Eter de celuloză pe rășina epoxidică

Bumbacul deșeuri și rumegușul sunt utilizate ca materii prime și sunt hidrolizate în alcalineter de celulozăsub acțiunea de 18% alcalin și o serie de aditivi. Apoi, utilizați rășină epoxidică pentru altoire, raportul molar dintre rășină epoxidică și fibre alcaline este de 0,5: 1,0, temperatura de reacție este de 100°C, timpul de reacție este de 5,0 ore, doza de catalizator este de 1%, iar rata de altoire cu eterificare este de 32%. Eterul de celuloză epoxidică obținut este amestecat cu 0,6 mol CEL-EP și 0,4 mol pentru a sintetiza un nou produs de acoperire cu performanțe bune. Structura produsului a fost confirmată cu IR.

Cuvinte cheie:eter de celuloză; sinteză; TAXI; Proprietăți de acoperire

Celuloză eter este un polimer natural, care se formează prin condensarea deβ-glucoză. Celuloza are un grad ridicat de polimerizare, un grad bun de orientare și o bună stabilitate chimică. Poate fi obținut prin tratarea chimică a celulozei (esterificare sau eterificare). O serie de derivate de celuloză, aceste produse sunt utilizate pe scară largă în materiale plastice, cutii de prânz biodegradabile, acoperiri auto de înaltă calitate, piese auto, cerneluri de imprimare, adezivi, etc. În prezent, noi soiuri de celuloză modificate sunt în continuă emergență, iar câmpurile de aplicare sunt câmpurile de aplicare sunt Extinderea constantă, formând treptat un sistem din industria fibrelor. Acest subiect este de a utiliza rumegușul sau bumbacul deșeuri pentru a fi hidrolizat în fibre scurte de către Lye, apoi altoit chimic și modificat pentru a forma un nou tip de acoperire care nu a fost raportat în document.

1. Experiment

1.1 Reactivi și instrumente

Bumbac deșeu (spălat și uscat), NaOH, 1,4-butanediol, metanol, tiourea, uree, rășină epoxidică, anhidridă acetică, acid butiric, tricloroetan, acid formic, glicoxal, toluen, cabină etc. (puritatea este gradul CP) . Spectrometrul cu infraroșu Magna-IR 550 produs de Nicolet Company din Statele Unite a fost utilizat pentru a pregăti probele prin acoperire cu tetrahidrofuran solvent. TU-4 Viscometer, FVXD3-1 Temperatură constantă Temperatură constantă autocontrolată ceainică de reacție electrică de agitare electrică, produsă de fabrica de mașini chimice Weihai Xiangwei; Viscometer de rotație NDJ-7, Z-10MP5, produs de fabrica de instrumente Shanghai Tianping; Greutatea moleculară este măsurată prin vâscozitatea ubbelohde; Pregătirea și testarea filmului de vopsea se realizează conform standardului național GB-79.

1.2 Principiul reacției

1.3 Sinteză

Sinteza celulozei epoxidice: Adăugați 100 g de fibre de bumbac tocate la un reactor de agitare electrică autocontrolată de temperatură constantă, adăugați un oxidant și reacționați timp de 10 minute, apoi adăugați alcool și alcalin pentru a face o lei cu o concentrație de 18%. Adăugați acceleratoare A, B, etc. pentru impregnare. Reacționați la o anumită temperatură sub vid timp de 12 ore, filtrați, uscați și cântăriți 50 g de celuloză alcalizată, adăugați solvent mixt pentru a face o suspensie, adăugați catalizator și rășină epoxidică cu greutate moleculară specifică, încălziți până la 90 ~ 110℃Pentru reacția de eterificare 4.0 ~ 6,0H până când reactanții sunt miscibili. Adăugați acid formic pentru a neutraliza și îndepărta excesul de alcalin, separați soluția apoasă și solventul, spălați -vă cu 80℃Apa caldă pentru a îndepărta sarea de sodiu și uscat pentru utilizare ulterioară. Vâscozitatea intrinsecă a fost măsurată cu un viscometer ubbelohde și greutatea moleculară medie a vâscozității a fost calculată conform literaturii.

Acetatul butil celuloză este preparat conform metodei de literatură, cântărește 57,2 g bumbac rafinat, se adaugă 55 g de anhidrură acetică, 79 g de acid butiric, 9,5 g de acetat de magneziu, 5,1 g de acid sulfuric, folosesc acetat butil ca solvent și reacționează la o anumită temperatură până când este calificată, neutralizată prin adăugarea de acetat de sodiu, precipitat, filtrat, spălat, filtrat și uscat pentru utilizare ulterioară. Luați Cel-EP, adăugați o cantitate adecvată de cabină și solvent mixt specific, încălziți și amestecați timp de 0,5 ore pentru a forma un lichid gros uniform, iar prepararea filmului de acoperire și testul de performanță urmează metoda GB-79.

Determinarea gradului de esterificare a acetatului de celuloză: mai întâi dizolvați acetatul de celuloză în sulfoxid de dimetil, adăugați o cantitate contorizată de soluție alcalină pentru căldură și hidrolizați și titrați soluția hidrolizată cu soluție standard NAOH pentru a calcula consumul total de alcalin. Determinarea conținutului de apă: Puneți proba într -un cuptor la 100 ~ 105°C pentru a se usca timp de 0,2 ore, cântăriți și calculați absorbția apei după răcire. Determinarea absorbției alcaline: cântăriți un eșantion cantitativ, dizolvați -o în apă caldă, adăugați indicatorul violet de metil și apoi titrați cu 0,05mol/L H2SO4. Determinarea gradului de expansiune: cântăriți eșantionul de 50 g, zdrobiți -l și puneți -l într -un tub gradat, citiți volumul după vibrația electrică și comparați -l cu volumul de pulbere de celuloză nealchalinată pentru a calcula gradul de expansiune.

2. Rezultate și discuții

2.1 Relația dintre concentrația alcalin și gradul de umflare a celulozei

Reacția celulozei cu o anumită concentrație de soluție de NaOH poate distruge cristalizarea regulată și ordonată a celulozei și poate face ca celuloza să se umfle. Și diferite degradări apar în Lye, reducând gradul de polimerizare. Experimentele arată că gradul de umflare a celulozei și cantitatea de legare sau adsorbție alcalină cresc odată cu concentrația de alcalin. Gradul de hidroliză crește odată cu creșterea temperaturii. Când concentrația de alcalin ajunge la 20%, gradul de hidroliză este de 6,8% la t = 100°C; Gradul de hidroliză este de 14% la t = 135°C. În același timp, experimentul arată că atunci când alcalinul este mai mare de 30%, gradul de hidroliză a scisiunii lanțului de celuloză este semnificativ redus. Când concentrația de alcalin atinge 18%, capacitatea de adsorbție și gradul de umflare a apei sunt maxime, concentrația continuă să crească, scade brusc pe un platou, apoi se schimbă constant. În același timp, această schimbare este destul de sensibilă la influența temperaturii. Sub aceeași concentrație de alcalin, când temperatura este scăzută (<20°C), gradul de umflare de celuloză este mare, iar cantitatea de adsorbție de apă este mare; La temperatură ridicată, gradul de umflare și cantitatea de adsorbție a apei sunt semnificative. reduce.

Fibrele alcaline cu conținut de apă diferit și conținut alcalin au fost determinate prin metoda de analiză a difracției de raze X în conformitate cu literatura de specialitate. În funcționare efectivă, 18% ~ 20% lejer este utilizat pentru a controla o anumită temperatură de reacție pentru a crește gradul de umflare a celulozei. Experimentele arată că celuloza a reacționat prin încălzire timp de 6 ~ 12H poate fi dizolvată în solvenți polari. Pe baza acestui fapt, autorul consideră că solubilitatea celulozei joacă un rol decisiv în gradul de distrugere a legăturilor de hidrogen între moleculele de celuloză în segmentul cristalin, urmat de gradul de distrugere a legăturilor de hidrogen a grupărilor de glucoză intramoleculară C3-C2. Cu cât gradul de distrugere a legăturilor de hidrogen este mai mare, cu atât este mai mare gradul de umflare al fibrei alcaline, iar legătura cu hidrogen este complet distrusă, iar hidrolizatul final este o substanță solubilă în apă.

2.2 Efectul acceleratorului

Adăugarea alcoolului cu punct de fierbere ridicat în timpul alcalizării celulozei poate crește temperatura de reacție, iar adăugarea unei cantități mici de propulsor, cum ar fi alcoolul mai scăzut și tiourea (sau ureea) poate promova foarte mult penetrarea și umflarea celulozei. Pe măsură ce concentrația de alcool crește, absorbția alcalin a celulozei crește și există un punct de schimbare bruscă când concentrația este de 20%, ceea ce poate fi ca alcoolul monofuncțional să pătrundă în moleculele de celuloză pentru a forma legături de hidrogen cu celuloză, împiedicând celuloza celuloză Moleculele legăturile de hidrogen între lanțuri și lanțuri moleculare cresc gradul de tulburare, cresc suprafața și cresc cantitatea de adsorbție alcalin. Cu toate acestea, în aceleași condiții, absorbția alcalină a chipsurilor de lemn este scăzută, iar curba se modifică într -o stare fluctuantă. Poate fi legat de conținutul scăzut de celuloză în chipsurile de lemn, care conține o cantitate mare de lignină, care împiedică pătrunderea alcoolului și are o rezistență bună la apă și o rezistență alcalină.

2.3 Eterificare

Adăugați 1% catalizator B, controlați diferite temperaturi de reacție și efectuați modificarea eterificării cu rășină epoxidică și fibre alcaline. Activitatea de reacție de eterificare este scăzută la 80°C. Rata de altoire a CEL este de doar 28%, iar activitatea de eterificare este aproape dublată la 110°C. Având în vedere condițiile de reacție, cum ar fi solventul, temperatura de reacție este de 100°C, iar timpul de reacție este de 2,5 ore, iar rata de altoire a CEL poate ajunge la 41%. În plus, în stadiul inițial al reacției de eterificare (<1.0H), din cauza reacției eterogene dintre celuloza alcalină și rășina epoxidică, rata de altoire este scăzută. Odată cu creșterea gradului de eterificare CEL, se transformă treptat într -o reacție omogenă, astfel încât reacția activitatea a crescut brusc, iar rata de altoire a crescut.

2.4 Relația dintre rata de altoire CEL și solubilitatea

Experimentele au arătat că după altoirea rășinii epoxidice cu celuloză alcalină, proprietățile fizice, cum ar fi vâscozitatea produsului, adeziunea, rezistența la apă și stabilitatea termică pot fi îmbunătățite semnificativ. Testarea solubilității Produsul cu rata de altoire CEL <40% poate fi dizolvat în alcool-ul mai scăzut, rășină alchid, rășină de acid poliacrilic, acid pimaric acrilic și alte rășini. Rășina CEL-EP are un efect de solubilizare evident.

În combinație cu testul de film de acoperire, amestecurile cu o rată de altoire de 32% ~ 42% au, în general, o compatibilitate mai bună, iar amestecurile cu o rată de altoire de <30% au o compatibilitate slabă și un luciu scăzut al filmului de acoperire; Rata de altoire este mai mare de 42%, rezistența la apă clocotită, rezistența la alcool și rezistența polară a solventului organic al filmului de acoperire sunt reduse. Pentru a îmbunătăți compatibilitatea materială și performanța acoperirii, autorul a adăugat CAB în conformitate cu formula din tabelul 1 pentru a solubiliza și modifica în continuare pentru a promova coexistența CEL-EP și CAB. Amestecul formează un sistem omogen aproximativ. Grosimea interfeței de compoziție a amestecului tinde să fie foarte subțire și să încerce să fie în starea de nano-celule.

2.5 Relația dintre CEL-Raportul de amestecare EP/CAB și proprietăți fizice

Folosind CEL-EP pentru a se amesteca cu CAB, rezultatele testelor de acoperire arată că acetatul de celuloză poate îmbunătăți semnificativ proprietățile de acoperire ale materialului, în special viteza de uscare. Componenta pură a CEL-EP este dificil de uscat la temperatura camerei. După adăugarea de cabină, cele două materiale au o complementaritate evidentă de performanță.

2,6 FTIR Detectarea spectrului

3. Concluzie

(1) Celuloza de bumbac se poate umfla la 80°C Cu> 18% alcalin concentrat și o serie de aditivi, crește temperatura de reacție, prelungește timpul de reacție, crește gradul de umflare și degradare până când este complet hidrolizat.

(2) Reacția de eterificare, raportul de alimentare molară CEL-EP este de 2, temperatura de reacție este de 100°C, timpul este de 5 ore, doza de catalizator este de 1%, iar rata de altoire cu eterificare poate atinge 32%~ 42%.

(3) Modificarea de amestecare, când raportul molar dintre CEL-EP: CAB = 3: 2, performanța produsului sintetizat este bun, dar cel CEL-EP pur nu poate fi utilizat ca acoperire, doar ca adeziv.