Selulosa eter pada resin epoksi

Kapas sisa dan habuk papan digunakan sebagai bahan mentah, dan dihidrolisiskan ke dalam alkaliselulosa eterdi bawah tindakan 18% alkali dan satu siri bahan tambahan. Kemudian gunakan resin epoksi untuk cantuman, nisbah molar resin epoksi dan serat alkali adalah 0.5: 1.0, suhu tindak balas adalah 100°C, masa tindak balas adalah 5.0H, dos pemangkin adalah 1%, dan kadar cantuman etherification adalah 32%. Ether selulosa epoksi yang diperoleh dicampur dengan 0.6mol CEL-EP dan 0.4mol CAB untuk mensintesis produk salutan baru dengan prestasi yang baik. Struktur produk telah disahkan dengan IR.

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

Selulosa eter adalah polimer semula jadi, yang dibentuk oleh pemeluwapanβ-glucose. Selulosa mempunyai tahap pempolimeran yang tinggi, tahap orientasi yang baik, dan kestabilan kimia yang baik. Ia boleh didapati secara kimia merawat selulosa (esterifikasi atau etherification). Satu siri derivatif selulosa, produk-produk ini digunakan secara meluas dalam plastik, kotak makan tengah hari biodegradable, salutan automotif mewah, bahagian auto, dakwat percetakan, pelekat, dan lain-lain. Sentiasa berkembang, secara beransur -ansur membentuk sistem industri serat. Topik ini adalah menggunakan habuk papan atau kapas sisa untuk dihidrolisiskan ke dalam serat pendek oleh Lye, dan kemudian dicantumkan secara kimia dan diubahsuai untuk membentuk jenis salutan baru yang belum dilaporkan dalam dokumen itu.

1. Eksperimen

1.1 Reagen dan Instrumen

Kapas sisa (dibasuh dan dikeringkan), NaOH, 1,4-butanediol, metanol, thiourea, urea, resin epoksi, anhidrida asetik, asid butyric, trichloroethane, asid formik, glyoxal, toluene, teksi, dan lain-lain (kesucian adalah cp gred) . Spektrometer inframerah Magna-IR 550 yang dihasilkan oleh Nicolet Company di Amerika Syarikat digunakan untuk menyediakan sampel oleh pelarut tetrahydrofuran salutan. TU-4 viscometer, FVXD3-1 Jenis Suhu Pemalar Sendiri Kawalan Kawalan Elektrik Sendiri, yang dihasilkan oleh Kilang Jentera Kimia Weihai Xiangwei; Viscometer putaran NDJ-7, jenis Z-10MP5, yang dihasilkan oleh kilang instrumen Shanghai Tianping; Berat molekul diukur oleh kelikatan Ubbelohde; Penyediaan dan pengujian filem cat hendaklah dijalankan mengikut Standard Kebangsaan GB-79.

1.2 Prinsip Reaksi

1.3 Sintesis

Sintesis selulosa epoksi: Tambah 100g gentian kapas cincang ke reaktor pengadukan elektrik yang dikawal sendiri, tambah oksidan dan bertindak balas selama 10 minit, kemudian tambahkan alkohol dan alkali untuk membuat lye dengan kepekatan 18%. Tambah Accelerators A, B, dan lain -lain untuk impregnasi. Reaksi pada suhu tertentu di bawah vakum selama 12 jam, penapis, kering dan berat 50g selulosa alkali, tambah pelarut campuran untuk membuat buburan, tambah pemangkin dan resin epoksi dengan berat molekul tertentu, panas sehingga 90 ~ 110℃Untuk tindak balas Ehsification 4.0 ~ 6.0h sehingga reaktan boleh dilaraskan. Tambah asid formik untuk meneutralkan dan keluarkan alkali berlebihan, memisahkan larutan akueus dan pelarut, basuh dengan 80℃Air panas untuk mengeluarkan garam natrium, dan kering untuk kegunaan kemudian. Kelikatan intrinsik diukur dengan viscometer Ubbelohde dan berat molekul kelikatan purata dikira mengikut kesusasteraan.

Selulosa butil asetat disediakan mengikut kaedah kesusasteraan, berat 57.2g kapas halus, tambah 55g anhidrida asetik, 79g asid butyric, 9.5g magnesium asetat, 5.1g asid sulfurik, menggunakan butil asetat sebagai pelarut, dan bertindak balas pada Suhu tertentu sehingga berkelayakan, dinetralkan dengan menambahkan natrium asetat, dicetuskan, ditapis, dibasuh, ditapis, dan dikeringkan untuk kegunaan kemudian. Ambil CEL-EP, tambah jumlah teksi yang sesuai dan pelarut campuran tertentu, panas dan kacau untuk 0.5h untuk membentuk cecair tebal seragam, dan penyediaan filem dan ujian prestasi mengikuti kaedah GB-79.

Penentuan tahap esterifikasi selulosa asetat: pertama membubarkan selulosa asetat dalam dimetil sulfoksida, tambahkan jumlah larutan alkali untuk haba dan hidrolisis, dan titrasi larutan hidrolisis dengan larutan standard NaOH untuk mengira jumlah penggunaan alkali. Penentuan Kandungan Air: Letakkan sampel dalam ketuhar pada 100 ~ 105°C untuk kering selama 0.2h, berat dan hitung penyerapan air selepas penyejukan. Penentuan Penyerapan Alkali: Timbang sampel kuantitatif, larut dalam air panas, tambah penunjuk metil violet, dan kemudian titrate dengan 0.05mol/L H2SO4. Penentuan Ijazah Pengembangan: Timbang sampel 50g, hancurkannya dan masukkannya ke dalam tiub lulus, baca kelantangan selepas getaran elektrik, dan bandingkan dengan jumlah serbuk selulosa yang tidak diselaraskan untuk mengira ijazah pengembangan.

2. Hasil dan perbincangan

2.1 Hubungan antara kepekatan alkali dan darjah bengkak selulosa

Reaksi selulosa dengan kepekatan larutan NaOH tertentu dapat memusnahkan penghabluran selulosa yang teratur dan teratur dan membuat selulosa membengkak. Dan pelbagai degradasi berlaku di Lye, mengurangkan tahap pempolimeran. Eksperimen menunjukkan bahawa tahap pembengkakan selulosa dan jumlah pengikatan alkali atau peningkatan penjerapan dengan kepekatan alkali. Tahap hidrolisis meningkat dengan peningkatan suhu. Apabila kepekatan alkali mencapai 20%, tahap hidrolisis adalah 6.8% pada t = 100°C; Tahap hidrolisis adalah 14% pada t = 135°C. Pada masa yang sama, eksperimen menunjukkan bahawa apabila alkali lebih daripada 30%, tahap hidrolisis penapisan rantai selulosa berkurangan. Apabila kepekatan alkali mencapai 18%, kapasiti penjerapan dan tahap pembengkakan air adalah maksimum, kepekatan terus meningkat, jatuh dengan tajam ke dataran tinggi, dan kemudian berubah dengan mantap. 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 yang tinggi, tahap pembengkakan dan jumlah penjerapan air adalah signifikan. mengurangkan.

Serat alkali dengan kandungan air yang berlainan dan kandungan alkali ditentukan oleh kaedah analisis difraksi sinar-X mengikut kesusasteraan. Dalam operasi sebenar, 18% ~ 20% LYE digunakan untuk mengawal suhu tindak balas tertentu untuk meningkatkan tahap pembengkakan selulosa. Eksperimen menunjukkan bahawa selulosa bertindak balas dengan pemanasan untuk 6 ~ 12h boleh dibubarkan dalam pelarut kutub. Berdasarkan fakta ini, penulis berpendapat bahawa kelarutan selulosa memainkan peranan penting dalam tahap pemusnahan ikatan hidrogen antara molekul selulosa dalam segmen kristal, diikuti dengan tahap pemusnahan ikatan hidrogen kumpulan glukosa intramolecular C3-C2. Semakin besar tahap kemusnahan ikatan hidrogen, semakin besar tahap bengkak serat alkali, dan ikatan hidrogen sepenuhnya dimusnahkan, dan hidrolisis terakhir adalah bahan larut air.

2.2 Kesan pemecut

Menambah alkohol yang mendidih tinggi semasa alkali selulosa dapat meningkatkan suhu tindak balas, dan menambah sedikit propelan seperti alkohol yang lebih rendah dan thiourea (atau urea) dapat mempromosikan penembusan dan pembengkakan selulosa. Oleh kerana kepekatan alkohol meningkat, penyerapan alkali selulosa meningkat, dan terdapat titik perubahan yang tiba -tiba apabila kepekatan adalah 20%, yang mungkin bahawa alkohol monofungsi menembusi molekul selulosa untuk membentuk ikatan hidrogen dengan selulosa, menghalang selulosa Molekul ikatan hidrogen antara rantai dan rantaian molekul meningkatkan tahap gangguan, meningkatkan kawasan permukaan, dan meningkatkan jumlah penjerapan alkali. Walau bagaimanapun, di bawah keadaan yang sama, penyerapan alkali cip kayu adalah rendah, dan lengkung berubah dalam keadaan yang berubah -ubah. Ia mungkin berkaitan dengan kandungan selulosa yang rendah dalam cip kayu, yang mengandungi sejumlah besar lignin, yang menghalang penembusan alkohol, dan mempunyai rintangan air yang baik dan rintangan alkali.

2.3 Eherification

Tambah pemangkin 1% B, mengawal suhu tindak balas yang berbeza, dan menjalankan pengubahsuaian pengubahsuaian dengan resin epoksi dan serat alkali. Aktiviti tindak balas etherification rendah pada 80°C. Kadar cantuman CEL hanya 28%, dan aktiviti pengetua hampir dua kali ganda pada 110°C. Memandangkan keadaan tindak balas seperti pelarut, suhu tindak balas adalah 100°C, dan masa tindak balas adalah 2.5h, dan kadar cantuman CEL dapat mencapai 41%. Di samping itu, pada peringkat awal tindak balas pengetua (<1.0H), disebabkan oleh tindak balas heterogen antara selulosa alkali dan resin epoksi, kadar cantuman adalah rendah. Dengan peningkatan ijazah cel, ia secara beransur -ansur berubah menjadi tindak balas homogen, jadi reaksi aktiviti meningkat dengan ketara, dan kadar cantuman meningkat.

2.4 Hubungan Antara Kadar dan Kelarutan Cel Cel

Eksperimen telah menunjukkan bahawa selepas mencantumkan resin epoksi dengan selulosa alkali, sifat fizikal seperti kelikatan produk, lekatan, rintangan air, dan kestabilan terma dapat dipertingkatkan dengan ketara. Ujian Kelarutan Produk dengan kadar cantuman CEL <40% boleh dibubarkan dalam resin alkohol yang lebih rendah, resin alkyd, resin asid polyacrylic, asid pimaric akrilik dan resin lain. Resin CEL-EP mempunyai kesan solubilizing yang jelas.

Digabungkan dengan ujian filem salutan, campuran dengan kadar cantuman sebanyak 32% ~ 42% umumnya mempunyai keserasian yang lebih baik, dan campuran dengan kadar cantuman <30% mempunyai keserasian yang lemah dan gloss rendah filem salutan; Kadar cantuman lebih tinggi daripada 42%, rintangan air mendidih, rintangan alkohol, dan rintangan pelarut organik kutub filem salutan dikurangkan. Untuk meningkatkan keserasian material dan prestasi salutan, pengarang menambah teksi mengikut formula dalam Jadual 1 untuk selanjutnya solubilize dan mengubah suai untuk mempromosikan kewujudan CEL-EP dan CAB. Campuran membentuk sistem homogen anggaran. Ketebalan antara muka komposisi campuran cenderung sangat nipis dan cuba berada di dalam keadaan sel nano.

2.5 Hubungan antara CEL-Nisbah campuran EP/teksi dan sifat fizikal

Menggunakan CEL-EP untuk menggabungkan dengan teksi, keputusan ujian salutan menunjukkan bahawa selulosa asetat dapat meningkatkan sifat salutan bahan, terutama kelajuan pengeringan. Komponen murni CEL-EP adalah sukar untuk kering pada suhu bilik. Selepas menambah teksi, kedua -dua bahan mempunyai pelengkap prestasi yang jelas.

2.6 Pengesanan Spektrum FTIR

3. Kesimpulan

(1) Selulosa kapas 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 dihidrolisiskan sepenuhnya.

(2) tindak balas etherification, nisbah makanan molar cel-EP adalah 2, suhu tindak balas adalah 100°C, masa adalah 5H, dos pemangkin adalah 1%, dan kadar cantuman pengetua 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.