Cellulose Ether op Epoxy Resin

Offal katoen en zaagsel wurde brûkt as grûnstoffen, en wurde hydrolysearre yn alkalicellulose etherûnder de aksje fan 18% alkali en in searje tafoegings. Brûk dan epoksyhars foar grafting, de molêre ferhâlding fan epoksyhars en alkalifezel is 0.5: 1.0, de reaksjetemperatuer is 100°C, de reaksje tiid is 5.0h, de katalysator dosage is 1%, en de etherification grafting taryf is 32%. De verkregen epoksy-cellulose-ether wurdt mingd mei 0.6mol Cel-Ep en 0.4mol CAB om in nij coatingprodukt te synthesisearjen mei goede prestaasjes. De produktstruktuer waard befêstige mei IR.

kaaiwurden:cellulose ether; synthesis; CAB; coating eigenskippen

Sellulose eter is in natuerlik polymeer, dat wurdt foarme troch kondensaasje fanβ- glukoaze. Sellulose hat in hege graad fan polymerisaasje, in goede graad fan oriïntaasje, en goede gemyske stabiliteit. It kin wurde krigen troch gemyske behanneling fan cellulose (esterifikaasje of etherifikaasje). In rige fan cellulose derivaten, dizze produkten wurde in soad brûkt yn keunststoffen, biodegradable lunch doazen, high-end auto-coatings, auto-ûnderdielen, printsjen inkt, kleefstoffen, ensfh Op it stuit, nije wizige cellulose fariëteiten wurde hieltyd opkommende, en de tapassing fjilden binne hieltyd útwreidzjen, stadichoan foarmje in fiber yndustry systeem. Dit ûnderwerp is te brûken zaagsel of ôffal katoen te hydrolyzed yn koarte fezels troch lye, en dan chemysk ent en wizige te foarmjen in nij soarte fan coating dat is net rapportearre yn it dokumint.

1. Eksperimintearje

1.1 Reagentia en ynstruminten

Katoenôffal (wosken en droege), NaOH, 1,4-butaandiol, methanol, thiourea, urea, epoksyhars, acetic anhydride, butyric acid, trichloroethane, mieresûr, glyoxal, toluene, CAB, ensfh. (Suverens is CP-klasse) . De Magna-IR 550 ynfraread spektrometer produsearre troch Nicolet Company fan 'e Feriene Steaten waard brûkt om de samples te meitsjen mei solvent tetrahydrofuran coating. Tu-4 viskosimeter, FVXD3-1 type konstante temperatuer sels-kontrolearre elektryske stirring reaksje tsjettel, produsearre troch Weihai Xiangwei Chemical Machinery Factory; rotational viskosimeter NDJ-7, Z-10MP5 type, produsearre troch Shanghai Tianping Instrument Factory; molekulêre gewicht wurdt metten troch Ubbelohde viscosity; De tarieding en testen fan 'e fervefilm moatte wurde útfierd neffens de nasjonale standert GB-79.

1.2 Reaksje prinsipe

1.3 Synteze

Synteze fan epoksycellulose: Foegje 100g hakke katoenfaser ta oan in konstante temperatuer selskontrôle elektryske roerreaktor, foegje in oksidant ta en reagearje foar 10 minuten, foegje dan alkohol en alkali ta om in loog te meitsjen mei in konsintraasje fan 18%. Add accelerators A, B, ensfh foar impregnering. Reagearje op in bepaalde temperatuer ûnder fakuüm foar 12 oeren, filterje, droegje en weagje 50g alkalisearre cellulose, foegje mingd oplosmiddel ta om in slurry te meitsjen, foegje katalysator en epoksyhars ta mei spesifyk molekulêr gewicht, ferwaarmje oant 90 ~ 110℃foar etherification reaksje 4.0 ~ 6.0h oant de reactants binne miscible. Foegje mieresûr ta om oerstallige alkali te neutralisearjen en te ferwiderjen, skiede de wetterige oplossing en oplosmiddel, waskje mei 80℃hyt wetter te ferwiderjen natrium sâlt, en droech foar letter gebrûk. De yntrinsike viskositeit waard metten mei in Ubbelohde-viscometer en it viskositeit-gemiddelde molekulêre gewicht waard berekkene neffens de literatuer.

Acetaatbutylcellulose wurdt taret neffens de literatuermetoade, weagje 57,2 g ferfine katoen, foegje 55 g acetic anhydride, 79 g butyric acid, 9,5 g magnesium acetate, 5,1 g sulfuric acid, brûk butyl acetate as solvent, en reagearje by in bepaalde temperatuer oant kwalifisearre, neutralisearre troch it tafoegjen fan natriumacetat, precipitearre, filtreare, wosken, filtreare en droege foar letter gebrûk. Nim Cel-Ep, foegje passende hoemannichte CAB en spesifyk mingd oplosmiddel ta, ferwaarmje en roer foar 0.5h om in unifoarm dikke floeistof te foarmjen, en de tarieding fan coatingfilm en prestaasjestest folgje de GB-79-metoade.

Bepaling fan 'e mjitte fan esterifikaasje fan celluloseacetat: earst oplosse celluloseacetat yn dimethylsulfoxide, foegje in mjittende hoemannichte alkali-oplossing ta om te ferwaarmjen en te hydrolysearjen, en titrearje de hydrolysearre oplossing mei NaOH-standertoplossing om it totale konsumpsje fan alkali te berekkenjen. Bepaling fan wetterynhâld: Plak it monster yn in oven by 100 ~ 105°C te droegjen foar 0.2h, weagje en berekkenje de wetter absorption nei koeling. Bepaling fan alkali-absorption: weagje in kwantitatyf monster, oplos it yn hyt wetter, foegje methylfiolet-yndikator ta, en titrearje dan mei 0.05mol / L H2SO4. Bepaling fan útwreidingsgraad: Weagje 50g-monster, ferpletterje it en set it yn in ôfstudearre buis, lês it folume nei elektryske trilling, en fergelykje it mei it folume fan unalkalined cellulosepoeder om de útwreidingsgraad te berekkenjen.

2. Resultaten en diskusje

2.1 De relaasje tusken alkali konsintraasje en cellulose zwelling graad

De reaksje fan cellulose mei in bepaalde konsintraasje fan NaOH-oplossing kin de reguliere en oarderlike kristallisaasje fan cellulose ferneatigje en de cellulose swollje. En ferskate degradaasjes foarkomme yn loog, it ferminderjen fan de graad fan polymerisaasje. Eksperiminten litte sjen dat de mjitte fan swelling fan cellulose en it bedrach fan alkali-bining of adsorpsje tanimme mei de konsintraasje fan alkali. De mjitte fan hydrolyse nimt ta mei de tanimming fan temperatuer. As de alkalikonsintraasje 20% berikt, is de hydrolysegraad 6,8% by t = 100°C; de hydrolysegraad is 14% by t=135°C. Tagelyk lit it eksperimint sjen dat as de alkali mear as 30% is, wurdt de graad fan hydrolyse fan celluloseketenknipsen signifikant fermindere. As de alkali-konsintraasje 18% berikt, binne de adsorpsjekapasiteit en swellingsgraad fan wetter it maksimum, de konsintraasje bliuwt te ferheegjen, sakket skerp nei in plato, en feroaret dan stadichoan. Tagelyk is dizze feroaring frij gefoelich foar de ynfloed fan temperatuer. Under deselde alkali-konsintraasje, as de temperatuer leech is (<20°C), de swellingsgraad fan cellulose is grut, en de adsorpsjebedrach fan wetter is grut; by hege temperatuer, de swelling graad en wetter adsorption bedrach binne signifikant. ferminderje.

Alkali fezels mei ferskillende wetter ynhâld en alkali ynhâld waarden bepaald troch X-ray diffraksje analyze metoade neffens de literatuer. Yn eigentlike operaasje wurdt 18% ~ 20% loog brûkt om in bepaalde reaksjetemperatuer te kontrolearjen om de swellingsgraad fan cellulose te ferheegjen. Eksperiminten litte sjen dat de cellulose reagearre troch ferwaarming foar 6 ~ 12h kin wurde oplost yn polêre solvents. Op grûn fan dit feit tinkt de auteur dat de oplosberens fan cellulose in beslissende rol spilet yn 'e graad fan wetterstofbân ferneatiging tusken cellulosemolekulen yn it kristallijn segmint, folge troch de graad fan wetterstofbân ferneatiging fan intramolekulêre glukoazegroepen C3-C2. Hoe grutter de graad fan ferneatiging fan wetterstofbân, hoe grutter de swellingsgraad fan 'e alkalifaser, en de wetterstofbân wurdt folslein ferneatige, en it definitive hydrolysaat is in wetteroplosbere stof.

2.2 Effekt fan Accelerator

It tafoegjen fan alkohol mei hege siedpunt by cellulosealkalisaasje kin de reaksjetemperatuer ferheegje, en it tafoegjen fan in lytse hoemannichte driuwmiddel lykas legere alkohol en thiourea (as urea) kin de penetraasje en swelling fan cellulose sterk befoarderje. As de konsintraasje fan alkohol ferheget, nimt de alkali-absorption fan cellulose ta, en d'r is in hommelse feroaringspunt as de konsintraasje 20% is, wat kin wêze dat de monofunksjonele alkohol yn 'e cellulosemolekulen penetreart om wetterstofbânen te foarmjen mei cellulose, wêrtroch't de cellulose foarkomt. molekulen De wetterstofbânen tusken keatlingen en molekulêre keatlingen fergrutsje de graad fan steuring, fergrutsje it oerflak en fergrutsje de hoemannichte alkali-adsorpsje. Under deselde omstannichheden is de alkali-absorption fan houtsnippers lykwols leech, en de kromme feroaret yn in fluktuearjende steat. It kin ferbân hâlde mei de lege ynhâld fan cellulose yn houtsnippers, dy't in grutte hoemannichte lignine befettet, dy't de penetraasje fan alkohol hinderet, en hat goede wetterresistinsje en alkaliresistinsje.

2.3 Etherification

Foegje 1% B-katalysator ta, kontrolearje ferskate reaksjetemperatueren, en fiere etherifikaasjemodifikaasje út mei epoksyhars en alkalifezel. De etherifikaasjereaksjeaktiviteit is leech by 80°C. De grafting taryf fan Cel is mar 28%, en de etherification aktiviteit is hast ferdûbele by 110°C. Oerwagende de reaksje betingsten lykas oplosmiddel, de reaksje temperatuer is 100°C, en de reaksje tiid is 2.5h, en de grafting taryf fan Cel kin berikke 41%. Derneist, yn 'e earste faze fan' e etherifikaasjereaksje (<1.0h), troch de heterogene reaksje tusken alkali-cellulose en epoksyhars, is it graftingsnivo leech. Mei de tanimming fan Cel etherification graad, it stadichoan feroaret yn in homogene reaksje, sadat de reaksje De aktiviteit tanommen skerp, en de grafting taryf tanommen.

2.4 Relaasje tusken Cel grafting rate en oplosberens

Eksperiminten hawwe sjen litten dat nei it grafjen fan epoksyhars mei alkali-cellulose, de fysike eigenskippen lykas produktviskositeit, adhesion, wetterresistinsje en thermyske stabiliteit signifikant kinne wurde ferbettere. Oplosberenstest It produkt mei Cel-graftingrate <40% kin oplost wurde yn legere alkohol-ester, alkydhars, polyacrylsoerehars, acrylpimaricsoer en oare harsens. Cel-Ep hars hat dúdlik solubilizing effekt.

Kombinearre mei de coating film test, de blends mei in grafting taryf fan 32% ~ 42% oer it algemien hawwe bettere komptabiliteit, en de blends mei in grafting taryf fan <30% hawwe minne komptabiliteit en lege glans fan de coating film; de grafting rate is heger as 42%, it siedend wetter ferset, alkohol ferset, en polar organyske oplosmiddel ferset fan de coating film wurde fermindere. Om de materiaalkompatibiliteit en coatingprestaasjes te ferbetterjen, tafoege de auteur CAB neffens de formule yn Tabel 1 om fierder te solubilisearjen en te feroarjen om it gearwurkjen fan Cel-Ep en CAB te befoarderjen. It mingsel foarmet in ûngefear homogeen systeem. De dikte fan 'e komposysje-ynterface fan' e blend hat de neiging om heul tin te wêzen en besykje yn 'e steat fan nano-sellen te wêzen.

2.5 Relaasje tusken Cel-Ep / CAB blending ratio en fysike eigenskippen

It brûken fan Cel-Ep om te mingjen mei CAB, litte de resultaten fan 'e coatingtest sjen dat celluloseacetat de coatingeigenskippen fan it materiaal signifikant kin ferbetterje, foaral de droogsnelheid. De suvere komponint fan Cel-Ep is dreech te droegjen by keamertemperatuer. Nei it tafoegjen fan CAB hawwe de twa materialen dúdlike prestaasjeskomplementariteit.

2.6 FTIR-spektrumdeteksje

3. Konklúzje

(1) Katoencellulose kin op 80 swolle°C mei> 18% konsintrearre alkali en in rige fan tafoegings, fergrutsje de reaksje temperatuer, ferlingje de reaksje tiid, fergrutsje de mjitte fan swelling en degradaasje oant it is folslein hydrolyzed.

(2) Etherification reaksje, de Cel-Ep molêre feed ratio is 2, de reaksje temperatuer is 100°C, de tiid is 5h, de katalysator dosage is 1%, en de etherification grafting taryf kin berikke 32% ~ 42%.

(3) Blending modifikaasje, as de molêre ferhâlding fan Cel-Ep: CAB = 3: 2, de prestaasjes fan it synthesized produkt is goed, mar suver Cel-Ep kin net brûkt wurde as coating, allinnich as in adhesive.