Celulozni eter na epoksidni smoli

Odpadni bombaž in žagovina se uporabljajo kot surovine in se hidrolizirajo v alkalijecelulozni eterpod delovanjem 18% alkalije in vrsto dodatkov. Nato uporabite epoksidno smolo za cepljenje, molsko razmerje epoksidne smole in alkalnih vlaken je 0,5:1,0, reakcijska temperatura je 100°C, reakcijski čas je 5,0 h, odmerek katalizatorja je 1 %, stopnja eterifikacije cepljenja je 32 %. Dobljeni epoksi celulozni eter se zmeša z 0,6 mol Cel-Ep in 0,4 mol CAB, da se sintetizira nov premazni produkt z dobrim delovanjem. Struktura produkta je bila potrjena z IR.

Ključne besede:celulozni eter; sinteza; KABINA; lastnosti premaza

Celuloza eter je naravni polimer, ki nastane s kondenzacijoβ-glukoza. Celuloza ima visoko stopnjo polimerizacije, dobro orientacijo in dobro kemično stabilnost. Pridobimo ga lahko s kemično obdelavo celuloze (esterifikacija ali eterifikacija). Vrsta celuloznih derivatov, ti izdelki se pogosto uporabljajo v plastiki, biološko razgradljivih škatlah za kosilo, vrhunskih avtomobilskih premazih, avtomobilskih delih, tiskarskih barvah, lepilih itd. Trenutno se nenehno pojavljajo nove modificirane sorte celuloze, področja uporabe pa so se nenehno širi in postopoma oblikuje sistem industrije vlaken. Ta tema je uporaba žagovine ali odpadnega bombaža, ki se hidrolizira v kratka vlakna z lugom, nato pa kemično cepijo in modificirajo, da tvorijo novo vrsto prevleke, ki ni bila navedena v dokumentu.

1. Eksperimentirajte

1.1 Reagenti in instrumenti

Odpadni bombaž (opran in posušen), NaOH, 1,4-butandiol, metanol, tiosečnina, sečnina, epoksi smola, anhidrid ocetne kisline, maslena kislina, trikloroetan, mravljinčna kislina, glioksal, toluen, CAB itd. (Čistost je CP stopnje) . Infrardeči spektrometer Magna-IR 550 proizvajalca Nicolet Company iz Združenih držav je bil uporabljen za pripravo vzorcev s prevleko s topilom tetrahidrofuran. Tu-4 viskozimeter, tip FVXD3-1 s samonadzorovanim električnim mešalnim reakcijskim kotličkom s konstantno temperaturo, ki ga proizvaja Weihai Xiangwei Chemical Machinery Factory; rotacijski viskozimeter NDJ-7, tip Z-10MP5, ki ga proizvaja Shanghai Tianping Instrument Factory; molekulska masa se meri z Ubbelohdejevo viskoznostjo; Priprava in testiranje barvnega filma se izvedeta v skladu z nacionalnim standardom GB-79.

1.2 Načelo reakcije

1.3 Sinteza

Sinteza epoksi celuloze: Dodajte 100 g sesekljanih bombažnih vlaken v električni mešalni reaktor s konstantno temperaturo, dodajte oksidant in reagirajte 10 minut, nato dodajte alkohol in alkalije, da dobite lug s koncentracijo 18%. Za impregnacijo dodajte pospeševalce A, B itd. Reagirajte pri določeni temperaturi pod vakuumom 12 ur, filtrirajte, posušite in stehtajte 50 g alkalizirane celuloze, dodajte mešano topilo, da naredite kašo, dodajte katalizator in epoksi smolo s specifično molekulsko maso, segrejte na 90 ~ 110℃za reakcijo eterifikacije 4,0 ~ 6,0 h, dokler se reaktanti ne mešajo. Dodajte mravljinčno kislino, da nevtralizirate in odstranite odvečno alkalijo, ločite vodno raztopino in topilo, sperite z 80℃vročo vodo, da odstranite natrijevo sol, in posušite za kasnejšo uporabo. Intrinzično viskoznost smo izmerili z viskozimetrom Ubbelohde in povprečno viskoznostno molekulsko maso izračunali v skladu z literaturo.

Acetat butil celulozo pripravimo po metodi iz literature, stehtamo 57,2 g rafiniranega bombaža, dodamo 55 g anhidrida ocetne kisline, 79 g maslene kisline, 9,5 g magnezijevega acetata, 5,1 g žveplove kisline, uporabimo butil acetat kot topilo in reagiramo pri določeni temperaturi, dokler ni kvalificirano, nevtralizirano z dodajanjem natrijevega acetata, oborjeno, filtrirano, oprano, filtrirano in posušeno za kasnejšo uporabo. Vzemite Cel-Ep, dodajte ustrezno količino CAB in specifično mešano topilo, segrevajte in mešajte 0,5 ure, da nastane enakomerna gosta tekočina, priprava premaznega filma in preskus učinkovitosti pa sledita metodi GB-79.

Določitev stopnje zaestrenja celuloznega acetata: najprej raztopite celulozni acetat v dimetil sulfoksidu, dodajte odmerjeno količino raztopine alkalije za segrevanje in hidrolizacijo ter titrirajte hidrolizirano raztopino s standardno raztopino NaOH, da izračunate skupno porabo alkalije. Določanje vsebnosti vode: vzorec postavite v pečico pri 100~105°C, da se suši 0,2 ure, stehtajte in izračunajte absorpcijo vode po ohlajanju. Določanje absorpcije alkalij: stehtamo kvantitativni vzorec, ga raztopimo v vroči vodi, dodamo indikator metilviolet in nato titriramo z 0,05mol/L H2SO4. Določitev stopnje ekspanzije: stehtajte 50 g vzorca, ga zdrobite in dajte v merilno epruveto, odčitajte prostornino po električnih vibracijah in jo primerjajte z volumnom nealkaliziranega celuloznega prahu, da izračunate stopnjo ekspanzije.

2. Rezultati in razprava

2.1 Razmerje med koncentracijo alkalij in stopnjo nabrekanja celuloze

Reakcija celuloze z določeno koncentracijo raztopine NaOH lahko uniči pravilno in urejeno kristalizacijo celuloze in povzroči, da celuloza nabrekne. In v lugu pride do različnih degradacij, kar zmanjša stopnjo polimerizacije. Poskusi kažejo, da stopnja nabrekanja celuloze in količina vezave ali adsorpcije alkalij naraščata s koncentracijo alkalije. Stopnja hidrolize narašča s povišanjem temperature. Ko koncentracija alkalije doseže 20%, je stopnja hidrolize 6,8% pri t = 100°C; stopnja hidrolize je 14 % pri t=135°C. Hkrati poskus pokaže, da se stopnja hidrolize razcepa celulozne verige znatno zmanjša, ko je alkalija večja od 30 %. Ko koncentracija alkalije doseže 18 %, sta adsorpcijska zmogljivost in stopnja nabrekanja vode največja, koncentracija še naprej narašča, strmo pade na plato in se nato enakomerno spreminja. Hkrati je ta sprememba precej občutljiva na vpliv temperature. Pri enaki koncentraciji alkalije, ko je temperatura nizka (<20°C), stopnja nabrekanja celuloze je velika in količina adsorpcije vode je velika; pri visoki temperaturi sta stopnja nabrekanja in količina adsorpcije vode pomembni. zmanjšati.

Alkalna vlakna z različno vsebnostjo vode in vsebnostjo alkalij smo določili z metodo rentgenske difrakcijske analize po literaturi. Pri dejanskem delovanju se za nadzor določene reakcijske temperature za povečanje stopnje nabrekanja celuloze uporablja 18–20 % luga. Poskusi kažejo, da se celuloza, ki reagira s segrevanjem 6 ~ 12 ur, lahko raztopi v polarnih topilih. Izhajajoč iz tega dejstva avtor meni, da ima topnost celuloze odločilno vlogo pri stopnji uničenja vodikove vezi med celuloznimi molekulami v kristalnem segmentu, sledi ji stopnja uničenja vodikove vezi intramolekularnih glukoznih skupin C3-C2. Večja kot je stopnja uničenja vodikove vezi, večja je stopnja nabrekanja alkalnega vlakna in vodikova vez je popolnoma uničena, končni hidrolizat pa je vodotopna snov.

2.2 Učinek pospeševalnika

Dodajanje alkohola z visokim vreliščem med alkalizacijo celuloze lahko poveča reakcijsko temperaturo, dodajanje majhne količine potisnega plina, kot sta nižji alkohol in tiosečnina (ali sečnina), pa lahko močno pospeši prodiranje in nabrekanje celuloze. Ko se koncentracija alkohola poveča, se absorpcija alkalije celuloze poveča in pride do nenadne spremembe, ko je koncentracija 20 %, kar je lahko posledica tega, da monofunkcionalni alkohol prodre v celulozne molekule, da tvori vodikove vezi s celulozo, kar preprečuje celulozo molekule Vodikove vezi med verigami in molekulskimi verigami povečajo stopnjo neurejenosti, povečajo površino in povečajo količino adsorpcije alkalij. Vendar pa je pod enakimi pogoji alkalna absorpcija lesnih sekancev nizka in krivulja se spreminja v nihajočem stanju. Morda je to povezano z nizko vsebnostjo celuloze v lesnih sekancih, ki vsebujejo veliko količino lignina, ki ovira prodiranje alkohola, in ima dobro vodoodpornost in odpornost na alkalije.

2.3 Eterifikacija

Dodajte 1 % katalizatorja B, nadzorujte različne reakcijske temperature in izvedite modifikacijo eterifikacije z epoksi smolo in alkalnimi vlakni. Reakcijska aktivnost eterifikacije je nizka pri 80°C. Stopnja cepljenja Cel je le 28 %, aktivnost eterifikacije pa se skoraj podvoji pri 110°C. Ob upoštevanju reakcijskih pogojev, kot je topilo, je reakcijska temperatura 100 °C°C, reakcijski čas pa je 2,5 ure, stopnja cepljenja Cel lahko doseže 41%. Poleg tega je na začetni stopnji reakcije eterifikacije (<1,0 h) zaradi heterogene reakcije med alkalno celulozo in epoksi smolo stopnja cepljenja nizka. S povečanjem stopnje eterifikacije Cel se postopoma spremeni v homogeno reakcijo, tako da se reakcija močno poveča, stopnja cepljenja pa se poveča.

2.4 Povezava med hitrostjo cepljenja Cel in topnostjo

Poskusi so pokazali, da se lahko po cepljenju epoksidne smole z alkalno celulozo znatno izboljšajo fizikalne lastnosti, kot so viskoznost izdelka, oprijem, vodoodpornost in toplotna stabilnost. Preskus topnosti Izdelek s stopnjo cepljenja Cel <40 % se lahko raztopi v nižjem alkoholnem estru, alkidni smoli, smoli poliakrilne kisline, akrilni pimarni kislini in drugih smolah. Smola Cel-Ep ima očiten učinek raztapljanja.

V kombinaciji s preskusom prevlečnega filma imajo mešanice s stopnjo cepljenja 32 % ~ 42 % na splošno boljšo združljivost, mešanice s stopnjo cepljenja <30 % pa imajo slabo združljivost in nizek sijaj prevlečne folije; stopnja cepljenja je višja od 42 %, zmanjšana je odpornost prevlečnega filma na vrelo vodo, alkohol in polarna organska topila. Da bi izboljšal združljivost materiala in učinkovitost prevleke, je avtor dodal CAB v skladu s formulo v tabeli 1 za nadaljnjo solubilizacijo in modifikacijo za spodbujanje soobstoja Cel-Ep in CAB. Zmes tvori približno homogen sistem. Debelina vmesnika sestave mešanice je ponavadi zelo tanka in poskuša biti v stanju nanocelic.

2.5 Razmerje med Cel—Mešalno razmerje Ep/CAB in fizikalne lastnosti

Z uporabo Cel-Ep za mešanje s CAB rezultati preskusa premaza kažejo, da lahko celulozni acetat znatno izboljša lastnosti premaza materiala, zlasti hitrost sušenja. Čisto komponento Cel-Ep je težko sušiti pri sobni temperaturi. Po dodajanju CAB se dva materiala očitno dopolnjujeta.

2.6 Zaznavanje spektra FTIR

3. Zaključek

(1) Bombažna celuloza lahko nabrekne pri 80°C z >18 % koncentrirane alkalije in vrsto dodatkov, poveča reakcijsko temperaturo, podaljša reakcijski čas, poveča stopnjo nabrekanja in razgradnje, dokler ni popolnoma hidroliziran.

(2) Reakcija eterifikacije, molsko krmno razmerje Cel-Ep je 2, reakcijska temperatura je 100°C, čas je 5 ur, odmerek katalizatorja je 1%, stopnja eterifikacije pa lahko doseže 32% ~ 42%.

(3) Modifikacija mešanja, ko je molsko razmerje Cel-Ep:CAB=3:2, je učinkovitost sintetiziranega izdelka dobra, vendar čistega Cel-Ep ni mogoče uporabiti kot premaz, ampak samo kot lepilo.