Cellulóz-éter epoxigyantán

A hulladék gyapotot és fűrészport nyersanyagként használják fel, és lúggá hidrolizáljákcellulóz-éter18%-os lúg és egy sor adalékanyag hatására. Ezután használjon epoxigyantát az oltáshoz, az epoxigyanta és az alkáliszál mólaránya 0,5:1,0, a reakció hőmérséklete 100°C, a reakcióidő 5,0 óra, a katalizátor adagolása 1%, az éterezési ojtási sebesség 32%. A kapott epoxi-cellulóz-étert összekeverik 0,6 mol Cel-Ep-vel és 0,4 mol CAB-vel, hogy jó teljesítményű új bevonatterméket állítsanak elő. A termék szerkezetét IR-vel igazoltuk.

Kulcsszavak:cellulóz-éter; szintézis; TAXI; bevonat tulajdonságai

Cellulóz éter egy természetes polimer, amely kondenzációjával képződikβ-szőlőcukor. A cellulóz nagyfokú polimerizációval, jó orientációval és jó kémiai stabilitással rendelkezik. A cellulóz kémiai kezelésével (észterezéssel vagy éterezéssel) nyerhető. Egy sor cellulózszármazék, ezeket a termékeket széles körben használják műanyagokban, biológiailag lebomló ebéddobozokban, csúcskategóriás autóipari bevonatokban, autóalkatrészekben, nyomdafestékekben, ragasztókban stb. Jelenleg folyamatosan jelennek meg új módosított cellulózfajták, és az alkalmazási területek folyamatosan bővülve, fokozatosan kialakítva egy szálipari rendszert. Ebben a témában fűrészpor vagy hulladékgyapot felhasználásával rövid szálakká hidrolizálják lúggal, majd kémiailag ojtják és módosítják, hogy új típusú bevonatot képezzenek, amelyről a dokumentumban nem számoltak be.

1. Kísérlet

1.1 Reagensek és műszerek

Hulladék gyapot (mosott és szárított), NaOH, 1,4-butándiol, metanol, tiokarbamid, karbamid, epoxigyanta, ecetsavanhidrid, vajsav, triklór-etán, hangyasav, glioxál, toluol, CAB stb. (a tisztaság CP fokozatú) . Az egyesült államokbeli Nicolet Company Magna-IR 550 típusú infravörös spektrométerét használtuk a minták oldószeres tetrahidrofurános bevonással történő előkészítéséhez. Tu-4 viszkoziméter, FVXD3-1 típusú állandó hőmérsékletű önvezérelt elektromos keverős reakcióedény, amelyet a Weihai Xiangwei Chemical Machinery Factory gyárt; NDJ-7, Z-10MP5 típusú rotációs viszkoziméter, a Shanghai Tianping Instrument Factory által gyártott; a molekulatömeget Ubbelohde viszkozitással mérjük; A festékfólia előkészítését és tesztelését a GB-79 nemzeti szabvány szerint kell elvégezni.

1.2 A reakció elve

1.3 Szintézis

Epoxi-cellulóz szintézise: Adjunk hozzá 100 g apróra vágott pamutszálat egy állandó hőmérsékletű, önvezérelt elektromos keverőreaktorba, adjunk hozzá egy oxidálószert és reagáltatjuk 10 percig, majd adjunk hozzá alkoholt és lúgot, hogy 18%-os lúgot kapjunk. Adjon hozzá A, B stb. gyorsítót az impregnáláshoz. Reagáljon egy bizonyos hőmérsékleten vákuum alatt 12 órán át, szűrje le, szárítsa meg és mérjen le 50 g lúgosított cellulózt, kevert oldószerrel szuszpenziót készítsen, adjon hozzá katalizátort és fajlagos molekulatömegű epoxigyantát, melegítse 90-110 °C-ra.℃éterezési reakcióhoz 4,0-6,0 óra, amíg a reaktánsok elegyednek. Adjunk hozzá hangyasavat a semlegesítéshez és a felesleges lúg eltávolításához, válasszuk el a vizes oldatot és az oldószert, mossuk 80℃forró víz a nátriumsó eltávolításához, majd szárítsa meg későbbi felhasználáshoz. A belső viszkozitást Ubbelohde viszkoziméterrel mértük, és a viszkozitás-átlagos molekulatömeget a szakirodalom szerint számítottuk.

Az acetát-butil-cellulózt szakirodalmi módszer szerint állítjuk elő, mérjünk le 57,2 g finomított gyapotot, adjunk hozzá 55 g ecetsavanhidridet, 79 g vajsavat, 9,5 g magnézium-acetátot, 5,1 g kénsavat, használjunk oldószerként butil-acetátot, majd Egy bizonyos hőmérsékleten a minősítésig, nátrium-acetát hozzáadásával semlegesítjük, kicsapjuk, szűrjük, mossuk, szűrjük és szárítjuk későbbi felhasználásra. Vegyük a Cel-Ep-et, adjunk hozzá megfelelő mennyiségű CAB-t és specifikus kevert oldószert, melegítsük fel és keverjük 0,5 órán keresztül, hogy egyenletes sűrű folyadékot kapjunk, és a bevonófilm előkészítése és a teljesítményteszt a GB-79 módszert követi.

A cellulóz-acetát észterezési fokának meghatározása: először oldjuk fel a cellulóz-acetátot dimetil-szulfoxidban, adjunk hozzá kimért mennyiségű lúgoldatot a melegítéshez és hidrolizáláshoz, majd a hidrolizált oldatot NaOH standard oldattal titráljuk a teljes lúgfogyasztás kiszámításához. Víztartalom meghatározása: Helyezze a mintát 100-105 fokos sütőbe°C-on 0,2 órán át szárítjuk, mérjük le és számítsuk ki a vízfelvételt hűtés után. A lúg abszorpció meghatározása: mérjünk le egy kvantitatív mintát, oldjuk fel forró vízben, adjunk hozzá metilibolya indikátort, majd titráljuk 0,05 mol/l H2SO4-gyel. Tágulási fok meghatározása: Mérjünk ki 50g mintát, törjük össze és tegyük beosztásos csőbe, elektromos rezgés után olvassuk le a térfogatot, és hasonlítsuk össze az lúgosítatlan cellulózpor térfogatával a tágulási fok kiszámításához.

2. Eredmények és megbeszélés

2.1 A lúgkoncentráció és a cellulóz duzzadási foka közötti kapcsolat

A cellulóz reakciója bizonyos koncentrációjú NaOH-oldattal tönkreteheti a cellulóz szabályos és rendezett kristályosodását, és megduzzadhat. A lúgban pedig különféle bomlás lép fel, ami csökkenti a polimerizáció mértékét. A kísérletek azt mutatják, hogy a cellulóz duzzadási foka és a lúgkötés vagy adszorpció mértéke a lúg koncentrációjával növekszik. A hidrolízis mértéke a hőmérséklet emelkedésével nő. Amikor a lúgkoncentráció eléri a 20%-ot, a hidrolízis mértéke 6,8% t=100-nál°C; a hidrolízis foka t=135-nél 14%.°C. Ugyanakkor a kísérlet azt mutatja, hogy ha a lúg több mint 30%, a cellulóz láncszakadás hidrolízisének mértéke jelentősen csökken. Amikor a lúgkoncentráció eléri a 18%-ot, a víz adszorpciós képessége és duzzadási foka a maximum, a koncentráció tovább növekszik, meredeken leesik egy platóra, majd folyamatosan változik. Ugyanakkor ez a változás meglehetősen érzékeny a hőmérséklet hatására. Ugyanolyan lúgkoncentráció mellett, amikor a hőmérséklet alacsony (<20°C), a cellulóz duzzadási foka nagy, és a víz adszorpciós mennyisége nagy; magas hőmérsékleten a duzzadás mértéke és a vízadszorpció mértéke jelentős. csökkenteni.

A különböző víz- és lúgtartalmú alkáliszálakat röntgendiffrakciós analízis módszerrel határoztuk meg az irodalom szerint. A tényleges működés során 18-20% lúgot használnak egy bizonyos reakcióhőmérséklet szabályozására a cellulóz duzzadási fokának növelése érdekében. A kísérletek azt mutatják, hogy a 6-12 órás melegítéssel reagált cellulóz feloldható poláris oldószerekben. E tény alapján a szerző úgy gondolja, hogy a kristályos szegmensben lévő cellulózmolekulák közötti hidrogénkötés-roncsolás mértékében a cellulóz oldhatósága játszik döntő szerepet, ezt követi az intramolekuláris C3-C2 glükózcsoportok hidrogénkötés-roncsolásának mértéke. Minél nagyobb a hidrogénkötés roncsolása, annál nagyobb az alkáliszál duzzadási foka, és a hidrogénkötés teljesen tönkremegy, a végső hidrolizátum pedig vízben oldódó anyag.

2.2 A gyorsító hatása

Magas forráspontú alkohol hozzáadása a cellulóz lúgosítása során növelheti a reakcióhőmérsékletet, és kis mennyiségű hajtóanyag, például alacsonyabb alkohol és tiokarbamid (vagy karbamid) hozzáadása nagymértékben elősegítheti a cellulóz behatolását és duzzadását. Az alkohol koncentrációjának növekedésével a cellulóz lúgos felszívódása növekszik, és 20%-os koncentrációnál hirtelen változási pont lép fel, ami lehet, hogy a monofunkciós alkohol behatol a cellulózmolekulákba, hogy hidrogénkötést hozzon létre a cellulózzal, megakadályozva a cellulóz felszívódását. molekulák A láncok és molekulaláncok közötti hidrogénkötések növelik a rendezetlenség mértékét, növelik a felületet és növelik a lúgok adszorpciójának mértékét. Ugyanilyen körülmények között azonban a faapríték lúgfelvétele alacsony, a görbe ingadozó állapotban változik. Összefügghet a faapríték alacsony cellulóztartalmával, amely nagy mennyiségű lignint tartalmaz, ami gátolja az alkohol behatolását, jó víz- és lúgállósággal rendelkezik.

2.3 Éterezés

Adjon hozzá 1% B katalizátort, szabályozza a különböző reakcióhőmérsékleteket, és végezzen éterezési módosítást epoxigyantával és alkáliszálassal. Az éterezési reakció aktivitása alacsony, 80 °C-on°C. A Cel oltási aránya csak 28%, és az éterezési aktivitás csaknem megduplázódik, 110°Figyelembe véve a reakciókörülményeket, például az oldószert, a reakció hőmérséklete 100 °C°C, és a reakcióidő 2,5 óra, és a Cel oltási sebessége elérheti a 41%-ot. Ezenkívül az éterezési reakció kezdeti szakaszában (<1,0 óra) az alkálifém-cellulóz és az epoxigyanta közötti heterogén reakció miatt az ojtási sebesség alacsony. A Cel éterezési fokának növekedésével fokozatosan homogén reakcióba megy át, így a reakció Az aktivitás erősen megnőtt, az ojtás sebessége nőtt.

2.4. Kapcsolat a Cel oltási sebesség és az oldhatóság között

Kísérletek kimutatták, hogy az epoxigyanta alkálifém-cellulózzal történő ojtása után a fizikai tulajdonságok, mint a termék viszkozitása, tapadása, vízállósága és hőstabilitása jelentősen javíthatók. Oldhatósági teszt A <40% Cel oltási arányú termék feloldható rövid szénláncú alkohol-észterben, alkidgyantában, poliakrilsav gyantában, akril-pimársavban és egyéb gyantákban. A Cel-Ep gyanta nyilvánvaló szolubilizáló hatással rendelkezik.

A bevonófilm-teszttel kombinálva a 32-42%-os ojtási arányú keverékek általában jobb kompatibilitást mutatnak, a 30%-nál kisebb oltási arányú keverékek pedig gyengén kompatibilisek és a bevonófilm alacsony fényességgel rendelkezik; az ojtási sebesség nagyobb, mint 42%, a bevonófilm forrásvízállósága, alkoholállósága és poláris szerves oldószerekkel szembeni ellenállása csökken. Az anyagkompatibilitás és a bevonat teljesítményének javítása érdekében a szerző az 1. táblázatban szereplő képlet szerint CAB-t adott hozzá, hogy tovább oldódjon és módosítsa a Cel-Ep és a CAB együttélését. A keverék megközelítőleg homogén rendszert alkot. A keverék összetételi felületének vastagsága általában nagyon vékony, és megpróbál nanocellák állapotába kerülni.

2.5 A Cel—Ep/CAB keverési arány és fizikai tulajdonságok

A Cel-Ep CAB-vel való keverésére a bevonatvizsgálati eredmények azt mutatják, hogy a cellulóz-acetát jelentősen javíthatja az anyag bevonat tulajdonságait, különösen a száradási sebességet. A Cel-Ep tiszta komponense nehezen szárítható szobahőmérsékleten. A CAB hozzáadása után a két anyag nyilvánvalóan kiegészíti egymást.

2.6 FTIR spektrum detektálás

3. Következtetés

(1) A pamutcellulóz 80 fokon megduzzad°C-on >18% tömény lúggal és egy sor adalékanyaggal, növeli a reakcióhőmérsékletet, meghosszabbítja a reakcióidőt, növeli a duzzadás és lebomlás mértékét, amíg teljesen hidrolizálódik.

(2) Éterezési reakció, a Cel-Ep moláris betáplálási arány 2, a reakció hőmérséklete 100°C, az idő 5 óra, a katalizátor adagja 1%, és az éterezési ojtási sebesség elérheti a 32% ~ 42%.

(3) Keverési módosítás, amikor a Cel-Ep:CAB mólarány=3:2, a szintetizált termék teljesítménye jó, de a tiszta Cel-Ep nem használható bevonatként, csak ragasztóként.