Целлюлоза эфири эпоксиддүү чайыр боюнча

Таштандылар пахта жана талы чийки зат катары колдонулат, щелочка чейин гидролизденетцеллюлоза эфири18% щелочтун жана бир катар кошумчалардын таасири астында. Андан кийин кыйыштыруу үчүн эпоксиддүү чайыр колдонуңуз, эпоксиддүү чайыр менен щелоч буласынын молярдык катышы 0,5:1,0, реакция температурасы 100°C, реакция убактысы 5.0h, катализатордун дозасы 1%, ал эми этерификация кыйыштыруу ылдамдыгы 32%. Алынган эпоксиддүү целлюлоза эфири 0,6моль Cel-Ep жана 0,4моль CAB менен аралаштырылып, жаңы каптоо продуктусун синтездешет. Продукциянын түзүмү IR менен тастыкталды.

Негизги сөздөр:целлюлоза эфири; синтез; CAB; каптоо касиеттери

Целлюлоза эфир конденсациясынан пайда болгон табигый полимерβ- глюкоза. Целлюлоза жогорку деңгээлдеги полимеризацияга, жакшы ориентацияга жана жакшы химиялык туруктуулукка ээ. Целлюлозаны химиялык жол менен тазалоо (этерификация же эфирификация) аркылуу алууга болот. Целлюлоза туундуларынын сериясы, бул продуктылар пластмассаларда, биоажыралуучу түшкү кутуларда, жогорку класстагы автомобиль жабууларында, авто тетиктерде, басма сыяларында, чаптамаларда, ж. тынымсыз кеңейип, бара-бара була өнөр жай системасын түзүүдө. Бул тема листин жардамы менен кыска жипчелерге гидролизделип, андан кийин химиялык кыйыштыруу жана документте билдирилбеген жабуунун жаңы түрүн түзүү үчүн модификациялоо үчүн талкан же калдык пахтаны колдонуу болуп саналат.

1. Эксперимент

1.1 Реактивдер жана приборлор

Пайдалуу пахта (жуулган жана кургатылган), NaOH, 1,4-бутандиол, метанол, тиокарбамид, мочевина, эпоксиддик чайыр, уксус ангидриди, бутирик кислотасы, трихлорэтан, кумурска кислотасы, глиоксал, толуол, CAB ж.б. (Тазалыгы CP классында) . Америка Кошмо Штаттарынын Nicolet компаниясы чыгарган Magna-IR 550 инфракызыл спектрометри үлгүлөрдү эритүүчү тетрагидрофуранды каптоо менен даярдоо үчүн колдонулган. Weihai Xiangwei Chemical Machinery Factory тарабынан чыгарылган Ту-4 вискозиметр, FVXD3-1 тибиндеги туруктуу температура өзүн-өзү башкара турган электр аралаштыргыч реакция чайнеги; Shanghai Tianping Instrument Factory тарабынан чыгарылган айлануучу viscometer NDJ-7, Z-10MP5 түрү; молекулярдык салмагы Ubbelohde илешкектүүлүгү менен ченелет; Боёк пленкасын даярдоо жана сыноо GB-79 улуттук стандартына ылайык жүргүзүлөт.

1.2 Реакция принциби

1.3 Синтез

Эпоксиддүү целлюлозанын синтези: Туруктуу температурадагы өзүн-өзү башкара турган электр аралаштыргыч реакторго 100 г майдаланган пахта буласын кошуп, оксидантты кошуп, 10 мүнөт реакцияга киргизет, андан соң спирт менен щелочту кошуп, концентрациясы 18% болгон суслосун даярдайт. Импрегнация үчүн тездеткичтерди А, В ж.б. кошуңуз. Белгилүү бир температурада 12 саат бою вакуумда реакцияга салып, 50г щелочтуу целлюлозаны чыпкалап, кургатып, таразага салып, аралашма эриткичти кошуп, шламды жасайт, катализаторду жана салыштырма молекулярдык массасы бар эпоксиддүү чайырды кошуп, 90~110 чейин ысытат.℃этерификация реакциясы үчүн реагенттер аралашканга чейин 4,0 ~ 6,0 саат. Нейтралдаштыруу жана ашыкча щелочту жок кылуу үчүн кумурска кислотасын кошуп, суудагы эритмени жана эриткичти бөлүп, 80 менен жуу℃натрий тузун алып салуу үчүн ысык суу, жана кийинчерээк колдонуу үчүн кургатуу. Ички илешкектүүлүк Ubbelohde вискозиметри менен өлчөнгөн жана илешкектүүлүк-орточо молекулярдык салмагы адабияттарга ылайык эсептелген.

Ацетат бутил целлюлоза адабият ыкмасы боюнча даярдалып, 57,2 г тазаланган пахтаны таразалап, ага 55 г уксус ангидридин, 79 г бутирик кислотасын, 9,5 г магний ацетатын, 5,1 г күкүрт кислотасын кошуп, эриткич катары бутилацетатты колдонуп, реакцияга кирет. квалификацияланганга чейин белгилүү бир температура, натрий ацетатын кошуу менен нейтралдаштырылган, тундурулган, чыпкаланган, жууган, чыпкаланган жана кийинчерээк колдонуу үчүн кургатылган. Cel-Ep алыңыз, тиешелүү өлчөмдө КАБ жана конкреттүү аралаш эриткичти кошуп, ысытыңыз жана 0,5 саат аралаштырып, бирдиктүү коюу суюктукту пайда кылат жана каптоочу пленканы даярдоо жана аткарууну текшерүү GB-79 ыкмасы боюнча жүргүзүлөт.

Целлюлоза ацетатынын этерификация даражасын аныктоо: адегенде целлюлоза ацетатын диметилсульфоксидде эритип, жылытуу жана гидролиздөө үчүн өлчөнгөн өлчөмдө щелоч эритмесин кошуп, щелочтун жалпы чыгымын эсептөө үчүн гидролизделген эритмени NaOH стандарттуу эритмеси менен титрлейбиз. Суунун камтылышын аныктоо: Үлгүнү 100~105 температурадагы мешке салыңыз°C 0,2 саат кургатып, таразага тартып, муздагандан кийин сууну сиңирүүнү эсептөө. щелочтун сиңирүүсүн аныктоо: сандык үлгүнү өлчөп, аны ысык сууда эритип, метил фиолет индикаторун кошуп, андан кийин 0,05моль/л H2SO4 менен титрлейт. Кеңейүү даражасын аныктоо: 50 г үлгүнү таразалап, майдалап, градуирленген түтүккө салыңыз, электрдик термелүүдөн кийинки көлөмдү окуп, кеңейүү даражасын эсептөө үчүн алкализацияланбаган целлюлоза порошокунун көлөмү менен салыштырыңыз.

2. Жыйынтыктар жана талкуу

2.1 щелочтун концентрациясы менен целлюлозанын шишик даражасынын ортосундагы байланыш

Целлюлозанын белгилүү бир концентрациядагы NaOH эритмеси менен реакциясы целлюлозанын үзгүлтүксүз жана иреттүү кристаллдашуусун бузуп, целлюлозанын шишип кетишине алып келиши мүмкүн. Ал эми лайда ар кандай бузулуулар пайда болуп, полимеризациянын даражасын төмөндөтөт. Тажрыйбалар көрсөткөндөй, щелочтун концентрациясы менен целлюлозанын шишип кетүү даражасы жана щелоч менен байланыштын же адсорбциянын өлчөмү көбөйөт. Гидролиздин даражасы температуранын жогорулашы менен жогорулайт. щелочтун концентрациясы 20% жеткенде гидролиздин даражасы t=100 болгондо 6,8% болот.°C; гидролиздин даражасы t=135те 14%°C. Ошол эле учурда, эксперимент көрсөткөндөй, щелоч 30% ашык болгондо, целлюлоза чынжырынын кесилишинин гидролизинин даражасы бир топ төмөндөйт. щелочтун концентрациясы 18% жеткенде, суунун адсорбциялык сыйымдуулугу жана шишип кетүү даражасы максимум болот, концентрация жогорулай берет, платого кескин төмөндөйт, андан кийин туруктуу өзгөрөт. Ошол эле учурда, бул өзгөрүү температуранын таасирине абдан сезгич болуп саналат. Ошол эле щелочтун концентрациясында, температура төмөн болгондо (<20°C), целлюлозанын шишик даражасы чоң, ал эми суунун адсорбциялык көлөмү чоң; жогорку температурада, шишик даражасы жана суунун адсорбция көлөмү маанилүү. азайтуу.

Ар кандай суунун жана щелочтун курамындагы щелочтук жипчелер адабияттар боюнча рентгендик дифракциялык анализ ыкмасы менен аныкталган. Иш жүзүндө 18% ~ 20% лие целлюлозанын шишик даражасын жогорулатуу үчүн белгилүү бир реакция температурасын көзөмөлдөө үчүн колдонулат. Тажрыйбалар көрсөткөндөй, 6~12 саат ысытууда реакцияга кирген целлюлоза полярдык эриткичтерде эрийт. Бул фактынын негизинде автор целлюлозанын эригичтиги кристаллдык сегменттеги целлюлозанын молекулаларынын ортосундагы суутек байланыштарынын бузулушунун даражасында чечүүчү роль ойнойт, андан кийин С3-С2 молекула ичиндеги глюкоза топторунун суутек байланыштарынын бузулуу даражасында деп ойлойт. Суутек байланышынын бузулушунун даражасы канчалык чоң болсо, щелочтук жипченин шишик даражасы ошончолук чоң болот жана суутек байланышы толугу менен бузулат жана акыркы гидролизат сууда эрүүчү зат болуп саналат.

2.2 Акселератордун эффектиси

Целлюлозаны щелочкалаштыруу учурунда кайноо температурасы жогору спиртти кошуу реакциянын температурасын жогорулатат, ал эми азыраак өлчөмдөгү пропеллантты, мисалы, төмөнкү спирт жана тиокарбамид (же мочевина) кошуу целлюлозанын өтүшүнө жана шишип кетишине чоң өбөлгө түзөт. Спирттин концентрациясы жогорулаган сайын целлюлозанын щелочту сиңирүүсү жогорулайт жана концентрация 20% болгондо капыстан өзгөрүү чекити болот, бул монофункционалдуу спирт целлюлозанын молекулаларына кирип, целлюлоза менен суутек байланыштарын түзүп, целлюлозага жол бербейт. молекулалар чынжыр менен молекулярдык чынжырлардын ортосундагы суутек байланыштары бузулуу даражасын жогорулатат, бетинин аянтын көбөйтөт жана щелочтун адсорбциясынын көлөмүн көбөйтөт. Бирок ошол эле шарттарда жыгач чиптеринин щелочту сиңирүү деңгээли төмөн болуп, ийри сызык өзгөрүп турган абалда өзгөрөт. Бул жыгач чиптериндеги целлюлозанын аздыгы менен байланыштуу болушу мүмкүн, анын курамында көп сандагы лигнин бар, ал спирттин өтүшүнө тоскоол болот, сууга жана щелочко жакшы туруштук берет.

2.3 Этерификация

1% B катализаторун кошуп, ар кандай реакциянын температурасын көзөмөлдөп, эпоксиддик чайыр жана щелоч буласы менен этерификациялык модификацияны жүргүзүңүз. Этерификация реакциясынын активдүүлүгү төмөн 80°C. Cel кыйыштыруу ылдамдыгы 28% гана түзөт, ал эми этерификация иш 110 дээрлик эки эсеге көбөйөт.°C. Эриткич сыяктуу реакция шарттарын эске алганда реакциянын температурасы 100°C, жана реакция убактысы 2.5h, жана Cel кыйыштыруу ылдамдыгы 41% жетиши мүмкүн. Мындан тышкары, этерификация реакциясынын алгачкы этабында (<1,0 ч) щелочтук целлюлоза менен эпоксиддүү чайырдын ортосундагы гетерогендүү реакциядан улам кыйыштыруу ылдамдыгы төмөн. Cel этерификация даражасынын жогорулашы менен ал бара-бара бир тектүү реакцияга айланат, ошондуктан реакция активдүүлүк кескин жогорулап, кыйыштыруу ылдамдыгы жогорулаган.

2.4 Cel кыйыштыруу ылдамдыгы жана эригичтиги ортосундагы байланыш

Эпоксиддик чайырды щелочтуу целлюлоза менен кыйыштыргандан кийин продукциянын илешкектүүлүгү, адгезиясы, сууга туруктуулугу жана термикалык туруктуулугу сыяктуу физикалык касиеттерин бир топ жакшырса болорун эксперименттер көрсөттү. Эригичтик сыноо Cel кыйыштыруу ылдамдыгы <40% менен продукт төмөнкү спирт-эстер, алкиддик чайыр, полиакрил кислотасы чайыр, акрил pimaric кислотасы жана башка чайырларда эритүү мүмкүн. Cel-Ep чайыр айкын эритүүчү таасирге ээ.

Каптоочу пленканы сыноо менен бирге, 32% ~ 42% кыйыштыруу ылдамдыгы менен аралашмалар жалпысынан жакшыраак шайкештикке ээ, ал эми кыйыштыруу курсу <30% болгон аралашмалар начар шайкештикке жана жабуу пленкасынын жалтыраткычына ээ эмес; кыйыштыруу ылдамдыгы 42% дан жогору, кайнак сууга туруктуулугу, спиртке туруктуулугу жана капталган пленканын полярдык органикалык эриткичке туруктуулугу төмөндөйт. Материалдык шайкештикти жана жабуунун натыйжалуулугун жакшыртуу максатында, Cel-Ep жана CAB биргелешип жашоосуна көмөктөшүү үчүн андан ары эритүү жана өзгөртүү үчүн 1-таблицадагы формулага ылайык CAB кошту. Аралашма болжолдуу бир тектүү системаны түзөт. Композициянын интерфейсинин калыңдыгы өтө жука болуп, нано-клеткалардын абалында болууга аракет кылат.

2.5 Cel ортосундагы мамиле—Ep/CAB аралаштыруу катышы жана физикалык касиеттери

CAB менен аралаштыруу үчүн Cel-Ep колдонуп, каптоо тестинин натыйжалары целлюлоза ацетаты материалдын каптоо касиеттерин, өзгөчө кургатуу ылдамдыгын олуттуу түрдө жакшыртаарын көрсөтүп турат. Cel-Ep таза компоненти бөлмө температурасында кургатуу кыйын. CAB кошулгандан кийин, эки материал ачык-айкын аткарууну толуктап турат.

2.6 FTIR спектрин аныктоо

3. Корутунду

(1) Пахта целлюлозасы 80ге чейин шишип кетиши мүмкүн°С >18% концентрацияланган щелоч жана бир катар кошумчалар менен реакциянын температурасын жогорулатат, реакция убактысын узартат, толук гидролизденгенге чейин шишик жана бузулуу даражасын жогорулатат.

(2) Этерификация реакциясы, Cel-Ep молярдык тоют катышы 2, реакция температурасы 100°C, убакыт 5h, катализатор дозасы 1%, жана etherification кыйыштыруу курсу 32% ~ 42% жетиши мүмкүн.

(3) Blending өзгөртүү, Cel-Ep молярдык катышы болгондо: CAB = 3: 2, синтезделген продуктунун аткаруу жакшы, бирок таза Cel-Ep бир чаптама катары, каптоо катары колдонулушу мүмкүн эмес.