Celluloseeter på epoksyharpiks

Avfall av bomull og sagflis brukes som råmateriale, og hydrolyseres til alkalicelluloseeterunder påvirkning av 18% alkali og en rekke tilsetningsstoffer. Bruk deretter epoksyharpiks for poding, molforholdet mellom epoksyharpiks og alkalifiber er 0,5:1,0, reaksjonstemperaturen er 100°C, reaksjonstiden er 5,0 timer, katalysatordosen er 1 %, og foretringspodehastigheten er 32 %. Den oppnådde epoksycelluloseeteren blandes med 0,6 mol Cel-Ep og 0,4 mol CAB for å syntetisere et nytt beleggprodukt med god ytelse. Produktstrukturen ble bekreftet med IR.

Stikkord:cellulose eter; syntese; CAB; beleggegenskaper

Cellulose eter er en naturlig polymer, som dannes ved kondensering avβ-glukose. Cellulose har høy polymerisasjonsgrad, god orienteringsgrad og god kjemisk stabilitet. Det kan oppnås ved kjemisk behandling av cellulose (forestring eller foretring). En serie av cellulosederivater, disse produktene er mye brukt i plast, biologisk nedbrytbare matbokser, high-end bilbelegg, bildeler, trykksverte, lim, etc. For tiden dukker det stadig opp nye modifiserte cellulosevarianter, og bruksområdene er ekspanderer stadig, og danner gradvis et fiberindustrisystem. Dette emnet er å bruke sagflis eller avfallsbomull som skal hydrolyseres til korte fibre av lut, og deretter kjemisk podes og modifiseres for å danne en ny type belegg som ikke er rapportert i dokumentet.

1. Eksperiment

1.1 Reagenser og instrumenter

Avfall av bomull (vasket og tørket), NaOH, 1,4-butandiol, metanol, tiourea, urea, epoksyharpiks, eddiksyreanhydrid, smørsyre, trikloretan, maursyre, glyoksal, toluen, CAB, etc. (Renhet er CP-kvalitet) . Magna-IR 550 infrarødt spektrometer produsert av Nicolet Company i USA ble brukt til å fremstille prøvene med løsningsmiddel tetrahydrofuranbelegg. Tu-4 viskosimeter, FVXD3-1 type konstant temperatur selvkontrollert elektrisk omrøring reaksjon kjele, produsert av Weihai Xiangwei Chemical Machinery Factory; rotasjonsviskosimeter NDJ-7, Z-10MP5 type, produsert av Shanghai Tianping Instrument Factory; molekylvekten måles ved Ubbelohde-viskositet; Forberedelse og testing av malingsfilmen skal utføres i henhold til den nasjonale standarden GB-79.

1.2 Reaksjonsprinsipp

1.3 Syntese

Syntese av epoksycellulose: Tilsett 100 g hakket bomullsfiber til en selvkontrollert elektrisk omrøringsreaktor med konstant temperatur, tilsett en oksidant og reager i 10 minutter, tilsett deretter alkohol og alkali for å lage en lut med en konsentrasjon på 18 %. Legg til akseleratorer A, B osv. for impregnering. Reager ved en viss temperatur under vakuum i 12 timer, filtrer, tørk og vei 50 g alkalisk cellulose, tilsett blandet løsningsmiddel for å lage en oppslemming, tilsett katalysator og epoksyharpiks med spesifikk molekylvekt, varm opp til 90~110℃for foretringsreaksjon 4,0 ~ 6,0 timer til reaktantene er blandbare. Tilsett maursyre for å nøytralisere og fjerne overflødig alkali, separer den vandige løsningen og løsningsmidlet, vask med 80℃varmt vann for å fjerne natriumsalt, og tørk for senere bruk. Den indre viskositeten ble målt med et Ubbelohde-viskosimeter og viskositeten-gjennomsnittlig molekylvekt ble beregnet i henhold til litteraturen.

Acetatbutylcellulose fremstilles i henhold til litteraturmetoden, vei 57,2 g raffinert bomull, tilsett 55 g eddiksyreanhydrid, 79 g smørsyre, 9,5 g magnesiumacetat, 5,1 g svovelsyre, bruk butylacetat som løsemiddel, og reager kl. en viss temperatur inntil kvalifisert, nøytralisert ved tilsetning av natriumacetat, utfelt, filtrert, vasket, filtrert og tørket for senere bruk. Ta Cel-Ep, tilsett passende mengde CAB og spesifikt blandet løsningsmiddel, varm opp og rør i 0,5 timer for å danne en jevn tykk væske, og beleggfilmforberedelsen og ytelsestesten følger GB-79-metoden.

Bestemmelse av forestringsgraden av celluloseacetat: Løs først celluloseacetat i dimetylsulfoksid, tilsett en oppmålt mengde alkaliløsning for å varme og hydrolysere, og titrere den hydrolyserte løsningen med NaOH-standardløsning for å beregne det totale forbruket av alkali. Bestemmelse av vanninnhold: Plasser prøven i en ovn ved 100~105°C for å tørke i 0,2 timer, vei og beregn vannabsorpsjonen etter avkjøling. Bestemmelse av alkaliabsorpsjon: vei en kvantitativ prøve, løs den i varmt vann, tilsett metylfiolett indikator og titrer deretter med 0,05 mol/L H2SO4. Bestemmelse av ekspansjonsgrad: Vei 50 g prøve, knus den og legg den i et gradert rør, les volumet etter elektrisk vibrasjon, og sammenlign det med volumet av ualkalisert cellulosepulver for å beregne ekspansjonsgraden.

2. Resultater og diskusjon

2.1 Forholdet mellom alkalikonsentrasjon og cellulosesvellingsgrad

Reaksjonen av cellulose med en viss konsentrasjon av NaOH-løsning kan ødelegge den regelmessige og ordnede krystalliseringen av cellulose og få cellulosen til å svelle. Og ulike nedbrytninger forekommer i lut, noe som reduserer polymerisasjonsgraden. Eksperimenter viser at graden av svelling av cellulose og mengden av alkalibinding eller adsorpsjon øker med konsentrasjonen av alkali. Graden av hydrolyse øker med økningen i temperaturen. Når alkalikonsentrasjonen når 20 %, er hydrolysegraden 6,8 % ved t=100°C; hydrolysegraden er 14 % ved t=135°C. Samtidig viser forsøket at når alkaliet er mer enn 30 %, reduseres hydrolysegraden av cellulosekjedeklipping betydelig. Når alkalikonsentrasjonen når 18 %, er adsorpsjonskapasiteten og svellingsgraden til vann maksimalt, konsentrasjonen fortsetter å øke, synker kraftig til et platå, og endres deretter jevnt. Samtidig er denne endringen ganske følsom for temperaturpåvirkning. Under samme alkalikonsentrasjon, når temperaturen er lav (<20°C), svellingsgraden av cellulose er stor, og adsorpsjonsmengden av vann er stor; ved høy temperatur er svellingsgraden og vannadsorpsjonsmengden betydelig. redusere.

Alkalifibre med forskjellig vanninnhold og alkaliinnhold ble bestemt ved røntgendiffraksjonsanalysemetode i henhold til litteraturen. I faktisk drift brukes 18% ~ 20% lut for å kontrollere en viss reaksjonstemperatur for å øke svellingsgraden av cellulose. Eksperimenter viser at cellulosen som reagerte ved oppvarming i 6~12 timer kan løses opp i polare løsningsmidler. Basert på dette faktum, mener forfatteren at løseligheten av cellulose spiller en avgjørende rolle i graden av hydrogenbindingsdestruksjon mellom cellulosemolekyler i det krystallinske segmentet, etterfulgt av graden av hydrogenbindingsdestruksjon av intramolekylære glukosegrupper C3-C2. Jo større grad av ødeleggelse av hydrogenbindingen er, desto større er svellingsgraden av alkalifiberen, og hydrogenbindingen blir fullstendig ødelagt, og det endelige hydrolysatet er et vannløselig stoff.

2.2 Effekt av akselerator

Tilsetning av alkohol med høyt kokepunkt under cellulosealkalisering kan øke reaksjonstemperaturen, og tilsetning av en liten mengde drivmiddel som lavere alkohol og tiourea (eller urea) kan i stor grad fremme penetrasjon og svelling av cellulose. Når konsentrasjonen av alkohol øker, øker alkaliabsorpsjonen av cellulose, og det er et plutselig endringspunkt når konsentrasjonen er 20 %, som kan være at den monofunksjonelle alkoholen trenger inn i cellulosemolekylene for å danne hydrogenbindinger med cellulose, og forhindrer cellulosen. molekyler Hydrogenbindingene mellom kjeder og molekylkjeder øker graden av uorden, øker overflatearealet og øker mengden alkaliadsorpsjon. Under de samme forholdene er imidlertid alkaliabsorpsjonen av flis lav, og kurven endres i en svingende tilstand. Det kan ha sammenheng med det lave innholdet av cellulose i flis, som inneholder mye lignin, som hindrer inntrengning av alkohol, og har god vannbestandighet og alkalibestandighet.

2.3 Foretring

Tilsett 1% B-katalysator, kontroller forskjellige reaksjonstemperaturer og utfør foretringsmodifisering med epoksyharpiks og alkalifiber. Foretringsreaksjonsaktiviteten er lav ved 80°C. Podehastigheten til Cel er bare 28 %, og foretringsaktiviteten er nesten doblet ved 110°C. Tatt i betraktning reaksjonsbetingelsene som løsningsmiddel, er reaksjonstemperaturen 100°C, og reaksjonstiden er 2,5 timer, og podehastigheten til Cel kan nå 41%. I tillegg, ved det innledende stadiet av foretringsreaksjonen (<1,0 timer), på grunn av den heterogene reaksjonen mellom alkalicellulose og epoksyharpiks, er podehastigheten lav. Med økningen av Cel etherification grad, blir det gradvis til en homogen reaksjon, slik at reaksjonen Aktiviteten økte kraftig, og podehastigheten økte.

2.4 Sammenheng mellom Cel-podehastighet og løselighet

Eksperimenter har vist at etter poding av epoksyharpiks med alkalicellulose kan de fysiske egenskapene som produktviskositet, adhesjon, vannbestandighet og termisk stabilitet forbedres betydelig. Løselighetstest Produktet med Cel-podehastighet <40 % kan løses i lavere alkohol-ester, alkydharpiks, polyakrylsyreharpiks, akrylpimarsyre og andre harpikser. Cel-Ep harpiks har åpenbar solubiliserende effekt.

Kombinert med belegningsfilmtesten har blandingene med en podehastighet på 32% ~ 42% generelt bedre kompatibilitet, og blandingene med en podehastighet på <30% har dårlig kompatibilitet og lav glans av belegningsfilmen; podehastigheten er høyere enn 42 %, motstandsdyktigheten mot kokende vann, alkoholmotstand og motstandsdyktighet mot polare organiske løsemidler i beleggfilmen reduseres. For å forbedre materialkompatibiliteten og beleggsytelsen, la forfatteren til CAB i henhold til formelen i tabell 1 for ytterligere å oppløse og modifisere for å fremme sameksistensen av Cel-Ep og CAB. Blandingen danner et tilnærmet homogent system. Sammensetningens grensesnitttykkelse på blandingen har en tendens til å være veldig tynn og prøver å være i tilstanden av nanoceller.

2.5 Forholdet mellom Cel—Ep/CAB-blandingsforhold og fysiske egenskaper

Ved å bruke Cel-Ep til å blande med CAB, viser belegningstestresultatene at celluloseacetat kan forbedre belegningsegenskapene til materialet betydelig, spesielt tørkehastigheten. Den rene komponenten i Cel-Ep er vanskelig å tørke ved romtemperatur. Etter å ha lagt til CAB, har de to materialene åpenbar ytelseskomplementaritet.

2.6 FTIR-spektrumdeteksjon

3. Konklusjon

(1) Bomullscellulose kan svelle ved 80°C med >18 % konsentrert alkali og en rekke tilsetningsstoffer, øk reaksjonstemperaturen, forleng reaksjonstiden, øk graden av svelling og nedbrytning til den er fullstendig hydrolysert.

(2) Foretringsreaksjon, Cel-Ep molar tilførselsforhold er 2, reaksjonstemperaturen er 100°C, tiden er 5 timer, katalysatordosen er 1%, og foretringspodningshastigheten kan nå 32% ~ 42%.

(3) Blandingsmodifikasjon, når molforholdet Cel-Ep:CAB = 3:2, er ytelsen til det syntetiserte produktet god, men ren Cel-Ep kan ikke brukes som et belegg, bare som et klebemiddel.