אתר תאית על שרף אפוקסי

פסולת כותנה ונסורת משמשים כחומרי גלם, והם עוברים הידרוליזה לאקליותאתר תאיתתחת פעולה של 18% אלקלי וסדרה של תוספים. לאחר מכן השתמש בשרף אפוקסי להשתלה, היחס המולארי של שרף אפוקסי וסיבי אלקלי הוא 0.5:1.0, טמפרטורת התגובה היא 100°C, זמן התגובה הוא 5.0 שעות, מינון הזרז הוא 1%, וקצב השתלת האתריפיקציה הוא 32%. אתר תאית אפוקסי המתקבל מעורבב עם 0.6מול Cel-Ep ו-0.4mol CAB כדי לסנתז מוצר ציפוי חדש עם ביצועים טובים. מבנה המוצר אושר באמצעות IR.

מילות מפתח:אתר תאית; סִינתֶזָה; מוֹנִית; תכונות ציפוי

תָאִית אֶתֶר הוא פולימר טבעי, אשר נוצר על ידי עיבוי שלβ-גלוקוז. לתאית דרגת פילמור גבוהה, מידת התמצאות טובה ויציבות כימית טובה. ניתן להשיגו על ידי טיפול כימי בתאית (אסטריפיקציה או etherification). סדרה של נגזרות תאית, מוצרים אלה נמצאים בשימוש נרחב בפלסטיק, קופסאות אוכל מתכלות, ציפוי רכב יוקרתי, חלקי רכב, דיו להדפסה, דבקים וכו'. כיום, זני תאית מתוקנים חדשים צצים ללא הרף, ותחומי היישום הם מתרחב כל הזמן, ויצר בהדרגה מערכת תעשיית סיבים. נושא זה הוא להשתמש בנסורת או בפסולת כותנה כדי לעבור הידרוליזה לסיבים קצרים על ידי לוב, ולאחר מכן להשתיל כימית ולשנות כדי ליצור סוג חדש של ציפוי שלא דווח במסמך.

1. ניסוי

1.1 ריאגנטים ומכשירים

פסולת כותנה (שטופה ומיובשת), NaOH, 1,4-בוטנדיול, מתנול, תיאוריאה, אוריאה, שרף אפוקסי, אנהידריד אצטית, חומצה בוטרית, טריכלורואתן, חומצה פורמית, גליוקסל, טולואן, CAB וכו' (הטוהר הוא דרגת CP) . ספקטרומטר האינפרא אדום Magna-IR 550 המיוצר על ידי חברת Nicolet מארצות הברית שימש להכנת הדגימות על ידי ציפוי טטרהידרופורין ממס. מד צמיגות Tu-4, טמפרטורה קבועה מסוג FVXD3-1 בשליטה עצמית קומקום תגובת ערבוב חשמלי, מיוצר על ידי Weihai Xiangwei Chemical Machinery Factory; מד צמיגות סיבובי NDJ-7, מסוג Z-10MP5, מיוצר על ידי Shanghai Tianping Instrument Factory; משקל מולקולרי נמדד על ידי צמיגות Ubbelohde; הכנה ובדיקה של סרט הצבע יתבצעו לפי התקן הלאומי GB-79.

1.2 עקרון התגובה

1.3 סינתזה

סינתזה של תאית אפוקסי: הוסף 100 גרם של סיבי כותנה קצוצים לכור ערבוב חשמלי בשליטה עצמית בטמפרטורה קבועה, הוסף חומר חמצון והגיב במשך 10 דקות, ולאחר מכן הוסף אלכוהול ואלקלי כדי ליצור שורית בריכוז של 18%. הוסף מאיצים A,B וכו' להספגה. להגיב בטמפרטורה מסוימת תחת ואקום למשך 12 שעות, לסנן, לייבש ולשקול 50 גרם של תאית אלקלית, להוסיף ממס מעורב להכנת תמיסה, להוסיף זרז ושרף אפוקסי עם משקל מולקולרי ספציפי, לחמם עד 90~110℃לתגובת אתריפיקציה 4.0 ~ 6.0 שעות עד שהמגיבים יתמזגו. הוסף חומצה פורמית כדי לנטרל ולהסיר עודפי אלקלי, הפרידו את התמיסה המימית והממס, שטפו עם 80℃מים חמים להסרת מלח נתרן, ומייבשים לשימוש מאוחר יותר. הצמיגות הפנימית נמדדה עם צמיגות Ubbelohde והמשקל המולקולרי הממוצע של צמיגות חושב על פי הספרות.

אצטט בוטיל תאית מוכנה לפי שיטת הספרות, שוקלים 57.2 גרם כותנה מעודנת, מוסיפים 55 גרם אנהידריד אצטית, 79 גרם חומצה בוטרית, 9.5 גרם מגנזיום אצטט, 5.1 גרם חומצה גופרתית, השתמשו בבוטיל אצטט כממס, והגיבו בשעה טמפרטורה מסוימת עד להסמכה, מנוטרל על ידי הוספת נתרן אצטט, שקע, סינון, שטף, סינון ומיובש לשימוש מאוחר יותר. קח Cel-Ep, הוסף כמות מתאימה של CAB וממס מעורב ספציפי, חממו וערבבו במשך 0.5 שעות ליצירת נוזל סמיך אחיד, והכנת סרט הציפוי ובדיקת הביצועים פועלים לפי שיטת GB-79.

קביעת מידת האסטריפיקציה של אצטט תאית: תחילה ממיסים אצטט תאית בדימטיל סולפוקסיד, הוסף כמות מדודה של תמיסת אלקלית לחימום והידרוליזה, וטיטרר את התמיסה שעברה הידרוליזה עם תמיסה סטנדרטית של NaOH כדי לחשב את הצריכה הכוללת של אלקלי. קביעת תכולת המים: הכניסו את הדגימה לתנור בחום של 100~105°C לייבוש למשך 0.2 שעות, שקלו וחשבו את ספיגת המים לאחר הקירור. קביעת ספיגת אלקלי: שקלו דגימה כמותית, ממיסים אותה במים חמים, הוסף מחוון סגול מתיל ולאחר מכן טיטר עם 0.05מול/L H2SO4. קביעת דרגת ההתפשטות: שקלו דגימה של 50 גרם, כתשו אותה והכניסו אותה לשפופרת מדורגת, קראו את הנפח לאחר רטט חשמלי, והשוו אותה לנפח אבקת תאית לא מפותלת כדי לחשב את מידת ההתפשטות.

2. תוצאות ודיון

2.1 הקשר בין ריכוז אלקלי ודרגת התנפחות תאית

התגובה של תאית עם ריכוז מסוים של תמיסת NaOH יכולה להרוס את ההתגבשות הסדירה והמסודרת של תאית ולגרום לתפוחה. ושפלים שונים מתרחשים בבור, ומפחיתים את מידת הפילמור. ניסויים מראים שמידת הנפיחות של תאית וכמות הקישור או הספיחה של אלקלי עולים עם ריכוז האלקלי. מידת ההידרוליזה עולה עם עליית הטמפרטורה. כאשר ריכוז האלקלי מגיע ל-20%, מידת ההידרוליזה היא 6.8% ב-t=100°ג; מידת ההידרוליזה היא 14% ב-t=135°ג. במקביל, הניסוי מראה שכאשר האלקלי הוא יותר מ-30%, מידת ההידרוליזה של ביקוע שרשרת התאית מופחתת באופן משמעותי. כאשר ריכוז האלקלי מגיע ל-18%, יכולת הספיגה ודרגת ההתפחה של המים הם המקסימליים, הריכוז ממשיך לעלות, יורד בחדות לרמה, ואז משתנה בהתמדה. יחד עם זאת, שינוי זה די רגיש להשפעת הטמפרטורה. תחת אותו ריכוז אלקלי, כאשר הטמפרטורה נמוכה (<20°ג), מידת הנפיחות של תאית גדולה, וכמות המים הספיחה גדולה; בטמפרטורה גבוהה, מידת הנפיחות וכמות ספיחת המים משמעותיים. לְהַפחִית.

סיבי אלקלי עם תכולת מים ותכולת אלקלי שונה נקבעו בשיטת ניתוח עקיפה של קרני רנטגן על פי הספרות. בפעולה בפועל, 18% ~ 20% שובן משמש כדי לשלוט בטמפרטורת תגובה מסוימת כדי להגביר את דרגת הנפיחות של תאית. ניסויים מראים שניתן להמיס את התאית שהגיבה בחימום במשך 6 ~ 12 שעות בממסים קוטביים. בהתבסס על עובדה זו, המחבר חושב שלמסיסות של תאית יש תפקיד מכריע במידת הרס קשרי המימן בין מולקולות תאית במקטע הגבישי, ולאחריה מידת הרס קשרי המימן של קבוצות גלוקוז תוך-מולקולריות C3-C2. ככל שמידת הרס קשרי המימן גדולה יותר, כך מידת ההתנפחות של סיב האלקלי גדלה, וקשר המימן נהרס לחלוטין, וההידרוליזט הסופי הוא חומר מסיס במים.

2.2 השפעת האקסלרטור

הוספת אלכוהול עם נקודת רתיחה גבוהה במהלך אלקליזציה של תאית יכולה להגביר את טמפרטורת התגובה, והוספת כמות קטנה של חומר הנעה כגון אלכוהול נמוך יותר ותיאוריאה (או אוריאה) יכולה לקדם מאוד את החדירה וההתנפחות של תאית. ככל שריכוז האלכוהול עולה, ספיגת האלקלי של תאית עולה, ויש נקודת שינוי פתאומית כאשר הריכוז הוא 20%, שיכול להיות שהאלכוהול החד-פונקציונלי חודר לתוך מולקולות התאית ליצירת קשרי מימן עם תאית, ומונעים את התאית. מולקולות קשרי המימן בין שרשראות ושרשרות מולקולריות מגבירים את מידת האי-סדר, מגדילים את שטח הפנים ומגדילים את כמות הספיחת האלקלית. עם זאת, באותם תנאים, ספיגת האלקלי של שבבי עץ נמוכה, והעקומה משתנה במצב משתנה. ייתכן שזה קשור לתכולה הנמוכה של תאית בשבבי עץ, המכיל כמות גדולה של ליגנין, המעכב את חדירת האלכוהול, ובעל עמידות טובה למים ועמידות בפני אלקלי.

2.3 אתריפיקציה

הוסף זרז B 1%, שלט בטמפרטורות תגובה שונות, ובצע שינוי האתריפיקציה עם שרף אפוקסי וסיבי אלקלי. פעילות תגובת האתריפיקציה נמוכה ב-80°ג. קצב ההשתלה של Cel הוא רק 28%, ופעילות האetherification כמעט מוכפלת ב-110°ג. בהתחשב בתנאי התגובה כגון ממס, טמפרטורת התגובה היא 100°C, וזמן התגובה הוא 2.5 שעות, וקצב ההשתלה של Cel יכול להגיע ל-41%. בנוסף, בשלב הראשוני של תגובת האתריפיקציה (<1.0h), עקב התגובה ההטרוגנית בין תאית אלקלית לשרף אפוקסי, קצב ההשתלה נמוך. עם עליית דרגת האתריפיקציה של Cel, זה הופך בהדרגה לתגובה הומוגנית, כך שהתגובה הפעילות גדלה בחדות, וקצב ההשתלה גדל.

2.4 קשר בין קצב השתלת Cel ומסיסות

ניסויים הראו כי לאחר השתלת שרף אפוקסי עם תאית אלקלית, ניתן לשפר משמעותית את התכונות הפיזיקליות כגון צמיגות המוצר, הידבקות, עמידות למים ויציבות תרמית. בדיקת מסיסות המוצר עם שיעור השתלת Cel <40% יכול להיות מומס באלכוהול-אסטר נמוך יותר, שרף אלקיד, שרף חומצה פוליאקרילית, חומצה אקרילית פימארית ושרף אחר. לשרף Cel-Ep יש אפקט מסיס ברור.

בשילוב עם בדיקת סרט הציפוי, לתערובות עם שיעור השתלה של 32% ~ 42% יש בדרך כלל תאימות טובה יותר, ולתערובות עם שיעור השתלה של <30% יש תאימות גרועה ומבריק נמוך של סרט הציפוי; שיעור ההשתלה גבוה מ-42%, עמידות למים רותחים, עמידות לאלכוהול ועמידות ממס אורגני קוטבי של סרט הציפוי מופחתות. על מנת לשפר את תאימות החומר ואת ביצועי הציפוי, המחבר הוסיף CAB לפי הנוסחה בטבלה 1 כדי להמיס ולשנות עוד יותר כדי לקדם את הקיום המשותף של Cel-Ep ו-CAB. התערובת יוצרת מערכת הומוגנית משוערת. עובי ממשק ההרכב של התערובת נוטה להיות דק מאוד ולנסות להיות במצב של ננו-תאים.

2.5 קשר בין Cel—יחס מיזוג Ep/CAB ותכונות פיזיקליות

שימוש ב-Cel-Ep להתמזגות עם CAB, תוצאות בדיקת הציפוי מראות שאצטט תאית יכול לשפר משמעותית את תכונות הציפוי של החומר, במיוחד את מהירות הייבוש. קשה לייבוש את הרכיב הטהור של Cel-Ep בטמפרטורת החדר. לאחר הוספת CAB, לשני החומרים יש השלמה ברורה של ביצועים.

2.6 זיהוי ספקטרום FTIR

3. מסקנה

(1) תאית כותנה יכולה להתנפח ב-80°C עם >18% אלקלי מרוכז וסדרה של תוספים, מעלים את טמפרטורת התגובה, מאריכים את זמן התגובה, מגבירים את מידת ההתפחה והפירוק עד להידרוליזה מלאה.

(2) תגובת אתריפיקציה, יחס ההזנה המולארי Cel-Ep הוא 2, טמפרטורת התגובה היא 100°C, הזמן הוא 5 שעות, מינון הזרז הוא 1%, וקצב השתלת האתריפיקציה יכול להגיע ל-32% ~ 42%.

(3) שינוי מיזוג, כאשר היחס המולארי של Cel-Ep:CAB=3:2, הביצועים של המוצר המסונתז טובים, אך לא ניתן להשתמש ב-Cel-Ep טהור כציפוי, רק כדבק.