Эфир целлюлозы на эпоксидной смоле

Отходы хлопка и опилки используются в качестве сырья и гидролизуются в щелочь.эфир целлюлозыпод действием 18% щелочи и ряда присадок. Затем для прививки используйте эпоксидную смолу, молярное соотношение эпоксидной смолы и щелочного волокна 0,5:1,0, температура реакции 100°С.°C, время реакции составляет 5,0 часов, дозировка катализатора составляет 1%, а степень прививки этерификации составляет 32%. Полученный эфир эпоксидной целлюлозы смешивают с 0,6 моль Cel-Ep и 0,4 моль CAB для синтеза нового продукта покрытия с хорошими характеристиками. Структура продукта подтверждена ИК.

Ключевые слова:эфир целлюлозы; синтез; ТАКСИ; свойства покрытия

Целлюлоза эфир природный полимер, образующийся при конденсацииβ-глюкоза. Целлюлоза имеет высокую степень полимеризации, хорошую степень ориентации и хорошую химическую стабильность. Его можно получить химической обработкой целлюлозы (этерификацией или этерификацией). Серия производных целлюлозы, эти продукты широко используются в пластмассах, биоразлагаемых ланч-боксах, высококачественных автомобильных покрытиях, автозапчастях, печатных красках, клеях и т. д. В настоящее время постоянно появляются новые разновидности модифицированной целлюлозы, и области применения расширяются. постоянно расширяется, постепенно образуя систему волоконной промышленности. Эта тема заключается в использовании опилок или отходов хлопка, которые гидролизуются в короткие волокна с помощью щелочи, а затем химически прививаются и модифицируются для формирования нового типа покрытия, о котором не сообщается в документе.

1. Экспериментируйте

1.1 Реагенты и инструменты

Отходы хлопка (промытые и высушенные), NaOH, 1,4-бутандиол, метанол, тиомочевина, мочевина, эпоксидная смола, уксусный ангидрид, масляная кислота, трихлорэтан, муравьиная кислота, глиоксаль, толуол, CAB и т. д. (Чистота CP) . Для приготовления образцов методом покрытия растворителем тетрагидрофураном использовали инфракрасный спектрометр Magna-IR 550 производства компании Nicolet, США. Вискозиметр Ту-4, саморегулируемый электрический реакционный котел с постоянной температурой типа FVXD3-1, производства Weihai Xiangwei Chemical Machinery Factory; ротационный вискозиметр NDJ-7 типа Z-10MP5 производства Шанхайского Тяньпинского приборостроительного завода; молекулярную массу измеряют по вязкости Уббелоде; Подготовка и тестирование лакокрасочной пленки должны проводиться в соответствии с национальным стандартом GB-79.

1.2 Принцип реакции

1.3 Синтез

Синтез эпоксидной целлюлозы: добавьте 100 г измельченного хлопкового волокна в реактор с электрической мешалкой с постоянной температурой, добавьте окислитель и реагируйте в течение 10 минут, затем добавьте спирт и щелочь, чтобы получить щелочь с концентрацией 18%. Для пропитки добавьте ускорители А, Б и т. д. Проведите реакцию при определенной температуре в вакууме в течение 12 часов, отфильтруйте, высушите и взвесьте 50 г алкализированной целлюлозы, добавьте смешанный растворитель, чтобы получилась суспензия, добавьте катализатор и эпоксидную смолу с определенной молекулярной массой, нагрейте до 90 ~ 110.℃для реакции этерификации 4,0–6,0 часа, пока реагенты не станут смешиваемыми. Добавить муравьиную кислоту для нейтрализации и удаления избытка щелочи, разделить водный раствор и растворитель, промыть 80℃горячей воды, чтобы удалить соль натрия, и высушите для дальнейшего использования. Характеристическую вязкость измеряли с помощью вискозиметра Уббелоде и средневязкостную молекулярную массу рассчитывали согласно литературным данным.

Ацетатбутилцеллюлозу готовят по литературному методу, отвешивают 57,2 г рафинированного хлопка, добавляют 55 г уксусного ангидрида, 79 г масляной кислоты, 9,5 г ацетата магния, 5,1 г серной кислоты, используют в качестве растворителя бутилацетат и проводят реакцию при при определенной температуре до получения квалификации, нейтрализуют добавлением ацетата натрия, осаждают, фильтруют, промывают, фильтруют и сушат для последующего использования. Возьмите Cel-Ep, добавьте необходимое количество CAB и специальную смесь растворителей, нагрейте и перемешивайте в течение 0,5 часа, чтобы образовалась однородная густая жидкость, а подготовка пленки покрытия и проверка производительности проводятся по методу GB-79.

Определение степени этерификации ацетата целлюлозы: предварительно растворяют ацетат целлюлозы в диметилсульфоксиде, добавляют дозированное количество раствора щелочи, нагревают и гидролизуют, гидролизованный раствор титруют стандартным раствором NaOH для расчета общего расхода щелочи. Определение содержания воды: поместите образец в печь при температуре 100–105°С.°C сушить в течение 0,2 часа, взвесить и рассчитать водопоглощение после охлаждения. Определение поглощения щелочей: количественную пробу взвешивают, растворяют в горячей воде, добавляют индикатор метилвиолет, затем титруют 0,05 моль/л H2SO4. Определение степени расширения: взвесьте образец массой 50 г, измельчите его и поместите в градуированную пробирку, определите объем после электрической вибрации и сравните его с объемом нещелочного целлюлозного порошка, чтобы рассчитать степень расширения.

2. Результаты и обсуждение.

2.1 Связь между концентрацией щелочи и степенью набухания целлюлозы

Реакция целлюлозы с раствором NaOH определенной концентрации может нарушить регулярную и упорядоченную кристаллизацию целлюлозы и вызвать набухание целлюлозы. А в щелоче происходят различные разложения, снижающие степень полимеризации. Эксперименты показывают, что степень набухания целлюлозы и количество связывания или адсорбции щелочи увеличиваются с увеличением концентрации щелочи. Степень гидролиза увеличивается с повышением температуры. При достижении концентрации щелочи 20% степень гидролиза составляет 6,8% при t=100.°С; степень гидролиза 14% при t=135°С. В то же время эксперимент показывает, что при содержании щелочи более 30% степень гидролиза разрыва цепи целлюлозы значительно снижается. При достижении концентрации щелочи 18 % адсорбционная способность и степень набухания воды максимальны, концентрация продолжает расти, резко падает до плато, а затем плавно изменяется. В то же время это изменение весьма чувствительно к влиянию температуры. При той же концентрации щелочи при низкой температуре (<20°C) степень набухания целлюлозы велика, а количество адсорбции воды велико; при высокой температуре степень набухания и величина адсорбции воды значительны. уменьшать.

Щелочные волокна с различным содержанием воды и щелочи определяли методом рентгеноструктурного анализа по данным литературы. В реальной работе 18–20% щелочи используется для контроля определенной температуры реакции и увеличения степени набухания целлюлозы. Эксперименты показывают, что целлюлоза, прореагировавшая при нагревании в течение 6–12 часов, может быть растворена в полярных растворителях. На основании этого автор считает, что решающую роль в степени разрушения водородных связей между молекулами целлюлозы в кристаллическом сегменте играет растворимость целлюлозы, за которой следует степень разрушения водородных связей внутримолекулярных групп глюкозы С3-С2. Чем больше степень разрушения водородной связи, тем больше степень набухания щелочного волокна, при этом водородная связь полностью разрушается, и конечный гидролизат представляет собой водорастворимое вещество.

2.2 Эффект ускорителя

Добавление спирта с высокой температурой кипения во время подщелачивания целлюлозы может повысить температуру реакции, а добавление небольшого количества пропеллента, такого как низший спирт и тиомочевина (или мочевина), может значительно способствовать проникновению и набуханию целлюлозы. По мере увеличения концентрации спирта поглощение щелочи целлюлозой увеличивается, и при концентрации 20% наступает момент внезапного изменения, что может означать, что монофункциональный спирт проникает в молекулы целлюлозы, образуя водородные связи с целлюлозой, предотвращая разрушение целлюлозы. Молекулы Водородные связи между цепями и молекулярными цепями увеличивают степень беспорядка, увеличивают площадь поверхности и увеличивают количество адсорбции щелочей. Однако в этих же условиях поглощение щелочи древесной щепой невелико, и кривая переходит в колеблющееся состояние. Это может быть связано с низким содержанием целлюлозы в древесной щепе, которая содержит большое количество лигнина, препятствующего проникновению спирта, и обладает хорошей водо- и щелочестойкостью.

2.3 Этерификация

Добавьте 1% катализатора B, контролируйте различные температуры реакции и проведите модификацию этерификации с помощью эпоксидной смолы и щелочного волокна. Активность реакции этерификации низкая при 80°C. Скорость прививки Cel составляет всего 28%, а активность этерификации почти удваивается при 110°C. Учитывая условия реакции, такие как растворитель, температура реакции составляет 100°С.°C, время реакции составляет 2,5 часа, а скорость прививки Cel может достигать 41%. Кроме того, на начальной стадии реакции этерификации (<1,0 ч) из-за гетерогенной реакции между щелочной целлюлозой и эпоксидной смолой скорость прививки низкая. С увеличением степени этерификации Цела он постепенно превращается в гомогенную реакцию, поэтому активность реакции резко возрастает, а скорость прививки увеличивается.

2.4 Связь между скоростью прививки Cel и растворимостью

Эксперименты показали, что после прививки эпоксидной смолы щелочной целлюлозой физические свойства, такие как вязкость продукта, адгезия, водостойкость и термическая стабильность, могут быть значительно улучшены. Тест на растворимость. Продукт со степенью прививки Cel <40% можно растворять в низших спиртовых эфирах, алкидных смолах, смолах полиакриловой кислоты, акриловой пимаровой кислоте и других смолах. Смола Cel-Ep обладает очевидным солюбилизирующим эффектом.

В сочетании с испытанием на пленку покрытия смеси со степенью прививки 32–42% обычно имеют лучшую совместимость, а смеси со степенью прививки <30% имеют плохую совместимость и низкий блеск пленки покрытия; Скорость прививки превышает 42%, стойкость к кипящей воде, устойчивость к спиртам и стойкость к полярным органическим растворителям пленки покрытия снижаются. Чтобы улучшить совместимость материалов и характеристики покрытия, автор добавил CAB в соответствии с формулой, приведенной в Таблице 1, для дальнейшей растворимости и модификации, чтобы способствовать сосуществованию Cel-Ep и CAB. Смесь образует приблизительно однородную систему. Толщина границы раздела состава смеси имеет тенденцию быть очень тонкой и стремиться находиться в состоянии наноячеек.

2.5 Связь между Cel—Соотношение смешивания Ep/CAB и физические свойства

Результаты испытаний покрытия при использовании Cel-Ep в сочетании с CAB показывают, что ацетат целлюлозы может значительно улучшить свойства покрытия материала, особенно скорость высыхания. Чистый компонент Cel-Ep трудно высушить при комнатной температуре. После добавления CAB оба материала имеют очевидную взаимодополняемость характеристик.

2.6 Обнаружение спектра FTIR

3. Заключение

(1) Хлопковая целлюлоза может набухать при температуре 80°С.°C с >18% концентрированной щелочью и рядом добавок повышают температуру реакции, удлиняют время реакции, увеличивают степень набухания и разложения до полного гидролиза.

(2) Реакция этерификации, молярное соотношение подачи Cel-Ep равно 2, температура реакции составляет 100.°C, время составляет 5 часов, дозировка катализатора составляет 1%, а скорость прививки этерификации может достигать 32% ~ 42%.

(3) Модификация смешивания, когда молярное соотношение Cel-Ep:CAB=3:2, характеристики синтезированного продукта хорошие, но чистый Cel-Ep нельзя использовать в качестве покрытия, а только в качестве клея.