Eter Selulosa pada Resin Epoksi

Sisa kapas dan habuk papan digunakan sebagai bahan mentah, dan dihidrolisiskan menjadi alkalieter selulosadi bawah tindakan 18% alkali dan satu siri aditif. Kemudian gunakan resin epoksi untuk cantuman, nisbah molar resin epoksi dan gentian alkali ialah 0.5:1.0, suhu tindak balas ialah 100°C, masa tindak balas ialah 5.0j, dos pemangkin ialah 1%, dan kadar cantuman eterifikasi ialah 32%. Eter selulosa epoksi yang diperoleh diadun dengan 0.6mol Cel-Ep dan 0.4mol CAB untuk mensintesis produk salutan baharu dengan prestasi yang baik. Struktur produk telah disahkan dengan IR.

Kata kunci:selulosa eter; sintesis; CAB; sifat salutan

Selulosa eter ialah polimer semula jadi, yang terbentuk melalui pemeluwapanβ-glukosa. Selulosa mempunyai tahap pempolimeran yang tinggi, tahap orientasi yang baik, dan kestabilan kimia yang baik. Ia boleh didapati dengan merawat selulosa secara kimia (pengesteran atau pengeteran). Satu siri derivatif selulosa, produk ini digunakan secara meluas dalam plastik, kotak makan tengah hari terbiodegradasi, salutan automotif mewah, alat ganti kereta, dakwat percetakan, pelekat, dan lain-lain. Pada masa ini, jenis selulosa diubah suai baru sentiasa muncul, dan bidang aplikasi adalah sentiasa berkembang, secara beransur-ansur membentuk sistem industri gentian. Topik ini adalah untuk menggunakan habuk papan atau kapas buangan untuk dihidrolisiskan menjadi gentian pendek dengan lye, dan kemudian dicantumkan secara kimia dan diubah suai untuk membentuk jenis salutan baharu yang belum dilaporkan dalam dokumen.

1. Eksperimen

1.1 Reagen dan instrumen

Kapas buangan (dibasuh dan dikeringkan), NaOH, 1,4-butanediol, metanol, tiourea, urea, resin epoksi, anhidrida asetik, asid butirik, trichloroethane, asid formik, glyoxal, toluena, CAB, dll. (Ketulenan ialah gred CP) . Spektrometer inframerah Magna-IR 550 yang dihasilkan oleh Syarikat Nicolet dari Amerika Syarikat digunakan untuk menyediakan sampel dengan salutan tetrahydrofuran pelarut. Tu-4 viskometer, FVXD3-1 jenis suhu malar terkawal sendiri cerek tindak balas kacau elektrik, dihasilkan oleh Weihai Xiangwei Chemical Machinery Factory; viskometer putaran NDJ-7, jenis Z-10MP5, dihasilkan oleh Kilang Alat Shanghai Tianping; berat molekul diukur dengan kelikatan Ubbelohde; Penyediaan dan ujian filem cat hendaklah dijalankan mengikut standard kebangsaan GB-79.

1.2 Prinsip tindak balas

1.3 Sintesis

Sintesis selulosa epoksi: Tambah 100g gentian kapas cincang ke dalam reaktor kacau elektrik kawalan kendiri suhu malar, tambah oksidan dan bertindak balas selama 10 minit, kemudian tambah alkohol dan alkali untuk membuat lye dengan kepekatan 18%. Tambah pemecut A, B, dsb. untuk impregnasi. Bertindak balas pada suhu tertentu di bawah vakum selama 12 jam, tapis, keringkan dan timbang 50g selulosa beralkali, tambah pelarut campuran untuk membuat buburan, tambah pemangkin dan resin epoksi dengan berat molekul tertentu, panaskan sehingga 90~110℃untuk tindak balas pengeteran 4.0~ 6.0j sehingga bahan tindak balas boleh bercampur. Tambah asid formik untuk meneutralkan dan mengeluarkan alkali yang berlebihan, asingkan larutan akueus dan pelarut, basuh dengan 80℃air panas untuk mengeluarkan garam natrium, dan keringkan untuk kegunaan kemudian. Kelikatan intrinsik diukur dengan viskometer Ubbelohde dan berat molekul purata kelikatan dikira mengikut literatur.

Asetat butil selulosa disediakan mengikut kaedah literatur, timbang 57.2g kapas halus, tambah 55g anhidrida asetik, 79g asid butirik, 9.5g magnesium asetat, 5.1g asid sulfurik, gunakan butil asetat sebagai pelarut, dan bertindak balas pada suhu tertentu sehingga memenuhi syarat , dineutralkan dengan menambah natrium asetat, dimendakan, ditapis, dibasuh, ditapis dan dikeringkan untuk kegunaan kemudian. Ambil Cel-Ep, tambah jumlah CAB dan pelarut campuran khusus yang sesuai, panaskan dan kacau selama 0.5j untuk membentuk cecair pekat yang seragam, dan penyediaan filem salutan dan ujian prestasi mengikut kaedah GB-79.

Penentuan tahap pengesteran selulosa asetat: pertama larutkan selulosa asetat dalam dimetil sulfoksida, tambah sejumlah larutan alkali bermeter untuk memanaskan dan menghidrolisis, dan mentitrasi larutan terhidrolisis dengan larutan piawai NaOH untuk mengira jumlah penggunaan alkali. Penentuan kandungan air: Letakkan sampel dalam ketuhar pada suhu 100~105°C untuk kering selama 0.2j, timbang dan kira penyerapan air selepas disejukkan. Penentuan penyerapan alkali: timbang sampel kuantitatif, larutkan dalam air panas, tambah penunjuk metil ungu, dan kemudian titrasi dengan 0.05mol/L H2SO4. Penentuan tahap pengembangan: Timbang 50g sampel, hancurkan dan masukkan ke dalam tiub bergraduat, baca isipadu selepas getaran elektrik, dan bandingkan dengan isipadu serbuk selulosa tidak beralkali untuk mengira tahap pengembangan.

2. Keputusan dan perbincangan

2.1 Hubungan antara kepekatan alkali dan tahap pembengkakan selulosa

Tindak balas selulosa dengan kepekatan larutan NaOH tertentu boleh memusnahkan penghabluran selulosa yang teratur dan teratur dan membuat selulosa membengkak. Dan pelbagai degradasi berlaku dalam lye, mengurangkan tahap pempolimeran. Eksperimen menunjukkan bahawa tahap pembengkakan selulosa dan jumlah pengikatan alkali atau penjerapan meningkat dengan kepekatan alkali. Tahap hidrolisis meningkat dengan peningkatan suhu. Apabila kepekatan alkali mencapai 20%, tahap hidrolisis ialah 6.8% pada t=100°C; darjah hidrolisis ialah 14% pada t=135°C. Pada masa yang sama, eksperimen menunjukkan bahawa apabila alkali melebihi 30%, tahap hidrolisis pemotongan rantai selulosa berkurangan dengan ketara. Apabila kepekatan alkali mencapai 18%, kapasiti penjerapan dan tahap pembengkakan air adalah maksimum, kepekatan terus meningkat, turun secara mendadak ke dataran tinggi, dan kemudian berubah secara berterusan. Pada masa yang sama, perubahan ini agak sensitif terhadap pengaruh suhu. Di bawah kepekatan alkali yang sama, apabila suhu rendah (<20°C), tahap pembengkakan selulosa adalah besar, dan jumlah penjerapan air adalah besar; pada suhu tinggi, tahap bengkak dan jumlah penjerapan air adalah ketara. kurangkan.

Gentian alkali dengan kandungan air dan kandungan alkali yang berbeza ditentukan oleh kaedah analisis pembelauan sinar-X mengikut literatur. Dalam operasi sebenar, 18%~20% lye digunakan untuk mengawal suhu tindak balas tertentu untuk meningkatkan tahap pembengkakan selulosa. Eksperimen menunjukkan bahawa selulosa yang bertindak balas dengan pemanasan selama 6~12j boleh dibubarkan dalam pelarut polar. Berdasarkan fakta ini, penulis berpendapat bahawa keterlarutan selulosa memainkan peranan yang menentukan dalam tahap pemusnahan ikatan hidrogen antara molekul selulosa dalam segmen kristal, diikuti dengan tahap pemusnahan ikatan hidrogen kumpulan glukosa intramolekul C3-C2. Semakin besar tahap kemusnahan ikatan hidrogen, semakin besar tahap pembengkakan gentian alkali, dan ikatan hidrogen dimusnahkan sepenuhnya, dan hidrolisis akhir adalah bahan larut air.

2.2 Kesan Pemecut

Menambah alkohol takat didih tinggi semasa pengalkalian selulosa boleh meningkatkan suhu tindak balas, dan menambah sejumlah kecil propelan seperti alkohol rendah dan tiourea (atau urea) boleh menggalakkan penembusan dan pembengkakan selulosa. Apabila kepekatan alkohol meningkat, penyerapan alkali selulosa meningkat, dan terdapat titik perubahan mendadak apabila kepekatan adalah 20%, yang mungkin alkohol monofungsi menembusi ke dalam molekul selulosa untuk membentuk ikatan hidrogen dengan selulosa, menghalang selulosa. molekul Ikatan hidrogen antara rantai dan rantai molekul meningkatkan tahap gangguan, meningkatkan luas permukaan, dan meningkatkan jumlah penjerapan alkali. Walau bagaimanapun, dalam keadaan yang sama, penyerapan alkali serpihan kayu adalah rendah, dan lengkung berubah dalam keadaan turun naik. Ia mungkin berkaitan dengan kandungan rendah selulosa dalam serpihan kayu, yang mengandungi sejumlah besar lignin, yang menghalang penembusan alkohol, dan mempunyai rintangan air dan alkali yang baik.

2.3 Eterifikasi

Tambah pemangkin 1% B, kawal suhu tindak balas yang berbeza, dan lakukan pengubahsuaian pengeteran dengan resin epoksi dan gentian alkali. Aktiviti tindak balas eterifikasi adalah rendah pada 80°C. Kadar cantuman Cel hanya 28%, dan aktiviti pengeteran hampir dua kali ganda pada 110°C. Memandangkan keadaan tindak balas seperti pelarut, suhu tindak balas ialah 100°C, dan masa tindak balas ialah 2.5j, dan kadar cantuman Cel boleh mencapai 41%. Di samping itu, pada peringkat awal tindak balas eterifikasi (<1.0j), disebabkan oleh tindak balas heterogen antara selulosa alkali dan resin epoksi, kadar cantuman adalah rendah. Dengan peningkatan darjah etherifikasi Cel, ia secara beransur-ansur bertukar menjadi tindak balas homogen, jadi tindak balas Aktiviti meningkat secara mendadak, dan kadar cantuman meningkat.

2.4 Hubungan antara kadar cantuman Cel dan keterlarutan

Eksperimen telah menunjukkan bahawa selepas cantuman resin epoksi dengan selulosa alkali, sifat fizikal seperti kelikatan produk, lekatan, rintangan air dan kestabilan terma boleh dipertingkatkan dengan ketara. Ujian keterlarutan Produk dengan kadar cantuman Cel <40% boleh dilarutkan dalam alkohol-ester rendah, resin alkyd, resin asid poliakrilik, asid pimarik akrilik dan resin lain. Resin Cel-Ep mempunyai kesan pelarutan yang jelas.

Digabungkan dengan ujian filem salutan, adunan dengan kadar cantuman 32%~42% umumnya mempunyai keserasian yang lebih baik, dan adunan dengan kadar cantuman <30% mempunyai keserasian yang lemah dan gloss rendah filem salutan; kadar cantuman adalah lebih tinggi daripada 42%, rintangan air mendidih, rintangan alkohol, dan rintangan pelarut organik polar filem salutan dikurangkan. Untuk meningkatkan keserasian bahan dan prestasi salutan, penulis menambah CAB mengikut formula dalam Jadual 1 untuk terus melarutkan dan mengubah suai untuk menggalakkan kewujudan bersama Cel-Ep dan CAB. Campuran membentuk sistem homogen anggaran. Ketebalan antara muka komposisi adunan cenderung sangat nipis dan cuba berada dalam keadaan sel nano.

2.5 Hubungan antara Cel—Nisbah campuran Ep/CAB dan sifat fizikal

Menggunakan Cel-Ep untuk menggabungkan dengan CAB, keputusan ujian salutan menunjukkan bahawa selulosa asetat boleh meningkatkan sifat salutan bahan dengan ketara, terutamanya kelajuan pengeringan. Komponen tulen Cel-Ep sukar dikeringkan pada suhu bilik. Selepas menambah CAB, kedua-dua bahan mempunyai prestasi yang saling melengkapi.

2.6 Pengesanan spektrum FTIR

3. Kesimpulan

(1) Kapas selulosa boleh membengkak pada 80°C dengan >18% alkali pekat dan satu siri bahan tambahan, meningkatkan suhu tindak balas, memanjangkan masa tindak balas, meningkatkan tahap bengkak dan degradasi sehingga ia terhidrolisis sepenuhnya.

(2) Tindak balas eterifikasi, nisbah suapan molar Cel-Ep ialah 2, suhu tindak balas ialah 100°C, masa adalah 5j, dos pemangkin ialah 1%, dan kadar cantuman pengeteran boleh mencapai 32% ~ 42%.

(3) Pengubahsuaian campuran, apabila nisbah molar Cel-Ep:CAB=3:2, prestasi produk yang disintesis adalah baik, tetapi Cel-Ep tulen tidak boleh digunakan sebagai salutan, hanya sebagai pelekat.