સેલ્યુલોઝ ઈથર ઇપોક્સી રેઝિન પર

કચરો કપાસ અને લાકડાંઈ નો વહેર કાચા માલ તરીકે વપરાય છે, અને આલ્કલીમાં હાઇડ્રોલાઇઝ્ડ થાય છેસેલ્યુલોઝ ઈથર18% આલ્કલી અને ઉમેરણોની શ્રેણીની ક્રિયા હેઠળ. પછી કલમ બનાવવા માટે ઇપોક્સી રેઝિનનો ઉપયોગ કરો, ઇપોક્સી રેઝિન અને આલ્કલી ફાઇબરનો દાઢ ગુણોત્તર 0.5:1.0 છે, પ્રતિક્રિયા તાપમાન 100 છે.°C, પ્રતિક્રિયા સમય 5.0h છે, ઉત્પ્રેરક ડોઝ 1% છે, અને ઇથેરિફિકેશન ગ્રાફ્ટિંગ દર 32% છે. પ્રાપ્ત કરેલ ઇપોક્સી સેલ્યુલોઝ ઈથરને 0.6mol Cel-Ep અને 0.4mol CAB સાથે ભેળવવામાં આવે છે જેથી સારી કામગીરી સાથે નવા કોટિંગ ઉત્પાદનનું સંશ્લેષણ કરવામાં આવે. ઉત્પાદન માળખું IR સાથે પુષ્ટિ કરવામાં આવી હતી.

મુખ્ય શબ્દો:સેલ્યુલોઝ ઈથર; સંશ્લેષણ; CAB; કોટિંગ ગુણધર્મો

સેલ્યુલોઝ ઈથર કુદરતી પોલિમર છે, જે ઘનીકરણ દ્વારા રચાય છેβ- ગ્લુકોઝ. સેલ્યુલોઝમાં ઉચ્ચ ડિગ્રી પોલિમરાઇઝેશન, સારી ડિગ્રી ઓરિએન્ટેશન અને સારી રાસાયણિક સ્થિરતા છે. તે સેલ્યુલોઝ (એસ્ટરિફિકેશન અથવા ઇથેરિફિકેશન) ની રાસાયણિક સારવાર દ્વારા મેળવી શકાય છે. સેલ્યુલોઝ ડેરિવેટિવ્સની શ્રેણી, આ ઉત્પાદનોનો વ્યાપકપણે પ્લાસ્ટિક, બાયોડિગ્રેડેબલ લંચ બોક્સ, હાઇ-એન્ડ ઓટોમોટિવ કોટિંગ્સ, ઓટો પાર્ટ્સ, પ્રિન્ટિંગ શાહી, એડહેસિવ્સ વગેરેમાં વ્યાપકપણે ઉપયોગ થાય છે. હાલમાં, નવી સંશોધિત સેલ્યુલોઝ જાતો સતત ઉભરી રહી છે, અને એપ્લિકેશન ક્ષેત્રો છે. સતત વિસ્તરી રહ્યું છે, ધીમે ધીમે ફાઇબર ઉદ્યોગ સિસ્ટમ બનાવે છે. આ વિષય લાકડાંઈ નો વહેર અથવા કચરાના કપાસને લાઇ દ્વારા ટૂંકા ફાઇબરમાં હાઇડ્રોલાઇઝ કરવા માટે ઉપયોગ કરવાનો છે, અને પછી રાસાયણિક રીતે કલમ બનાવીને એક નવા પ્રકારનું કોટિંગ બનાવવા માટે સંશોધિત કરવામાં આવે છે જેની દસ્તાવેજમાં જાણ કરવામાં આવી નથી.

1. પ્રયોગ

1.1 રીએજન્ટ્સ અને સાધનો

નકામા કપાસ (ધોઇને સૂકવવામાં આવે છે), NaOH, 1,4-બ્યુટેનેડિયોલ, મિથેનોલ, થિયોરિયા, યુરિયા, ઇપોક્સી રેઝિન, એસિટિક એનહાઇડ્રાઇડ, બ્યુટીરિક એસિડ, ટ્રાઇક્લોરોઇથેન, ફોર્મિક એસિડ, ગ્લાયોક્સલ, ટોલ્યુએન, CAB, વગેરે (શુદ્ધતા CP ગ્રેડ છે) . યુનાઇટેડ સ્ટેટ્સની નિકોલેટ કંપની દ્વારા ઉત્પાદિત મેગ્ના-આઇઆર 550 ઇન્ફ્રારેડ સ્પેક્ટ્રોમીટરનો ઉપયોગ સોલવન્ટ ટેટ્રાહાઇડ્રોફ્યુરાન કોટિંગ દ્વારા નમૂનાઓ તૈયાર કરવા માટે કરવામાં આવ્યો હતો. Tu-4 વિસ્કોમીટર, FVXD3-1 પ્રકારનું સતત તાપમાન સ્વ-નિયંત્રિત ઇલેક્ટ્રિક સ્ટિરિંગ રિએક્શન કેટલ, વેહાઈ ઝિયાંગવેઈ કેમિકલ મશીનરી ફેક્ટરી દ્વારા ઉત્પાદિત; રોટેશનલ વિસ્કોમીટર NDJ-7, Z-10MP5 પ્રકાર, શાંઘાઈ તિયાનપિંગ ઇન્સ્ટ્રુમેન્ટ ફેક્ટરી દ્વારા ઉત્પાદિત; પરમાણુ વજન Ubbelohde સ્નિગ્ધતા દ્વારા માપવામાં આવે છે; પેઇન્ટ ફિલ્મની તૈયારી અને પરીક્ષણ રાષ્ટ્રીય ધોરણ GB-79 અનુસાર હાથ ધરવામાં આવશે.

1.2 પ્રતિક્રિયા સિદ્ધાંત

1.3 સંશ્લેષણ

ઇપોક્સી સેલ્યુલોઝનું સંશ્લેષણ: 100 ગ્રામ સમારેલા કપાસના ફાઇબરને સતત તાપમાનના સ્વ-નિયંત્રિત ઇલેક્ટ્રિક સ્ટિરિંગ રિએક્ટરમાં ઉમેરો, ઓક્સિડન્ટ ઉમેરો અને 10 મિનિટ સુધી પ્રતિક્રિયા આપો, પછી 18% ની સાંદ્રતા સાથે લાઇ બનાવવા માટે આલ્કોહોલ અને આલ્કલી ઉમેરો. ગર્ભાધાન માટે પ્રવેગક A, B, વગેરે ઉમેરો. 12 કલાક માટે શૂન્યાવકાશ હેઠળ ચોક્કસ તાપમાન પર પ્રતિક્રિયા કરો, 50 ગ્રામ આલ્કલાઈઝ્ડ સેલ્યુલોઝને ફિલ્ટર કરો, સૂકવો અને તેનું વજન કરો, સ્લરી બનાવવા માટે મિશ્ર દ્રાવક ઉમેરો, ચોક્કસ પરમાણુ વજન સાથે ઉત્પ્રેરક અને ઇપોક્સી રેઝિન ઉમેરો, 90~110 સુધી ગરમ કરો.℃ઇથરિફિકેશન રિએક્શન માટે 4.0~ 6.0h જ્યાં સુધી રિએક્ટન્ટ્સ મિસસિબલ ન થાય ત્યાં સુધી. વધારાની આલ્કલીને તટસ્થ કરવા અને દૂર કરવા માટે ફોર્મિક એસિડ ઉમેરો, જલીય દ્રાવણ અને દ્રાવકને અલગ કરો, 80 વડે ધોઈ લો℃સોડિયમ મીઠું દૂર કરવા માટે ગરમ પાણી, અને પછીના ઉપયોગ માટે સૂકું. આંતરિક સ્નિગ્ધતા Ubbelohde વિસ્કોમીટર વડે માપવામાં આવી હતી અને સાહિત્ય અનુસાર સ્નિગ્ધતા-સરેરાશ મોલેક્યુલર વજનની ગણતરી કરવામાં આવી હતી.

એસીટેટ બ્યુટાઇલ સેલ્યુલોઝ સાહિત્ય પદ્ધતિ અનુસાર તૈયાર કરવામાં આવે છે, 57.2 ગ્રામ શુદ્ધ કપાસનું વજન, 55 ગ્રામ એસિટિક એનહાઇડ્રાઇડ, 79 ગ્રામ બ્યુટ્રિક એસિડ, 9.5 ગ્રામ મેગ્નેશિયમ એસિટેટ, 5.1 ગ્રામ સલ્ફ્યુરિક એસિડ, દ્રાવક તરીકે બ્યુટાઇલ એસિટેટનો ઉપયોગ કરો અને પ્રતિક્રિયા આપો. લાયકાત સુધી ચોક્કસ તાપમાન, સોડિયમ એસિટેટ ઉમેરીને તટસ્થ, અવક્ષેપિત, ફિલ્ટર, ધોવાઇ, ફિલ્ટર અને પછીના ઉપયોગ માટે સૂકવવામાં આવે છે. Cel-Ep લો, યોગ્ય માત્રામાં CAB અને ચોક્કસ મિશ્રિત દ્રાવક ઉમેરો, એક સમાન જાડું પ્રવાહી બનાવવા માટે 0.5 કલાક સુધી ગરમ કરો અને હલાવો, અને કોટિંગ ફિલ્મની તૈયારી અને પ્રદર્શન પરીક્ષણ GB-79 પદ્ધતિને અનુસરો.

સેલ્યુલોઝ એસિટેટના એસ્ટરિફિકેશનની ડિગ્રીનું નિર્ધારણ: સૌપ્રથમ સેલ્યુલોઝ એસિટેટને ડાયમિથાઈલ સલ્ફોક્સાઈડમાં ઓગાળો, ગરમી અને હાઈડ્રોલાઈઝમાં ક્ષારયુક્ત દ્રાવણનો મીટર કરેલ જથ્થો ઉમેરો અને આલ્કલીના કુલ વપરાશની ગણતરી કરવા માટે NaOH પ્રમાણભૂત દ્રાવણ સાથે હાઈડ્રોલાઈઝ્ડ દ્રાવણને ટાઇટ્રેટ કરો. પાણીની સામગ્રીનું નિર્ધારણ: નમૂનાને ઓવનમાં 100~105 પર મૂકો°C 0.2h માટે સૂકવવા માટે, ઠંડક પછી પાણીના શોષણનું વજન અને ગણતરી કરો. આલ્કલી શોષણનું નિર્ધારણ: માત્રાત્મક નમૂનાનું વજન કરો, તેને ગરમ પાણીમાં ઓગાળો, મિથાઈલ વાયોલેટ સૂચક ઉમેરો અને પછી 0.05mol/L H2SO4 સાથે ટાઇટ્રેટ કરો. વિસ્તરણ ડિગ્રીનું નિર્ધારણ: 50g નમૂનાનું વજન કરો, તેને ક્રશ કરો અને તેને ગ્રેજ્યુએટેડ ટ્યુબમાં મૂકો, ઇલેક્ટ્રિક વાઇબ્રેશન પછીના વોલ્યુમને વાંચો અને વિસ્તરણ ડિગ્રીની ગણતરી કરવા માટે તેને અનલ્કલાઇન્ડ સેલ્યુલોઝ પાવડરના વોલ્યુમ સાથે સરખાવો.

2. પરિણામો અને ચર્ચા

2.1 આલ્કલી સાંદ્રતા અને સેલ્યુલોઝ સોજો ડિગ્રી વચ્ચેનો સંબંધ

NaOH દ્રાવણની ચોક્કસ સાંદ્રતા સાથે સેલ્યુલોઝની પ્રતિક્રિયા સેલ્યુલોઝના નિયમિત અને વ્યવસ્થિત સ્ફટિકીકરણને નષ્ટ કરી શકે છે અને સેલ્યુલોઝને ફૂલી શકે છે. અને લાઇમાં વિવિધ અધોગતિ થાય છે, પોલિમરાઇઝેશનની ડિગ્રી ઘટાડે છે. પ્રયોગો દર્શાવે છે કે આલ્કલીની સાંદ્રતા સાથે સેલ્યુલોઝના સોજાની ડિગ્રી અને આલ્કલી બંધન અથવા શોષણની માત્રામાં વધારો થાય છે. તાપમાનના વધારા સાથે હાઇડ્રોલિસિસની ડિગ્રી વધે છે. જ્યારે આલ્કલી સાંદ્રતા 20% સુધી પહોંચે છે, ત્યારે હાઇડ્રોલિસિસની ડિગ્રી t=100 પર 6.8% છે.°સી; હાઇડ્રોલિસિસની ડિગ્રી t=135 પર 14% છે°C. તે જ સમયે, પ્રયોગ બતાવે છે કે જ્યારે આલ્કલી 30% થી વધુ હોય છે, ત્યારે સેલ્યુલોઝ ચેઇન સ્કેસનના હાઇડ્રોલિસિસની ડિગ્રી નોંધપાત્ર રીતે ઓછી થાય છે. જ્યારે આલ્કલીની સાંદ્રતા 18% સુધી પહોંચે છે, ત્યારે પાણીની શોષણ ક્ષમતા અને સોજોની ડિગ્રી મહત્તમ હોય છે, એકાગ્રતા સતત વધતી જાય છે, એક ઉચ્ચપ્રદેશ પર ઝડપથી ઘટી જાય છે, અને પછી સતત બદલાય છે. તે જ સમયે, આ ફેરફાર તાપમાનના પ્રભાવ માટે તદ્દન સંવેદનશીલ છે. સમાન આલ્કલી સાંદ્રતા હેઠળ, જ્યારે તાપમાન ઓછું હોય છે (<20°સી), સેલ્યુલોઝની સોજોની ડિગ્રી મોટી છે, અને પાણીનું શોષણ પ્રમાણ મોટું છે; ઊંચા તાપમાને, સોજોની ડિગ્રી અને પાણી શોષણની માત્રા નોંધપાત્ર છે. ઘટાડો

સાહિત્ય અનુસાર એક્સ-રે વિવર્તન પૃથ્થકરણ પદ્ધતિ દ્વારા અલગ-અલગ પાણીની સામગ્રી અને આલ્કલી સામગ્રી સાથેના અલ્કલી તંતુઓ નક્કી કરવામાં આવ્યા હતા. વાસ્તવિક કામગીરીમાં, સેલ્યુલોઝની સોજોની ડિગ્રી વધારવા માટે ચોક્કસ પ્રતિક્રિયા તાપમાનને નિયંત્રિત કરવા માટે 18%~20% લાઇનો ઉપયોગ થાય છે. પ્રયોગો દર્શાવે છે કે સેલ્યુલોઝ 6~12h માટે ગરમ થવાથી પ્રતિક્રિયા આપે છે તે ધ્રુવીય દ્રાવકોમાં ઓગાળી શકાય છે. આ હકીકતના આધારે, લેખક વિચારે છે કે સેલ્યુલોઝની દ્રાવ્યતા સ્ફટિકીય સેગમેન્ટમાં સેલ્યુલોઝ પરમાણુઓ વચ્ચેના હાઇડ્રોજન બોન્ડ વિનાશની ડિગ્રીમાં નિર્ણાયક ભૂમિકા ભજવે છે, ત્યારબાદ ઇન્ટ્રામોલેક્યુલર ગ્લુકોઝ જૂથો C3-C2 ના હાઇડ્રોજન બોન્ડ વિનાશની ડિગ્રી. હાઇડ્રોજન બોન્ડના વિનાશની ડિગ્રી જેટલી વધારે છે, અલ્કલી ફાઇબરની સોજોની ડિગ્રી વધારે છે, અને હાઇડ્રોજન બોન્ડ સંપૂર્ણપણે નાશ પામે છે, અને અંતિમ હાઇડ્રોલિઝેટ એ પાણીમાં દ્રાવ્ય પદાર્થ છે.

2.2 એક્સિલરેટરની અસર

સેલ્યુલોઝ આલ્કલાઈઝેશન દરમિયાન ઉચ્ચ-ઉકળતા-બિંદુ આલ્કોહોલ ઉમેરવાથી પ્રતિક્રિયા તાપમાનમાં વધારો થઈ શકે છે, અને ઓછી માત્રામાં પ્રોપેલન્ટ જેમ કે લોઅર આલ્કોહોલ અને થિયોરિયા (અથવા યુરિયા) ઉમેરવાથી સેલ્યુલોઝના ઘૂંસપેંઠ અને સોજોને મોટા પ્રમાણમાં પ્રોત્સાહન મળે છે. જેમ જેમ આલ્કોહોલની સાંદ્રતા વધે છે તેમ, સેલ્યુલોઝનું અલ્કલી શોષણ વધે છે, અને જ્યારે સાંદ્રતા 20% હોય ત્યારે અચાનક ફેરફાર થાય છે, જે મોનોફંક્શનલ આલ્કોહોલ સેલ્યુલોઝ સાથે હાઇડ્રોજન બોન્ડ બનાવવા માટે સેલ્યુલોઝ પરમાણુઓમાં ઘૂસીને સેલ્યુલોઝને અટકાવે છે. અણુઓ સાંકળો અને પરમાણુ સાંકળો વચ્ચેના હાઇડ્રોજન બોન્ડ ડિસઓર્ડરની ડિગ્રીમાં વધારો કરે છે, સપાટીના વિસ્તારને વધારે છે અને આલ્કલીના શોષણની માત્રામાં વધારો કરે છે. જો કે, સમાન પરિસ્થિતિઓમાં, લાકડાની ચિપ્સનું આલ્કલી શોષણ ઓછું હોય છે, અને વળાંક વધઘટની સ્થિતિમાં બદલાય છે. તે લાકડાની ચિપ્સમાં સેલ્યુલોઝની ઓછી સામગ્રી સાથે સંબંધિત હોઈ શકે છે, જેમાં મોટી માત્રામાં લિગ્નિન હોય છે, જે આલ્કોહોલના ઘૂંસપેંઠને અવરોધે છે, અને સારી પાણી પ્રતિકાર અને આલ્કલી પ્રતિકાર ધરાવે છે.

2.3 ઇથેરિફિકેશન

1% B ઉત્પ્રેરક ઉમેરો, વિવિધ પ્રતિક્રિયાના તાપમાનને નિયંત્રિત કરો અને ઇપોક્સી રેઝિન અને આલ્કલી ફાઇબર સાથે ઇથરફિકેશન ફેરફાર કરો. ઇથરિફિકેશન પ્રતિક્રિયા પ્રવૃત્તિ 80 પર ઓછી છે°C. Cel નો કલમ બનાવવાનો દર માત્ર 28% છે, અને ઇથરફિકેશન પ્રવૃત્તિ લગભગ બમણી થઈને 110 છે.°C. દ્રાવક જેવી પ્રતિક્રિયાની સ્થિતિઓને ધ્યાનમાં લેતા, પ્રતિક્રિયા તાપમાન 100 છે°C, અને પ્રતિક્રિયા સમય 2.5h છે, અને Cel નો કલમ બનાવવાનો દર 41% સુધી પહોંચી શકે છે. વધુમાં, ઇથેરીફિકેશન પ્રતિક્રિયાના પ્રારંભિક તબક્કે (<1.0h), આલ્કલી સેલ્યુલોઝ અને ઇપોક્સી રેઝિન વચ્ચે વિજાતીય પ્રતિક્રિયાને કારણે, કલમ બનાવવાનો દર ઓછો છે. સેલ ઇથેરિફિકેશન ડિગ્રીના વધારા સાથે, તે ધીમે ધીમે સજાતીય પ્રતિક્રિયામાં ફેરવાય છે, તેથી પ્રતિક્રિયા પ્રવૃત્તિમાં તીવ્ર વધારો થયો, અને કલમ બનાવવાનો દર વધ્યો.

2.4 સેલ કલમ બનાવવાનો દર અને દ્રાવ્યતા વચ્ચેનો સંબંધ

પ્રયોગોએ દર્શાવ્યું છે કે આલ્કલી સેલ્યુલોઝ સાથે ઇપોક્સી રેઝિનને કલમ બનાવ્યા પછી, ભૌતિક ગુણધર્મો જેમ કે ઉત્પાદનની સ્નિગ્ધતા, સંલગ્નતા, પાણી પ્રતિકાર અને થર્મલ સ્થિરતામાં નોંધપાત્ર સુધારો થઈ શકે છે. દ્રાવ્યતા પરીક્ષણ સેલ ગ્રાફ્ટિંગ રેટ <40% સાથેનું ઉત્પાદન નીચલા આલ્કોહોલ-એસ્ટર, આલ્કિડ રેઝિન, પોલિએક્રીલિક એસિડ રેઝિન, એક્રેલિક પિમેરિક એસિડ અને અન્ય રેઝિનમાં ઓગાળી શકાય છે. Cel-Ep રેઝિન સ્પષ્ટ દ્રાવ્ય અસર ધરાવે છે.

કોટિંગ ફિલ્મ ટેસ્ટ સાથે જોડીને, 32% ~ 42% ના ગ્રાફ્ટિંગ દર સાથેના મિશ્રણોમાં સામાન્ય રીતે વધુ સારી સુસંગતતા હોય છે, અને <30% ની કલમ દર સાથેના મિશ્રણોમાં નબળી સુસંગતતા અને કોટિંગ ફિલ્મની ઓછી ચળકાટ હોય છે; કલમ બનાવવાનો દર 42% કરતા વધારે છે, ઉકળતા પાણીનો પ્રતિકાર, આલ્કોહોલ પ્રતિકાર અને કોટિંગ ફિલ્મનો ધ્રુવીય કાર્બનિક દ્રાવક પ્રતિકાર ઓછો થાય છે. સામગ્રીની સુસંગતતા અને કોટિંગ પ્રદર્શનને સુધારવા માટે, લેખકે Cel-Ep અને CAB ના સહ-અસ્તિત્વને પ્રોત્સાહન આપવા માટે વધુ દ્રાવ્ય અને સંશોધિત કરવા માટે કોષ્ટક 1 માં સૂત્ર અનુસાર CAB ઉમેર્યું. મિશ્રણ અંદાજિત સજાતીય સિસ્ટમ બનાવે છે. મિશ્રણની રચના ઇન્ટરફેસની જાડાઈ ખૂબ જ પાતળી હોય છે અને નેનો-સેલ્સની સ્થિતિમાં રહેવાનો પ્રયાસ કરે છે.

2.5 સેલ વચ્ચેનો સંબંધ-Ep/CAB મિશ્રણ ગુણોત્તર અને ભૌતિક ગુણધર્મો

CAB સાથે મિશ્રણ કરવા માટે Cel-Ep નો ઉપયોગ કરીને, કોટિંગ પરીક્ષણ પરિણામો દર્શાવે છે કે સેલ્યુલોઝ એસિટેટ સામગ્રીના કોટિંગ ગુણધર્મો, ખાસ કરીને સૂકવણીની ગતિમાં નોંધપાત્ર સુધારો કરી શકે છે. Cel-Ep ના શુદ્ધ ઘટકને ઓરડાના તાપમાને સૂકવવું મુશ્કેલ છે. CAB ઉમેર્યા પછી, બે સામગ્રીમાં સ્પષ્ટ પ્રભાવ પૂરક છે.

2.6 FTIR સ્પેક્ટ્રમ શોધ

3. નિષ્કર્ષ

(1) કોટન સેલ્યુલોઝ 80 પર ફૂલી શકે છે°C>18% કેન્દ્રિત આલ્કલી અને ઉમેરણોની શ્રેણી સાથે, પ્રતિક્રિયા તાપમાનમાં વધારો, પ્રતિક્રિયા સમય લંબાવવો, જ્યાં સુધી તે સંપૂર્ણપણે હાઇડ્રોલાઇઝ ન થાય ત્યાં સુધી સોજો અને અધોગતિની ડિગ્રીમાં વધારો.

(2) ઇથેરિફિકેશન રિએક્શન, સેલ-ઇપ મોલર ફીડ રેશિયો 2 છે, પ્રતિક્રિયા તાપમાન 100 છે°સી, સમય 5 કલાક છે, ઉત્પ્રેરક ડોઝ 1% છે, અને ઇથેરીફિકેશન ગ્રાફ્ટિંગ રેટ 32%~42% સુધી પહોંચી શકે છે.

(3) બ્લેન્ડિંગ ફેરફાર, જ્યારે Cel-Ep:CAB=3:2 નો મોલર રેશિયો હોય, ત્યારે સંશ્લેષિત ઉત્પાદનનું પ્રદર્શન સારું હોય છે, પરંતુ શુદ્ધ Cel-Epનો ઉપયોગ કોટિંગ તરીકે કરી શકાતો નથી, માત્ર એડહેસિવ તરીકે.