सेल्युलोज इथर इपॉक्सी राळ वर

टाकाऊ कापूस आणि भूसा कच्चा माल म्हणून वापरला जातो आणि अल्कलीमध्ये हायड्रोलायझ केला जातोसेल्युलोज इथर18% अल्कली आणि ऍडिटीव्हच्या मालिकेच्या कृती अंतर्गत. नंतर ग्राफ्टिंगसाठी इपॉक्सी राळ वापरा, इपॉक्सी राळ आणि अल्कली फायबरचे मोलर रेशो 0.5:1.0 आहे, प्रतिक्रिया तापमान 100 आहे°C, प्रतिक्रिया वेळ 5.0h आहे, उत्प्रेरक डोस 1% आहे, आणि इथरिफिकेशन ग्राफ्टिंग दर 32% आहे. प्राप्त केलेले इपॉक्सी सेल्युलोज इथर 0.6mol Cel-Ep आणि 0.4mol CAB सह मिश्रित करून चांगल्या कामगिरीसह नवीन कोटिंग उत्पादनाचे संश्लेषण केले जाते. उत्पादनाची रचना IR सह पुष्टी केली गेली.

मुख्य शब्द:सेल्युलोज इथर; संश्लेषण; कॅब; कोटिंग गुणधर्म

सेल्युलोज ईथर एक नैसर्गिक पॉलिमर आहे, जो च्या संक्षेपणामुळे तयार होतोβ- ग्लुकोज. सेल्युलोजमध्ये उच्च प्रमाणात पॉलिमरायझेशन, चांगल्या प्रमाणात अभिमुखता आणि चांगली रासायनिक स्थिरता असते. हे सेल्युलोजवर रासायनिक उपचार करून (एस्टरिफिकेशन किंवा इथरिफिकेशन) मिळवता येते. सेल्युलोज डेरिव्हेटिव्ह्जची मालिका, ही उत्पादने प्लास्टिक, बायोडिग्रेडेबल लंच बॉक्स, हाय-एंड ऑटोमोटिव्ह कोटिंग्स, ऑटो पार्ट्स, प्रिंटिंग इंक्स, चिकटवता इत्यादींमध्ये मोठ्या प्रमाणावर वापरली जातात. सध्या, नवीन सुधारित सेल्युलोज जाती सतत उदयास येत आहेत आणि अनुप्रयोग फील्ड आहेत. सतत विस्तारत आहे, हळूहळू फायबर उद्योग प्रणाली तयार करते. हा विषय म्हणजे भूसा किंवा टाकाऊ कापसाचा वापर करून लहान तंतूंमध्ये हायड्रोलायझेशन करणे, आणि नंतर रासायनिक दृष्ट्या कलम करून नवीन प्रकारचे कोटिंग तयार करण्यासाठी सुधारित करणे ज्याची नोंद दस्तऐवजात केली गेली नाही.

1. प्रयोग

1.1 अभिकर्मक आणि उपकरणे

टाकाऊ कापूस (धुऊन वाळवलेला), NaOH, 1,4-butanediol, methanol, thiourea, Urea, epoxy resin, acetic anhydride, butyric acid, trichloroethane, formic acid, glyoxal, toluene, CAB, इ. (शुद्धता CP ग्रेड आहे) . युनायटेड स्टेट्सच्या निकोलेट कंपनीने उत्पादित केलेल्या मॅग्ना-आयआर 550 इन्फ्रारेड स्पेक्ट्रोमीटरचा वापर सॉल्व्हेंट टेट्राहायड्रोफुरन कोटिंगद्वारे नमुने तयार करण्यासाठी केला गेला. Tu-4 व्हिस्कोमीटर, FVXD3-1 प्रकार स्थिर तापमान स्वयं-नियंत्रित इलेक्ट्रिक स्टिरिंग रिॲक्शन केटल, Weihai Xiangwei केमिकल मशिनरी फॅक्टरीद्वारे उत्पादित; रोटेशनल व्हिस्कोमीटर NDJ-7, Z-10MP5 प्रकार, शांघाय तियानपिंग इन्स्ट्रुमेंट फॅक्टरीद्वारे उत्पादित; आण्विक वजन Ubbelohde viscosity द्वारे मोजले जाते; पेंट फिल्मची तयारी आणि चाचणी राष्ट्रीय मानक GB-79 नुसार केली जाईल.

1.2 प्रतिक्रिया तत्त्व

1.3 संश्लेषण

इपॉक्सी सेल्युलोजचे संश्लेषण: 100 ग्रॅम चिरलेला कापूस फायबर एका स्थिर तापमानाच्या स्वयं-नियंत्रित विद्युत ढवळण्याच्या अणुभट्टीमध्ये घाला, ऑक्सिडंट घाला आणि 10 मिनिटे प्रतिक्रिया द्या, नंतर 18% एकाग्रतेसह लाय बनवण्यासाठी अल्कोहोल आणि अल्कली घाला. गर्भधारणेसाठी प्रवेगक A, B, इ. 12 तास व्हॅक्यूम अंतर्गत विशिष्ट तापमानावर प्रतिक्रिया द्या, फिल्टर करा, कोरडे करा आणि 50 ग्रॅम अल्कलाइज्ड सेल्युलोजचे वजन करा, स्लरी बनविण्यासाठी मिश्रित सॉल्व्हेंट घाला, विशिष्ट आण्विक वजनासह उत्प्रेरक आणि इपॉक्सी राळ घाला, 90-110 पर्यंत गरम करा℃इथरिफिकेशन रिॲक्शनसाठी 4.0~ 6.0h जोपर्यंत रिॲक्टंट्स मिसळण्यायोग्य होत नाहीत. अतिरिक्त अल्कली तटस्थ करण्यासाठी आणि काढून टाकण्यासाठी फॉर्मिक ऍसिड घाला, जलीय द्रावण आणि सॉल्व्हेंट वेगळे करा, 80 सह धुवा℃सोडियम मीठ काढून टाकण्यासाठी गरम पाणी, आणि नंतर वापरण्यासाठी कोरडे. उबेलोहडे व्हिस्कोमीटरने आंतरिक स्निग्धता मोजली गेली आणि साहित्यानुसार चिकटपणा-सरासरी आण्विक वजन मोजले गेले.

साहित्य पद्धतीनुसार एसीटेट ब्युटाइल सेल्युलोज तयार केले जाते, परिष्कृत कापसाचे वजन 57.2 ग्रॅम असते, त्यात 55 ग्रॅम ॲसिटिक ॲनहायड्राइड, 79 ग्रॅम ब्युटीरिक ॲसिड, 9.5 ग्रॅम मॅग्नेशियम ॲसीटेट, 5.1 ग्रॅम सल्फ्यूरिक ॲसिड, ब्यूटाइल ॲसीटेट द्रावक म्हणून वापरा आणि त्यावर प्रतिक्रिया द्या. एक विशिष्ट तापमान पात्र होईपर्यंत, सोडियम एसीटेट टाकून तटस्थ केले जाते, नंतर वापरण्यासाठी अवक्षेपित, फिल्टर केलेले, धुऊन, फिल्टर केलेले आणि वाळवले जाते. Cel-Ep घ्या, योग्य प्रमाणात CAB आणि विशिष्ट मिश्रित सॉल्व्हेंट घाला, गरम करा आणि एकसमान जाड द्रव तयार करण्यासाठी 0.5 तास ढवळून घ्या आणि कोटिंग फिल्म तयार करणे आणि कार्यप्रदर्शन चाचणी GB-79 पद्धतीचे अनुसरण करा.

सेल्युलोज एसीटेटच्या एस्टेरिफिकेशनची डिग्री निश्चित करणे: प्रथम सेल्युलोज एसीटेट डायमिथाइल सल्फॉक्साइडमध्ये विरघळवा, उष्णता आणि हायड्रोलायझमध्ये अल्कली द्रावणाची मीटरची मात्रा जोडा आणि अल्कलीच्या एकूण वापराची गणना करण्यासाठी NaOH मानक द्रावणासह हायड्रोलायझ्ड द्रावण टायट्रेट करा. पाण्याचे प्रमाण निश्चित करणे: नमुना 100~105 वर ओव्हनमध्ये ठेवा°सी 0.2h साठी कोरडे, वजन आणि थंड झाल्यावर पाणी शोषण गणना. अल्कली शोषणाचे निर्धारण: परिमाणात्मक नमुन्याचे वजन करा, ते गरम पाण्यात विरघळवा, मिथाइल व्हायलेट इंडिकेटर घाला आणि नंतर 0.05mol/L H2SO4 सह टायट्रेट करा. विस्ताराची डिग्री निश्चित करणे: 50g नमुन्याचे वजन करा, ते क्रश करा आणि ग्रॅज्युएटेड ट्यूबमध्ये टाका, इलेक्ट्रिक कंपनानंतरचे व्हॉल्यूम वाचा आणि विस्ताराची डिग्री मोजण्यासाठी त्याची तुलना करा.

2. परिणाम आणि चर्चा

2.1 अल्कली एकाग्रता आणि सेल्युलोज सूज पदवी यांच्यातील संबंध

NaOH द्रावणाच्या विशिष्ट एकाग्रतेसह सेल्युलोजची प्रतिक्रिया सेल्युलोजचे नियमित आणि व्यवस्थित क्रिस्टलायझेशन नष्ट करू शकते आणि सेल्युलोज फुगते. आणि पॉलिमरायझेशनची डिग्री कमी करून लायमध्ये विविध ऱ्हास होतो. प्रयोगांवरून असे दिसून आले आहे की सेल्युलोजची सूज आणि अल्कली बंधनकारक किंवा शोषण्याचे प्रमाण अल्कलीच्या एकाग्रतेसह वाढते. तापमानाच्या वाढीसह हायड्रोलिसिसची डिग्री वाढते. जेव्हा अल्कली एकाग्रता 20% पर्यंत पोहोचते, तेव्हा हायड्रोलिसिसची डिग्री t = 100 वर 6.8% असते°क; हायड्रोलिसिसची डिग्री t=135 वर 14% आहे°C. त्याच वेळी, प्रयोग दर्शवितो की जेव्हा अल्कली 30% पेक्षा जास्त असते, तेव्हा सेल्युलोज चेन स्किशनच्या हायड्रोलिसिसची डिग्री लक्षणीयरीत्या कमी होते. जेव्हा अल्कली एकाग्रता 18% पर्यंत पोहोचते, तेव्हा पाण्याची शोषण क्षमता आणि सूज पदवी जास्तीत जास्त असते, एकाग्रता वाढत राहते, एका पठारावर झपाट्याने खाली येते आणि नंतर हळूहळू बदलते. त्याच वेळी, हा बदल तापमानाच्या प्रभावासाठी अत्यंत संवेदनशील आहे. त्याच अल्कली एकाग्रतेखाली, जेव्हा तापमान कमी असते (<20°सी), सेल्युलोजची सूज मोठी आहे आणि पाण्याचे शोषण प्रमाण मोठे आहे; उच्च तापमानात, सूजचे प्रमाण आणि पाणी शोषण्याचे प्रमाण लक्षणीय असते. कमी करणे

विविध पाण्याचे प्रमाण आणि अल्कली सामग्री असलेले अल्कली तंतू साहित्यानुसार एक्स-रे विवर्तन विश्लेषण पद्धतीद्वारे निर्धारित केले गेले. वास्तविक ऑपरेशनमध्ये, सेल्युलोजची सूज वाढवण्यासाठी विशिष्ट प्रतिक्रिया तापमान नियंत्रित करण्यासाठी 18% ~ 20% लाइ वापरली जाते. प्रयोगांवरून असे दिसून आले आहे की 6~12 तास गरम केल्याने प्रतिक्रिया देणारा सेल्युलोज ध्रुवीय सॉल्व्हेंट्समध्ये विरघळला जाऊ शकतो. या वस्तुस्थितीच्या आधारे, लेखकाचे मत आहे की सेल्युलोजची विद्राव्यता क्रिस्टलीय सेगमेंटमधील सेल्युलोज रेणूंमधील हायड्रोजन बाँडच्या नाशाच्या डिग्रीमध्ये निर्णायक भूमिका बजावते, त्यानंतर इंट्रामोलेक्युलर ग्लुकोज गट C3-C2 च्या हायड्रोजन बाँड नष्ट होण्याच्या प्रमाणात. हायड्रोजन बाँडचा नाश जितका जास्त असेल तितकी अल्कली फायबरची सूज जास्त असेल आणि हायड्रोजन बंध पूर्णपणे नष्ट होईल आणि अंतिम हायड्रोलायझेट हा पाण्यात विरघळणारा पदार्थ आहे.

2.2 प्रवेगक प्रभाव

सेल्युलोज अल्कलायझेशन दरम्यान उच्च उकळत्या-बिंदू अल्कोहोल जोडल्याने प्रतिक्रिया तापमान वाढू शकते आणि कमी प्रमाणात अल्कोहोल आणि थायोरिया (किंवा युरिया) सारख्या प्रणोदकांचा समावेश केल्यास सेल्युलोजच्या आत प्रवेश करणे आणि सूज येण्यास मोठ्या प्रमाणात प्रोत्साहन मिळू शकते. अल्कोहोलची एकाग्रता वाढत असताना, सेल्युलोजचे अल्कली शोषण वाढते आणि एकाग्रता 20% असते तेव्हा अचानक बदल होतो, जो मोनोफंक्शनल अल्कोहोल सेल्युलोज रेणूंमध्ये प्रवेश करून सेल्युलोजसह हायड्रोजन बंध तयार करतो, सेल्युलोजला प्रतिबंधित करतो. रेणू साखळ्या आणि आण्विक साखळ्यांमधील हायड्रोजन बंध विकृतीची डिग्री वाढवतात, पृष्ठभागाचे क्षेत्रफळ वाढवतात आणि अल्कली शोषणाचे प्रमाण वाढवतात. तथापि, त्याच परिस्थितीत, लाकूड चिप्सचे अल्कली शोषण कमी होते आणि वक्र चढ-उतार स्थितीत बदलते. हे लाकूड चिप्समधील सेल्युलोजच्या कमी सामग्रीशी संबंधित असू शकते, ज्यामध्ये मोठ्या प्रमाणात लिग्निन असते, जे अल्कोहोलच्या आत प्रवेश करण्यास अडथळा आणते आणि चांगले पाणी प्रतिरोधक आणि अल्कली प्रतिरोधक असते.

2.3 इथरिफिकेशन

1% B उत्प्रेरक जोडा, भिन्न प्रतिक्रिया तापमान नियंत्रित करा आणि इपॉक्सी राळ आणि अल्कली फायबरसह इथरिफिकेशन बदल करा. इथरिफिकेशन प्रतिक्रिया क्रियाकलाप 80 वर कमी आहे°C. Cel चा ग्राफ्टिंग दर फक्त 28% आहे, आणि इथरिफिकेशन क्रिया जवळपास दुप्पट होऊन 110 आहे.°C. विद्रावक सारख्या प्रतिक्रिया परिस्थिती लक्षात घेता, प्रतिक्रिया तापमान 100 आहे°C, आणि प्रतिक्रिया वेळ 2.5h आहे, आणि Cel च्या कलम दर 41% पर्यंत पोहोचू शकतात. याव्यतिरिक्त, इथरिफिकेशन प्रतिक्रिया (<1.0h) च्या सुरुवातीच्या टप्प्यावर, अल्कली सेल्युलोज आणि इपॉक्सी राळ यांच्यातील विषम अभिक्रियामुळे, ग्राफ्टिंगचा दर कमी असतो. सेल इथरिफिकेशन डिग्रीच्या वाढीसह, ते हळूहळू एकसंध प्रतिक्रियेमध्ये बदलते, त्यामुळे प्रतिक्रिया तीव्रतेने वाढली आणि ग्राफ्टिंगचे प्रमाण वाढले.

2.4 सेल ग्राफ्टिंग दर आणि विद्राव्यता यांच्यातील संबंध

प्रयोगांनी दर्शविले आहे की अल्कली सेल्युलोजसह इपॉक्सी राळ कलम केल्यानंतर, उत्पादनाची चिकटपणा, चिकटपणा, पाण्याची प्रतिरोधकता आणि थर्मल स्थिरता यासारखे भौतिक गुणधर्म लक्षणीयरीत्या सुधारू शकतात. विद्राव्यता चाचणी सेल ग्राफ्टिंग दर <40% असलेले उत्पादन लोअर अल्कोहोल-एस्टर, अल्कीड रेझिन, पॉलीएक्रिलिक ऍसिड रेझिन, ऍक्रेलिक पिमॅरिक ऍसिड आणि इतर रेजिनमध्ये विरघळले जाऊ शकते. Cel-Ep राळचा स्पष्ट विद्राव्य प्रभाव असतो.

कोटिंग फिल्म चाचणीसह एकत्रितपणे, 32% ~ 42% च्या ग्राफ्टिंग दर असलेल्या मिश्रणांमध्ये सामान्यत: चांगली सुसंगतता असते, आणि ग्राफ्टिंग दर <30% असलेल्या मिश्रणांमध्ये खराब सुसंगतता आणि कोटिंग फिल्मची कमी चमक असते; ग्राफ्टिंग दर 42% पेक्षा जास्त आहे, उकळत्या पाण्याचा प्रतिकार, अल्कोहोल प्रतिरोध आणि कोटिंग फिल्मचा ध्रुवीय सेंद्रिय सॉल्व्हेंट प्रतिरोध कमी होतो. सामग्रीची सुसंगतता आणि कोटिंग कार्यप्रदर्शन सुधारण्यासाठी, लेखकाने Cel-Ep आणि CAB च्या सह-अस्तित्वाला प्रोत्साहन देण्यासाठी टेबल 1 मधील सूत्रानुसार CAB जोडले आहे. मिश्रण अंदाजे एकसंध प्रणाली बनवते. मिश्रणाची रचना इंटरफेस जाडी खूप पातळ असते आणि नॅनो-सेल्सच्या स्थितीत राहण्याचा प्रयत्न करते.

2.5 सेलमधील संबंध-Ep/CAB मिश्रित गुणोत्तर आणि भौतिक गुणधर्म

CAB सह मिश्रित करण्यासाठी Cel-Ep वापरणे, कोटिंग चाचणी परिणाम दर्शविते की सेल्युलोज एसीटेट सामग्रीच्या कोटिंग गुणधर्मांमध्ये, विशेषत: कोरडे होण्याच्या गतीमध्ये लक्षणीय सुधारणा करू शकते. Cel-Ep चा शुद्ध घटक तपमानावर सुकणे कठीण आहे. CAB जोडल्यानंतर, दोन सामग्रीमध्ये स्पष्ट कार्यप्रदर्शन पूरकता आहे.

2.6 FTIR स्पेक्ट्रम शोध

3. निष्कर्ष

(1) कापूस सेल्युलोज 80 वर फुगू शकतो°C> 18% केंद्रित अल्कली आणि मिश्रित पदार्थांच्या मालिकेसह, प्रतिक्रियेचे तापमान वाढवा, प्रतिक्रियेची वेळ वाढवा, पूर्णपणे हायड्रोलायझिंग होईपर्यंत सूज आणि ऱ्हासाची डिग्री वाढवा.

(२) इथरिफिकेशन प्रतिक्रिया, सेल-ईपी मोलर फीडचे प्रमाण 2 आहे, प्रतिक्रिया तापमान 100 आहे°C, वेळ 5h आहे, उत्प्रेरक डोस 1% आहे, आणि इथरिफिकेशन ग्राफ्टिंग दर 32% ~ 42% पर्यंत पोहोचू शकतो.

(३) ब्लेंडिंग मॉडिफिकेशन, जेव्हा Cel-Ep:CAB=3:2 चे मोलर रेशो असते, तेव्हा संश्लेषित उत्पादनाची कार्यक्षमता चांगली असते, परंतु शुद्ध Cel-Ep कोटिंग म्हणून वापरता येत नाही, फक्त चिकट म्हणून.