyys, alkoholinkestävyys ja polaaristen orgaanisten liuottimien kestävyys vähenevät. Materiaalien yhteensopivuuden ja pinnoitteen suorituskyvyn parantamiseksi kirjoittaja lisäsi CAB:tä taulukon 1 kaavan mukaisesti liuottamiseksi ja modifioimiseksi Cel-Ep:n ja CAB:n rinnakkaiseloa edistämiseksi. Seos muodostaa suunnilleen homogeenisen järjestelmän. Seoksen koostumusrajapinnan paksuus on taipumus olla hyvin ohut ja yrittää olla nanosolujen tilassa.

2.5 Suhde Cel—Ep/CAB-sekoitussuhde ja fysikaaliset ominaisuudet

Käyttämällä Cel-Ep-sekoitusta CAB:n kanssa pinnoitetestitulokset osoittavat, että selluloosa-asetaatti voi parantaa merkittävästi materiaalin pinnoitusominaisuuksia, erityisesti kuivumisnopeutta. Cel-Ep:n puhdasta komponenttia on vaikea kuivata huoneenlämmössä. CAB:n lisäämisen jälkeen näillä kahdella materiaalilla on ilmeinen suorituskyvyn täydentävyys.

2.6 FTIR-spektritunnistus

3. Johtopäätös

(1) Puuvillaselluloosa voi turvota 80 asteessa°C >18 % väkevällä alkalilla ja sarjalla lisäaineita, nostaa reaktiolämpötilaa, pidentää reaktioaikaa, lisää turpoamis- ja hajoamisastetta, kunnes se on täysin hydrolysoitunut.

(2) Eetteröintireaktio, Cel-Ep-moolisyöttösuhde on 2, reaktiolämpötila on 100 °C°C, aika on 5 tuntia, katalyytin annostus on 1%, ja eetteröitymisen oksastusnopeus voi olla 32% ~ 42%.

(3) Sekoitusmuunnos, kun Cel-Ep:CAB-moolisuhde = 3:2, syntetisoidun tuotteen suorituskyky on hyvä, mutta puhdasta Cel-Ep:tä ei voida käyttää pinnoitteena, vain liimana.