Cellulose Ether op Epoxyharz

Offall Koteng a Séi ginn als Rohmaterial benotzt, a ginn an Alkali hydrolyséiertcellulose etherënner der Aktioun vun 18% Alkali an enger Serie vun Zousätz. Dann benotzt Epoxyharz fir Grafting, de molare Verhältnis vun Epoxyharz an Alkalifaser ass 0,5: 1,0, d'Reaktiounstemperatur ass 100°C, d'Reaktioun Zäit ass 5.0h, de Katalysator Doséierung ass 1%, an der etherification grafting Taux ass 32%. De kritt Epoxy Celluloseether gëtt mat 0,6mol Cel-Ep an 0,4mol CAB gemëscht fir en neit Beschichtungsprodukt mat gudder Leeschtung ze synthetiséieren. D'Produktstruktur gouf mat IR bestätegt.

Schlësselwierder:cellulose Ether; Synthese; CAB; Beschichtungseigenschaften

Zellulose ether ass en natierleche Polymer, deen duerch Kondensatioun geformt gëttβ- Glukos. Cellulose huet en héije Grad vu Polymeriséierung, e gudde Grad vun Orientéierung a gutt chemesch Stabilitéit. Et kann duerch chemesch Behandlung vun Cellulose kritt ginn (Esterifikatioun oder Etherifikatioun). Eng Serie vu Cellulose Derivate, dës Produkter gi wäit an Plastik benotzt, biodegradéierbar Mëttegiessen, High-End Autobeschichtungen, Autosdeeler, Drocktënten, Klebstoff, asw. stänneg ausdehnen, a lues a lues e Faserindustriesystem bilden. Dëst Thema ass Séiss oder Kotengoffall ze benotzen fir a Kuerzfaser vu Lye hydrolyséiert ze ginn, an dann chemesch graft a modifizéiert fir eng nei Zort Beschichtung ze bilden déi net am Dokument gemellt gouf.

1. Experiment

1.1 Reagens an Instrumenter

Offall Koteng (gewäsch a gedréchent), NaOH, 1,4-Butandiol, Methanol, Thiourea, Harnstoff, Epoxyharz, Essiganhydrid, Bottersäure, Trichlorethan, Mieresäure, Glyoxal, Toluen, CAB, etc. (Puritéit ass CP-Grad) . De Magna-IR 550 Infrarout Spektrometer produzéiert vun der Nicolet Company vun den USA gouf benotzt fir d'Proben duerch Léisungsmëttel Tetrahydrofuran Beschichtung ze preparéieren. Tu-4 viscometer, FVXD3-1 Typ konstant Temperatur Self-kontrolléiert haten elektreschen Rührreaktioun Kettel, produzéiert vun Weihai Xiangwei Chemeschen Maschinnen Factory; Rotatiounsviskosimeter NDJ-7, Z-10MP5 Typ, produzéiert vu Shanghai Tianping Instrument Factory; Molekulare Gewiicht gëtt duerch Ubbelohde Viskositéit gemooss; D'Virbereedung an d'Tester vum Lackfilm sollen no dem nationale Standard GB-79 duerchgefouert ginn.

1.2 Reaktioun Prinzip

1.3 Synthese

Synthese vun Epoxy Cellulose: Füügt 100g gehackte Kottengfaser an e konstante Temperatur selbstkontrolléierten elektresche Rührreaktor, füügt en Oxidant a reagéiert fir 10 Minutten, füügt dann Alkohol an Alkali fir e Lye mat enger Konzentratioun vun 18% ze maachen. Füügt Beschleuniger A, B, asw fir d'Imprägnatioun. Reagéiert bei enger bestëmmter Temperatur ënner Vakuum fir 12 Stonnen, filtert, dréchen a waacht 50g alkaliséierter Cellulose, füügt gemëschte Léisungsmëttel fir e Schlamm ze maachen, addéiere Katalysator an Epoxyharz mat spezifescht Molekulargewiicht, Hëtzt bis 90 ~ 110℃fir Etherifikatiounsreaktioun 4.0 ~ 6.0h bis d'Reaktanten mëschbar sinn. Füügt Mieresäure fir ze neutraliséieren an iwwerschësseg Alkali ze entfernen, d'Waasserléisung an d'Léisungsmëttel trennen, wäschen mat 80℃waarmt Waasser fir Natriumsalz ze entfernen, a trocken fir spéider benotzt. D'intrinsesch Viskositéit gouf mat engem Ubbelohde-Viskosimeter gemooss an d'Viskositéit-Duerchschnëttsmolekularegewiicht gouf no der Literatur berechent.

Acetatbutylcellulose gëtt no der Literaturmethod virbereet, waacht 57,2g raffinéiert Koteng, add 55g Essiganhydrid, 79g Butyrsäure, 9,5g Magnesiumacetat, 5,1g Schwefelsäure, benotzt Butylacetat als Léisungsmëttel, a reagéiert op eng gewëssen Temperatur bis qualifizéiert, neutraliséiert andeems Natriumacetat bäigefüügt, ausfällt, gefiltert, gewascht, gefiltert a gedréchent fir spéider benotzt. Huelt Cel-Ep, füügt entspriechend Betrag CAB a spezifesche gemëschte Léisungsmëttel derbäi, erhëtzt a réiert fir 0,5h fir eng eenheetlech déck Flëssegkeet ze bilden, an d'Beschichtungsfilmpräparatioun an d'Leeschtungstest folgen d'GB-79 Method.

Bestëmmung vum Grad vun der Veresterung vum Celluloseacetat: als éischt léisen d'Celluloseacetat an Dimethylsulfoxid op, fügen eng gemoossene Betrag vun der Alkali-Léisung fir ze hëtzen an ze hydrolyséieren, an d'hydrolyséiert Léisung mat NaOH Standardléisung titréieren fir de Gesamtverbrauch vun Alkali ze berechnen. Bestëmmung vum Waassergehalt: Setzt d'Probe an en Ofen bei 100 ~ 105°C fir 0,2h ze dréchen, waacht a berechent d'Waasserabsorption no Ofkillung. Bestëmmung vun der Alkali-Absorptioun: eng quantitativ Probe weien, se a waarmt Waasser opléisen, Methylviolett Indikator addéieren an dann mat 0,05mol/L H2SO4 titréieren. Bestëmmung vum Expansiounsgrad: Waacht 50g Probe, zerdréckt et an setzt se an e graduéierten Röhre, liest de Volume no elektresche Schwéngung, a vergläicht et mam Volume vun onalkalinéierten Cellulosepulver fir den Expansiounsgrad ze berechnen.

2. Resultater an Diskussioun

2.1 D'Relatioun tëscht Alkali Konzentratioun an Cellulose Schwellung

D'Reaktioun vu Cellulose mat enger gewësser Konzentratioun vun der NaOH-Léisung kann déi regelméisseg an uerdentlech Kristalliséierung vu Cellulose zerstéieren an d'Zellulose schwellen. A verschidde Degradatiounen entstinn am Lye, reduzéiert de Grad vun der Polymeriséierung. Experimenter weisen datt de Grad vun der Schwellung vun der Cellulose an der Quantitéit vun der Alkalibindung oder der Adsorptioun mat der Konzentratioun vun Alkali eropgeet. De Grad vun der Hydrolyse erhéicht mat der Erhéijung vun der Temperatur. Wann d'Alkali Konzentratioun 20% erreecht, ass de Grad vun der Hydrolyse 6,8% bei t = 100°C; de Grad vun der Hydrolyse ass 14% bei t=135°C. Zur selwechter Zäit weist d'Experiment datt wann d'Alkali méi wéi 30% ass, gëtt de Grad vun der Hydrolyse vun der Cellulosekettenschnëtt wesentlech reduzéiert. Wann d'Alkali Konzentratioun 18% erreecht, ass d'Adsorptiounskapazitéit an d'Schwellungsgrad vum Waasser maximal, d'Konzentratioun geet weider erop, fällt schaarf op e Plateau, a ännert sech dann stänneg. Zur selwechter Zäit ass dës Ännerung zimlech empfindlech op den Afloss vun der Temperatur. Ënnert der selwechter Alkalikonzentratioun, wann d'Temperatur niddereg ass (<20°C), de Schwellungsgrad vun der Cellulose ass grouss, an d'Adsorptiounsbetrag vu Waasser ass grouss; bei héijer Temperatur, de Schwellungsgrad an d'Waasseradsorptiounsbetrag si bedeitend. reduzéieren.

Alkalifaser mat ënnerschiddlechem Waassergehalt an Alkaligehalt goufen duerch Röntgendiffraktiounsanalysemethod no der Literatur bestëmmt. An der aktueller Operatioun gëtt 18% ~ 20% Lye benotzt fir eng gewësse Reaktiounstemperatur ze kontrolléieren fir de Schwellungsgrad vun der Cellulose ze erhéijen. Experimenter weisen datt d'Cellulose reagéiert duerch Heizung fir 6 ~ 12h kann a polare Léisungsmëttel opgeléist ginn. Baséierend op dëser Tatsaach, denkt den Auteur datt d'Léisbarkeet vu Cellulose eng entscheedend Roll spillt am Grad vun der Zerstéierung vun der Waasserstoffbindung tëscht Cellulosemolekülen am kristallinesche Segment, gefollegt vum Grad vun der Waasserstoffbindung Zerstéierung vun intramolekuläre Glukosegruppen C3-C2. Wat méi grouss ass de Grad vun der Zerstéierung vun der Waasserstoffbindung, dest méi grouss ass de Schwellungsgrad vun der Alkalifaser, an d'Waasserstoffbindung ass komplett zerstéiert, an de finalen Hydrolysat ass eng Waasserlöslech Substanz.

2.2 Effekt vun Accelerator

D'Addéiere vun héije Kachpunkt Alkohol während der Cellulosealkaliséierung kann d'Reaktiounstemperatur erhéijen, an eng kleng Quantitéit un Drivmëttel wéi manner Alkohol an Thiourea (oder Harnstoff) bäizefügen kann d'Penetratioun an d'Schwellung vun der Cellulose staark förderen. Wéi d'Konzentratioun vum Alkohol eropgeet, erhéicht d'Alkali-Absorptioun vun der Cellulose, an et gëtt e plötzlechen Ännerungspunkt wann d'Konzentratioun 20% ass, wat kann sinn datt de monofunktionellen Alkohol an d'Zellulosemoleküle penetréiert fir Waasserstoffbindungen mat Cellulose ze bilden, wat d'Zellulose verhënnert. Molekülle D'Waasserstoffverbindungen tëscht Ketten a Molekülketten erhéijen de Grad vun der Stéierung, erhéijen d'Uewerfläch an d'Erhéijung vun der Alkaliadsorptioun. Wéi och ëmmer, ënner de selwechte Bedéngungen ass d'Alkali-Absorptioun vun Holzchips niddereg, an d'Kurve ännert sech an engem schwankende Staat. Et kann am Zesummenhang mat dem nidderegen Inhalt vun Zellulose an Holz Chips sinn, déi eng grouss Quantitéit vun Lignin enthält, déi d'Penetratioun vun Alkohol behënnert, an huet gutt Waasser Resistenz an Alkali Resistenz.

2.3 Etherifikatioun

Füügt 1% B Katalysator, kontrolléiert verschidde Reaktiounstemperaturen, a maacht Ätherifikatiounsmodifikatioun mat Epoxyharz an Alkalifaser. D'Etherifikatiounsreaktiounsaktivitéit ass niddereg bei 80°C. D'Graftungsquote vu Cel ass nëmmen 28%, an d'Etherifikatiounsaktivitéit ass bal verduebelt bei 110°C. Bedenkt d'Reaktiounsbedéngungen wéi Léisungsmëttel, d'Reaktiounstemperatur ass 100°C, an d'Reaktiounszäit ass 2,5h, an d'Graftungsquote vu Cel kann 41% erreechen. Ausserdeem, an der éischter Etapp vun der Etherifikatiounsreaktioun (<1.0h), wéinst der heterogener Reaktioun tëscht Alkali-Cellulose an Epoxyharz, ass d'Graftrate niddereg. Mat der Erhéijung vum Cel-Etherifikatiounsgrad gëtt et lues a lues zu enger homogener Reaktioun, sou datt d'Reaktioun D'Aktivitéit staark eropgeet, an d'Graftungsquote erhéicht.

2.4 Relatioun tëscht Cel grafting Taux an solubility

Experimenter hu gewisen, datt nom grafting Epoxyharz mat Alkali-Cellulose, déi kierperlech Eegeschafte wéi Produktviskositéit, Adhäsioun, Waasserresistenz an thermesch Stabilitéit kënne wesentlech verbessert ginn. Solubility Test De Produit mat Cel grafting Taux <40% kann an nidderegen Alkohol-Ester, Alkyd resin, polyacrylic Seier resin, acrylic Pimaric Seier an aner resins opgeléist ginn. Cel-Ep Harz huet offensichtlech solubiliséierend Effekt.

Kombinéiert mam Beschichtungsfilmtest, hunn d'Mëschunge mat engem Grafting-Taux vun 32% ~ 42% allgemeng besser Kompatibilitéit, an d'Mëschunge mat enger Grafting-Taux vun <30% hunn eng schlecht Kompatibilitéit an niddereg Glanz vum Beschichtungsfilm; den grafting Taux ass méi héich wéi 42%, d'Kachen Waasser Resistenz, Alkohol Resistenz, a polare organesch Léisungsmëttelbad Resistenz vun der Beschichtung Film ginn reduzéiert. Fir d'Materialkompatibilitéit an d'Beschichtungsleistung ze verbesseren, huet den Auteur CAB no der Formel an der Tabell 1 bäigefüügt fir weider ze solubiliséieren an z'änneren fir d'Ko-Existenz vu Cel-Ep a CAB ze förderen. D'Mëschung bildt en ongeféier homogene System. D'Zesummesetzung Interface Dicke vun der Mëschung tendéiert ganz dënn ze sinn a probéiert am Zoustand vun Nano-Zellen ze sinn.

2.5 Relatioun tëscht Cel-Ep / CAB Vermëschung Verhältnis a kierperlech Eegeschaften

Benotzt Cel-Ep fir mat CAB ze vermëschen, weisen d'Beschichtungstestresultater datt Celluloseacetat d'Beschichtungseigenschaften vum Material wesentlech verbesseren kann, besonnesch d'Trocknungsgeschwindegkeet. De pure Bestanddeel vum Cel-Ep ass schwéier bei Raumtemperatur ze trocken. Nodeems Dir CAB bäigefüügt hutt, hunn déi zwee Materialien offensichtlech Leeschtungskomplementaritéit.

2.6 FTIR Spektrum Detektioun

3. Conclusioun

(1) Kottengzellulose ka bei 80 schwellen°C mat> 18% konzentréiert Alkali an enger Serie vun Zousätz, d'Reaktiounstemperatur erhéijen, d'Reaktiounszäit verlängeren, d'Schwellung an d'Degradatioun erhéijen bis et komplett hydrolyséiert ass.

(2) Etherifikatiounsreaktioun, de Cel-Ep molare Fudderverhältnis ass 2, d'Reaktiounstemperatur ass 100°C, d'Zäit ass 5h, de Katalysator Doséierung ass 1%, an d'Etherification grafting Taux kann 32% ~ 42% erreechen.

(3) Vermëschungsmodifikatioun, wann de molare Verhältnis vu Cel-Ep: CAB = 3: 2, ass d'Leeschtung vum synthetiséierte Produkt gutt, awer pure Cel-Ep kann net als Beschichtung benotzt ginn, nëmmen als Klebstoff.