セルロースエーテル エポキシ樹脂について

綿くずやおがくずを原料とし、加水分解してアルカリに変換セルロースエーテル18%のアルカリと一連の添加剤の作用下で。次に、グラフトにエポキシ樹脂を使用します。エポキシ樹脂とアルカリ繊維のモル比は0.5:1.0、反応温度は100です。°Ｃ、反応時間は５．０時間、触媒添加量は１％、エーテル化グラフト率は３２％である。得られたエポキシセルロースエーテルを0.6molのCel-Epおよび0.4molのCABとブレンドして、良好な性能を有する新しいコーティング製品を合成します。生成物の構造はIRで確認しました。

キーワード:セルロースエーテル；合成;タクシー;コーティング特性

セルロース エーテル 天然ポリマーであり、次のものの縮合によって形成されます。β-グルコース。セルロースは、重合度が高く、配向度が高く、化学的安定性が良好です。セルロースを化学処理（エステル化またはエーテル化）することで得られます。一連のセルロース誘導体であるこれらの製品は、プラスチック、生分解性弁当箱、高級自動車用塗料、自動車部品、印刷インキ、接着剤などに広く使用されています。現在、新しい変性セルロースの品種が絶えず登場しており、応用分野は多岐にわたります。絶えず拡大し、徐々に繊維産業システムを形成しています。このトピックは、おがくずまたは廃綿を灰汁によって加水分解して短い繊維にし、その後化学的にグラフト化および改質して、文書で報告されていない新しいタイプのコーティングを形成することです。

1. 実験

1.1 試薬と機器

綿花廃綿（洗浄・乾燥済み）、NaOH、1,4-ブタンジオール、メタノール、チオ尿素、尿素、エポキシ樹脂、無水酢酸、酪酸、トリクロロエタン、ギ酸、グリオキサール、トルエン、CAB等（純度はCPグレード） 。米国のＮｉｃｏｌｅｔ Ｃｏｍｐａｎｙによって製造されたＭａｇｎａ－ＩＲ ５５０赤外分光計を使用して、溶媒テトラヒドロフランコーティングによってサンプルを調製した。 Tu-4 粘度計、FVXD3-1 型定温自己制御電気撹拌反応釜、威海翔威化学機械工場で製造。回転粘度計 NDJ-7、Z-10MP5 タイプ、上海天平計器工場製。分子量はウベローデ粘度によって測定されます。塗膜の調製と試験は国家規格 GB-79 に従って実施するものとする。

1.2 反応原理

1.3 合成

エポキシセルロースの合成: 刻んだ綿繊維 100g を一定温度の自動制御電気撹拌反応器に加え、酸化剤を加えて 10 分間反応させた後、アルコールとアルカリを加えて濃度 18% の灰汁を作ります。促進剤A、B等を添加して含浸させます。真空下で一定の温度で12時間反応させ、濾過、乾燥し、アルカリ化セルロース50gを秤量し、混合溶媒を加えてスラリーを作り、触媒と特定の分子量のエポキシ樹脂を加え、90〜110℃まで加熱する℃エーテル化反応の場合、反応物が混和するまで 4.0 ～ 6.0 時間。ギ酸を加えて中和し、余分なアルカリを除去し、水溶液と溶媒を分離し、80℃で洗浄します。℃熱湯でナトリウム塩を除去し、後で使用するために乾燥させます。極限粘度はウベローデ粘度計で測定し、粘度平均分子量は文献に従って計算した。

文献の方法に従って酢酸ブチルセルロースを調製し、精製綿57.2gを秤量し、無水酢酸55g、酪酸79g、酢酸マグネシウム9.5g、硫酸5.1gを加え、酢酸ブチルを溶媒として使用し、30℃で反応させる。適格になるまで特定の温度に保ち、酢酸ナトリウムを加えて中和し、沈殿させ、濾過し、洗浄し、濾過し、後で使用するために乾燥させます。 Cel-Ep を取り、適量の CAB と特定の混合溶媒を加え、加熱して 0.5 時間撹拌して均一な濃厚液体を形成します。塗膜の調製と性能試験は GB-79 法に従います。

酢酸セルロースのエステル化度の測定：酢酸セルロースをジメチルスルホキシドに溶解し、アルカリ溶液を計量加えて加熱加水分解し、加水分解液をNaOH標準液で滴定し、総アルカリ消費量を算出します。水分含有量の測定: サンプルを 100 ～ 105 のオーブンに入れます。°３０℃で０．２時間乾燥させ、冷却後に重量を測定し、吸水率を計算する。アルカリ吸収の測定: 定量サンプルを秤量し、熱水に溶解し、メチルバイオレット指示薬を加え、0.05mol/L H2SO4 で滴定します。膨張度の測定：サンプル50gを量り、粉砕して目盛り付き管に入れ、電気振動後の体積を読み取り、未アルカリセルロース粉末の体積と比較して膨張度を算出します。

2. 結果と考察

2.1 アルカリ濃度とセルロースの膨潤度との関係

セルロースと特定の濃度の NaOH 溶液が反応すると、セルロースの規則正しい結晶化が破壊され、セルロースが膨潤する可能性があります。そして灰汁中ではさまざまな分解が起こり、重合度が低下します。実験により、セルロースの膨潤度およびアルカリの結合または吸着の量は、アルカリの濃度とともに増加することが示されています。加水分解の程度は温度の上昇とともに増加します。アルカリ濃度が 20% に達すると、加水分解度は t=100 で 6.8% になります。°C;加水分解度は t=135 で 14% です°同時に、実験は、アルカリが３０％を超えると、セルロース鎖切断の加水分解の程度が著しく低下することを示している。アルカリ濃度が18%に達すると、水の吸着能力と膨潤度は最大となり、濃度は増加し続け、急激に低下してプラトーとなり、その後は着実に変化します。同時に、この変化は温度の影響を非常に受けやすくなります。同じアルカリ濃度下で、温度が低いとき（<20°Ｃ）セルロースの膨潤度が大きく、水分の吸着量が多い。高温では膨潤度と水分吸着量が大きくなります。減らす。

異なる水分含有量とアルカリ含有量を有​​するアルカリ繊維を、文献に従ってX線回折分析法によって測定した。実際の操作では、セルロースの膨潤度を高めるために、18%〜20%の灰汁を使用して一定の反応温度を制御します。実験により、6~12時間加熱して反応させたセルロースは極性溶媒に溶解できることが示されました。この事実に基づいて、著者はセルロースの溶解度が結晶セグメント内のセルロース分子間の水素結合の破壊の程度に決定的な役割を果たし、次に分子内のグルコース基C3-C2の水素結合の破壊の程度に決定的な役割を果たしていると考えています。水素結合破壊度が大きいほどアルカリ繊維の膨潤度が大きくなり、水素結合が完全に破壊され、最終的な加水分解物は水溶性物質となる。

2.2 アクセラレータの効果

セルロースのアルカリ化中に高沸点アルコールを添加すると反応温度が上昇し、低級アルコールやチオ尿素（または尿素）などの噴射剤を少量添加するとセルロースの浸透と膨潤を大幅に促進できます。アルコールの濃度が増加するにつれてセルロースのアルカリ吸収が増加し、濃度が20%のときに急激な変化点が見られます。これは、単官能アルコールがセルロース分子に浸透してセルロースと水素結合を形成し、セルロースの分解を妨げている可能性があります。分子鎖と分子鎖の間の水素結合により、無秩序度が増加し、表面積が増加し、アルカリ吸着量が増加します。ただし、同一条件下では木質チップはアルカリ吸収性が低く、曲線が変動した状態で変化します。これは、木材チップ中のセルロース含有量が低いことと関係していると考えられますが、木材チップにはアルコールの浸透を妨げるリグニンが多く含まれており、耐水性や耐アルカリ性に優れています。

2.3 エーテル化

1% B 触媒を添加し、異なる反応温度を制御し、エポキシ樹脂とアルカリ繊維でエーテル化変性を実行します。エーテル化反応活性は80と低い°C. Cel のグラフト率はわずか 28% ですが、エーテル化活性は 110 でほぼ 2 倍になります。°C. 溶媒などの反応条件を考慮し、反応温度は100℃°反応時間は２．５時間であり、Ｃｅｌのグラフト率は４１％に達することができる。さらに、エーテル化反応の初期段階（<1.0h）では、アルカリセルロースとエポキシ樹脂の間の不均一反応により、グラフト率が低くなります。セルのエーテル化度が増加すると、徐々に均一な反応となるため、反応活性が急激に増加し、グラフト率が増加しました。

2.4 Celグラフト率と溶解性の関係

実験により、エポキシ樹脂にアルカリセルロースをグラフトすると、製品の粘度、接着性、耐水性、熱安定性などの物理的特性が大幅に向上することが示されました。溶解性試験 Cel グラフト率 <40% の製品は、低級アルコールエステル、アルキド樹脂、ポリアクリル酸樹脂、アクリルピマール酸などの樹脂に溶解します。 Cel-Ep 樹脂には明らかな可溶化効果があります。

塗膜試験と組み合わせると、グラフト率が 32% ～ 42% のブレンドは一般に相溶性が良く、グラフト率が 30% 未満のブレンドは相溶性が悪く、塗膜の光沢が低いことがわかります。グラフト率が４２％を超えると、塗膜の耐沸騰水性、耐アルコール性、耐極性有機溶剤性が低下する。材料の適合性とコーティング性能を向上させるために、著者は表 1 の配合に従って CAB を添加し、さらに可溶化および修飾して Cel-Ep と CAB の共存を促進しました。混合物はほぼ均一な系を形成します。ブレンドの組成界面の厚さは非常に薄くなる傾向があり、ナノセルの状態になろうとします。

2.5 セル間の関係—Ep/CAB配合率と物性

Cel-Ep を CAB とブレンドしたコーティング テストの結果は、酢酸セルロースが材料のコーティング特性、特に乾燥速度を大幅に改善できることを示しています。 Cel-Ep の純粋な成分は室温では乾燥しにくいです。 CAB を追加した後、2 つの材料には明らかな性能の相補性があります。

2.6 FTIRスペクトル検出

3. 結論

(1) 綿セルロースは 80 度で膨張する可能性があります°18%を超える濃アルカリと一連の添加剤を含むCを使用すると、反応温度が上昇し、反応時間が延長され、完全に加水分解されるまで膨潤と分解の程度が増加します。

(2) エーテル化反応、Cel-Ep 供給モル比は 2、反応温度は 100°Ｃ、時間は５時間、触媒投与量は１％、エーテル化グラフト率は３２％〜４２％に達することができる。

(3) 配合変更。Cel-Ep:CAB = 3:2 のモル比の場合、合成製品の性能は良好ですが、純粋な Cel-Ep はコーティングとして使用できず、接着剤としてのみ使用できます。