Целлюлоза эфирі эпоксидті шайырда

Мақта қалдықтары мен үгінділер шикізат ретінде пайдаланылады және сілтіге гидролизденедіцеллюлоза эфирі18% сілтінің және бірқатар қоспалардың әсерінен. Содан кейін егу үшін эпоксидті шайырды қолданыңыз, эпоксидті шайыр мен сілтілі талшықтың молярлық қатынасы 0,5: 1,0, реакция температурасы 100.°C, реакция уақыты 5,0 сағ, катализатордың дозасы 1%, эфирлік егу жылдамдығы 32%. Алынған эпоксидті целлюлоза эфирі 0,6 моль Cel-Ep және 0,4 моль CAB қоспасымен жақсы өнімділікпен жаңа жабын өнімін синтездейді. Өнім құрылымы IR арқылы расталды.

Негізгі сөздер:целлюлоза эфирі; синтез; ТАКСИ; жабу қасиеттері

Целлюлоза эфир конденсациясынан түзілетін табиғи полимер болып табыладыβ- глюкоза. Целлюлоза жоғары полимерлену дәрежесіне, жақсы бағдарлану дәрежесіне және жақсы химиялық тұрақтылыққа ие. Оны целлюлозаны химиялық өңдеу (этерификация немесе эфирлеу) арқылы алуға болады. Целлюлоза туындыларының сериясы, бұл өнімдер пластмассаларда, биологиялық ыдырайтын түскі ас қораптарында, жоғары сапалы автомобиль жабындарында, автокөлік бөлшектерінде, баспа бояуларында, желімдерде және т.б. кеңінен қолданылады. Қазіргі уақытта целлюлозаның жаңа модификацияланған сорттары үнемі пайда болуда және қолдану өрістері бар. ұдайы кеңейіп, бірте-бірте талшықты салалық жүйені қалыптастырады. Бұл тақырып сілті арқылы қысқа талшықтарға гидролизденетін үгінділерді немесе қалдық мақтаны пайдалану, содан кейін құжатта көрсетілмеген жабынның жаңа түрін қалыптастыру үшін химиялық егілген және модификацияланған.

1. Эксперимент

1.1 Реагенттер мен аспаптар

Мақта қалдықтары (жуылған және кептірілген), NaOH, 1,4-бутандиол, метанол, тиокарбамид, мочевина, эпоксидті шайыр, сірке ангидриді, май қышқылы, трихлорэтан, құмырсқа қышқылы, глиоксал, толуол, CAB және т.б. (тазалығы CP дәрежесі) . Америка Құрама Штаттарының Nicolet компаниясы шығарған Magna-IR 550 инфрақызыл спектрометрі үлгілерді еріткіш тетрагидрофуранмен жабу арқылы дайындау үшін пайдаланылды. Вэйхай Сянвэй химиялық машина жасау зауыты шығарған Tu-4 вискозиметрі, FVXD3-1 типті тұрақты температураның өзін-өзі басқаратын электрлік араластырғыш реакциялық шәйнегі; Shanghai Tianping Instrument Factory шығарған NDJ-7, Z-10MP5 типті айналмалы вискозиметр; молекулалық салмақ Ubbelohde тұтқырлығымен өлшенеді; Бояу пленкасын дайындау және сынау GB-79 ұлттық стандартына сәйкес жүзеге асырылады.

1.2 Реакция принципі

1.3 Синтез

Эпоксидті целлюлозаның синтезі: Тұрақты температурадағы өздігінен басқарылатын электр араластырғыш реакторға 100 г туралған мақта талшығын қосады, тотықтырғышты қосып, 10 минут бойы әрекеттеседі, содан кейін 18% концентрациясы бар сілтіні алу үшін спирт пен сілтіні қосады. Сіңдіру үшін A, B үдеткіштерін және т.б. Белгілі бір температурада вакуумда 12 сағат әрекеттеседі, 50 г сілтіленген целлюлозаны сүзеді, кептіреді және өлшейді, суспензия жасау үшін аралас еріткіш қосады, катализаторды және меншікті молекулалық массасы бар эпоксидті шайырды қосады, 90~110 дейін қыздырады.℃эфирлеу реакциясы үшін әрекеттесуші заттар араласқанша 4,0~6,0сағ. Артық сілтіні бейтараптандыру және жою үшін құмырсқа қышқылын қосыңыз, сулы ерітінді мен еріткішті бөліп, 80 ерітіндімен жуыңыз.℃натрий тұзын кетіру үшін ыстық су, кейінірек пайдалану үшін кептіріңіз. Меншікті тұтқырлық Ubbelohde вискозиметрімен өлшенді және әдебиеттерге сәйкес тұтқырлық-орташа молекулалық салмақ есептелді.

Ацетат бутил целлюлозасы әдебиеттік әдіс бойынша дайындалады, салмағы 57,2 г тазартылған мақта, 55 г сірке ангидриді, 79 г май қышқылы, 9,5 г магний ацетаты, 5,1 г күкірт қышқылы қосылады, еріткіш ретінде бутилацетат қолданылады және реакцияға түседі. белгілі бір температураға дейін, натрий ацетатын қосу арқылы бейтараптандырылады, тұндырылады, сүзіледі, жуылады, сүзіледі және кейінірек пайдалану үшін кептіріледі. Cel-Ep алыңыз, CAB және арнайы аралас еріткіштің тиісті мөлшерін қосыңыз, біркелкі қою сұйықтықты қалыптастыру үшін қыздырыңыз және 0,5 сағат бойы араластырыңыз және жабын пленкасын дайындау және өнімділік сынағы GB-79 әдісі бойынша орындалады.

Целлюлоза ацетатының этерификация дәрежесін анықтау: алдымен целлюлоза ацетатын диметилсульфоксидте ерітіп, қыздыру және гидролиздеу үшін сілтілі ерітіндінің мөлшерленген мөлшерін қосып, сілтінің жалпы шығынын есептеу үшін гидролизденген ерітіндіні NaOH стандартты ерітіндісімен титрлейді. Судың құрамын анықтау: Үлгіні 100~105 температурада пешке салыңыз°C 0,2 сағ кептіріңіз, өлшеп, салқындағаннан кейін суды сіңіруді есептеңіз. Сілтінің сіңірілуін анықтау: сандық үлгіні өлшеп, оны ыстық суда ерітеді, метилфиолет индикаторын қосады, содан кейін 0,05моль/л H2SO4 титрлейді. Кеңейту дәрежесін анықтау: 50 г үлгіні өлшеп, оны ұсақтап, градуирленген түтікке салыңыз, электрлік дірілден кейінгі көлемді оқып, кеңейту дәрежесін есептеу үшін оны сілтісіз целлюлоза ұнтағының көлемімен салыстырыңыз.

2. Нәтижелер және талқылау

2.1 Сілті концентрациясы мен целлюлозаның ісіну дәрежесі арасындағы байланыс

Целлюлозаның белгілі бір концентрациядағы NaOH ерітіндісімен реакциясы целлюлозаның жүйелі және реттелген кристалдануын бұзып, целлюлоза ісінуі мүмкін. Ал полимерлену дәрежесін төмендететін лайда әртүрлі деградациялар болады. Тәжірибе көрсеткендей, целлюлозаның ісіну дәрежесі және сілтімен байланысу немесе адсорбция мөлшері сілтінің концентрациясы артады. Гидролиз дәрежесі температураның жоғарылауымен артады. Сілті концентрациясы 20%-ға жеткенде, t=100 кезінде гидролиз дәрежесі 6,8% құрайды.°C; гидролиз дәрежесі t=135 кезінде 14%°C. Сонымен бірге тәжірибе көрсеткендей, сілті 30%-дан жоғары болғанда целлюлоза тізбегінің үзілуінің гидролиз дәрежесі айтарлықтай төмендейді. Сілтінің концентрациясы 18%-ға жеткенде судың адсорбциялық қабілеті мен ісіну дәрежесі максималды болады, концентрация арта береді, платоға дейін күрт төмендейді, содан кейін тұрақты түрде өзгереді. Сонымен қатар, бұл өзгеріс температураның әсеріне өте сезімтал. Бірдей сілті концентрациясы кезінде, температура төмен болғанда (<20°C) целлюлозаның ісіну дәрежесі үлкен, ал судың адсорбциялық мөлшері көп; жоғары температурада ісіну дәрежесі мен судың адсорбция мөлшері айтарлықтай болады. азайту.

Әдебиеттер бойынша рентгендік дифракциялық талдау әдісімен судың және сілтінің мөлшері әртүрлі сілтілі талшықтар анықталды. Нақты жұмыс кезінде целлюлозаның ісіну дәрежесін арттыру үшін белгілі бір реакция температурасын бақылау үшін 18% ~ 20% сілті қолданылады. Тәжірибе көрсеткендей, 6~12 сағат қыздыру арқылы реакцияға түскен целлюлозаны полярлы еріткіштерде ерітуге болады. Осы фактіге сүйене отырып, автор целлюлозаның ерігіштігі кристалдық сегменттегі целлюлоза молекулалары арасындағы сутектік байланыстың бұзылу дәрежесінде шешуші рөл атқарады, содан кейін молекулаішілік глюкоза топтарының С3-С2 сутектік байланысының бұзылу дәрежесі деп ойлайды. Сутегі байланысының бұзылу дәрежесі неғұрлым жоғары болса, соғұрлым сілтілі талшықтың ісіну дәрежесі жоғары болады және сутегі байланысы толығымен жойылады, ал соңғы гидролизат суда еритін зат болып табылады.

2.2 Акселератордың әсері

Целлюлозаны сілтілеу кезінде қайнау температурасы жоғары спиртті қосу реакция температурасын жоғарылатуы мүмкін, ал төменірек спирт пен тиокарбамид (немесе мочевина) сияқты аз мөлшерде пропеллантты қосу целлюлозаның енуіне және ісінуіне айтарлықтай ықпал етуі мүмкін. Алкоголь концентрациясы жоғарылаған сайын целлюлозаның сілтілі сіңуі артады және концентрациясы 20% болғанда кенет өзгеру нүктесі пайда болады, бұл монофункционалды спирт целлюлоза молекулаларына еніп, целлюлозамен сутегі байланысын түзеді, целлюлозаны болдырмайды. молекулалар Тізбектер мен молекулалық тізбектер арасындағы сутектік байланыстар бұзылу дәрежесін арттырады, бетінің ауданын ұлғайтады және сілті адсорбциясының мөлшерін арттырады. Дегенмен, дәл осындай жағдайларда ағаш жоңқаларының сілтіні сіңіруі төмен, ал қисық өзгермелі күйде өзгереді. Бұл ағаш жоңқаларындағы целлюлозаның төмен мөлшерімен байланысты болуы мүмкін, құрамында спирттің енуіне кедергі келтіретін лигниннің көп мөлшері бар, суға және сілтіге жақсы төзімділікке ие.

2.3 Этерификация

1% B катализаторын қосыңыз, әртүрлі реакция температураларын бақылаңыз және эпоксидті шайырмен және сілтілі талшықпен эфирлеу модификациясын жүргізіңіз. Эфирлену реакциясының белсенділігі төмен 80°C. Cel егу жылдамдығы небәрі 28%, ал эфирлену белсенділігі 110-да екі есеге жуық артады.°C. Еріткіш сияқты реакция жағдайларын ескере отырып, реакция температурасы 100°C, ал реакция уақыты 2,5 сағ, ал Cel егу жылдамдығы 41% жетуі мүмкін. Сонымен қатар, эфирлену реакциясының бастапқы кезеңінде (<1,0сағ) сілтілі целлюлоза мен эпоксидті шайыр арасындағы гетерогенді реакцияға байланысты егу жылдамдығы төмен. Cel этерификация дәрежесінің жоғарылауымен ол бірте-бірте біртекті реакцияға айналады, сондықтан реакция белсенділік күрт артып, егу жылдамдығы жоғарылады.

2.4 Cel егу жылдамдығы мен ерігіштік арасындағы байланыс

Тәжірибе көрсеткендей, эпоксидті шайырды сілтілі целлюлозамен егуден кейін өнімнің тұтқырлығы, адгезиясы, суға төзімділігі және термиялық тұрақтылығы сияқты физикалық қасиеттерді айтарлықтай жақсартуға болады. Ерігіштік сынағы Cel егу жылдамдығы <40% өнімді төменгі спирт-эфирде, алкидті шайырда, полиакрил қышқылы шайырында, акрил пимар қышқылында және басқа шайырларда ерітуге болады. Cel-Ep шайыры айқын еріткіш әсерге ие.

Қабық пленкасының сынағымен біріктірілгенде егу жылдамдығы 32%~42% қоспалар әдетте жақсырақ үйлесімділікке ие, ал егу жылдамдығы <30% қоспалар нашар үйлесімділікке және жабын пленкасының төмен жылтырлығына ие; егу жылдамдығы 42% жоғары, қайнаған суға төзімділік, спиртке төзімділік және жабын пленкасының полярлы органикалық еріткіштерге төзімділігі төмендейді. Материалдың үйлесімділігі мен жабу өнімділігін жақсарту үшін автор Cel-Ep және CAB бірге өмір сүруін ынталандыру үшін одан әрі еріту және өзгерту үшін 1-кестедегі формулаға сәйкес CAB қосты. Қоспа шамамен біртекті жүйені құрайды. Қоспаның композиция интерфейсінің қалыңдығы өте жұқа болады және нано-жасушалар күйінде болуға тырысады.

2.5 Cel арасындағы байланыс—Ep/CAB араластыру қатынасы және физикалық қасиеттері

CAB-мен араластыру үшін Cel-Ep пайдалану, жабын сынағының нәтижелері целлюлоза ацетаты материалдың жабу қасиеттерін, әсіресе кептіру жылдамдығын айтарлықтай жақсарта алатынын көрсетеді. Cel-Ep таза компонентін бөлме температурасында кептіру қиын. CAB қосқаннан кейін екі материалдың өнімділік бойынша бір-бірін толықтыратыны анық.

2.6 FTIR спектрін анықтау

3. Қорытынды

(1) Мақта целлюлозасы 80-де ісінуі мүмкін°С >18% концентрлі сілтімен және бірқатар қоспалармен, реакция температурасын жоғарылатады, реакция уақытын ұзартады, толық гидролизденгенге дейін ісіну және ыдырау дәрежесін арттырады.

(2) Этерификация реакциясы, Cel-Ep молярлық беру коэффициенті 2, реакция температурасы 100°C, уақыт 5 сағ, катализатордың дозасы 1%, ал эфирлік егу жылдамдығы 32% ~ 42% жетуі мүмкін.

(3) Араластыру модификациясы, Cel-Ep:CAB=3:2 молярлық қатынасы болғанда, синтезделген өнімнің өнімділігі жақсы, бірақ таза Cel-Ep жабын ретінде қолданыла алмайды, тек желім ретінде.