Cellulosater på epoxiharts

Avfall av bomull och sågspån används som råmaterial och hydrolyseras till alkalicellulosaeterunder inverkan av 18% alkali och en rad tillsatser. Använd sedan epoxiharts för ympning, molförhållandet mellan epoxiharts och alkalifiber är 0,5:1,0, reaktionstemperaturen är 100°C, reaktionstiden är 5,0 timmar, katalysatordosen är 1 % och företringsymmpningshastigheten är 32 %. Den erhållna epoxicellulosaetern blandas med 0,6 mol Cel-Ep och 0,4 mol CAB för att syntetisera en ny beläggningsprodukt med god prestanda. Produktstrukturen bekräftades med IR.

Nyckelord:cellulosaeter; syntes; TAXI; beläggningsegenskaper

Cellulosa eter är en naturlig polymer, som bildas genom kondensation avβ-glukos. Cellulosa har en hög polymerisationsgrad, en god orienteringsgrad och god kemisk stabilitet. Det kan erhållas genom kemisk behandling av cellulosa (förestring eller företring). En serie av cellulosaderivat, dessa produkter används i stor utsträckning i plast, biologiskt nedbrytbara matlådor, avancerade bilbeläggningar, bildelar, tryckfärger, lim, etc. För närvarande dyker det ständigt upp nya modifierade cellulosavarianter, och användningsområdena är expanderar ständigt och bildar gradvis ett fiberindustrisystem. Det här ämnet är att använda sågspån eller avfallsbomull för att hydrolyseras till korta fibrer av lut, och sedan kemiskt ympas och modifieras för att bilda en ny typ av beläggning som inte har rapporterats i dokumentet.

1. Experimentera

1.1 Reagens och instrument

Avfall av bomull (tvättad och torkad), NaOH, 1,4-butandiol, metanol, tiokarbamid, urea, epoxiharts, ättiksyraanhydrid, smörsyra, trikloretan, myrsyra, glyoxal, toluen, CAB, etc. (Renhet är CP-kvalitet) . Magna-IR 550 infraröd spektrometer tillverkad av Nicolet Company i USA användes för att framställa proverna med lösningsmedelstetrahydrofuranbeläggning. Tu-4 viskosimeter, FVXD3-1 typ konstant temperatur självkontrollerad elektrisk omrörande reaktionskokare, tillverkad av Weihai Xiangwei Chemical Machinery Factory; rotationsviskosimeter NDJ-7, typ Z-10MP5, tillverkad av Shanghai Tianping Instrument Factory; molekylvikten mäts med Ubbelohde-viskositet; Förberedelse och testning av färgfilmen ska utföras enligt den nationella standarden GB-79.

1.2 Reaktionsprincip

1.3 Syntes

Syntes av epoxicellulosa: Tillsätt 100 g hackad bomullsfiber till en självkontrollerad elektrisk omrörningsreaktor med konstant temperatur, tillsätt ett oxidationsmedel och reagera i 10 minuter, tillsätt sedan alkohol och alkali för att göra en lut med en koncentration på 18 %. Lägg till acceleratorer A, B, etc. för impregnering. Reagera vid en viss temperatur under vakuum i 12 timmar, filtrera, torka och väg upp 50 g alkaliserad cellulosa, tillsätt blandat lösningsmedel för att göra en uppslamning, tillsätt katalysator och epoxiharts med specifik molekylvikt, värm upp till 90~110℃för företringsreaktion 4,0 ~ 6,0 timmar tills reaktanterna är blandbara. Tillsätt myrsyra för att neutralisera och ta bort överskott av alkali, separera vattenlösningen och lösningsmedlet, tvätta med 80℃varmt vatten för att avlägsna natriumsalt och torka för senare användning. Gränsviskositeten mättes med en Ubbelohde-viskosimeter och viskositeten-medelmolekylvikten beräknades enligt litteraturen.

Acetatbutylcellulosa framställs enligt litteraturmetoden, väg 57,2 g raffinerad bomull, tillsätt 55 g ättiksyraanhydrid, 79 g smörsyra, 9,5 g magnesiumacetat, 5,1 g svavelsyra, använd butylacetat som lösningsmedel och reagera vid en viss temperatur tills den är kvalificerad, neutraliserad genom tillsats av natriumacetat, utfälld, filtrerad, tvättad, filtrerad och torkad för senare användning. Ta Cel-Ep, tillsätt lämplig mängd CAB och specifikt blandat lösningsmedel, värm upp och rör om i 0,5 timmar för att bilda en enhetlig tjock vätska, och beläggningsfilmens beredning och prestandatestet följer GB-79-metoden.

Bestämning av förestringsgraden av cellulosaacetat: lös först cellulosaacetat i dimetylsulfoxid, tillsätt en uppmätt mängd alkalilösning för att värma och hydrolysera och titrera den hydrolyserade lösningen med NaOH-standardlösning för att beräkna den totala förbrukningen av alkali. Bestämning av vattenhalt: Placera provet i en ugn vid 100~105°C för att torka i 0,2h, väg och beräkna vattenabsorptionen efter kylning. Bestämning av alkaliabsorption: väg ett kvantitativt prov, lös det i varmt vatten, tillsätt metylviolett indikator och titrera sedan med 0,05 mol/L H2SO4. Bestämning av expansionsgrad: Väg 50 g prov, krossa det och lägg det i ett graderat rör, läs av volymen efter elektrisk vibration och jämför den med volymen av oalkaliskt cellulosapulver för att beräkna expansionsgraden.

2. Resultat och diskussion

2.1 Sambandet mellan alkalikoncentration och cellulosasvällningsgrad

Reaktionen av cellulosa med en viss koncentration av NaOH-lösning kan förstöra den regelbundna och ordnade kristallisationen av cellulosa och få cellulosan att svälla. Och olika nedbrytningar förekommer i lut, vilket minskar graden av polymerisation. Experiment visar att graden av svällning av cellulosa och mängden alkalibindning eller adsorption ökar med koncentrationen av alkali. Graden av hydrolys ökar med temperaturökningen. När alkalikoncentrationen når 20 % är hydrolysgraden 6,8 % vid t=100°C; hydrolysgraden är 14 % vid t=135°C. Samtidigt visar experimentet att när alkalin är mer än 30 % reduceras hydrolysgraden av cellulosakedjeklyvning avsevärt. När alkalikoncentrationen når 18%, är adsorptionskapaciteten och svällningsgraden av vatten maximalt, koncentrationen fortsätter att öka, sjunker kraftigt till en platå och ändras sedan stadigt. Samtidigt är denna förändring ganska känslig för påverkan av temperatur. Under samma alkalikoncentration, när temperaturen är låg (<20°C), svällningsgraden av cellulosa är stor och adsorptionsmängden vatten är stor; vid hög temperatur är svällningsgraden och vattenadsorptionsmängden betydande. minska.

Alkalifibrer med olika vattenhalt och alkalihalt bestämdes med röntgendiffraktionsanalysmetoden enligt litteraturen. I verklig drift används 18% ~ 20% lut för att kontrollera en viss reaktionstemperatur för att öka svällningsgraden av cellulosa. Experiment visar att cellulosan som reagerat genom upphettning i 6~12 timmar kan lösas i polära lösningsmedel. Baserat på detta faktum tror författaren att cellulosas löslighet spelar en avgörande roll i graden av vätebindningsdestruktion mellan cellulosamolekyler i det kristallina segmentet, följt av graden av vätebindningsdestruktion av intramolekylära glukosgrupper C3-C2. Ju högre grad av vätebindningsförstöring, desto högre svällningsgrad av alkalifibern, och vätebindningen förstörs fullständigt, och det slutliga hydrolysatet är ett vattenlösligt ämne.

2.2 Effekt av accelerator

Tillsats av alkohol med hög kokpunkt under cellulosaalkalisering kan öka reaktionstemperaturen, och tillsats av en liten mängd drivmedel såsom lägre alkohol och tiokarbamid (eller urea) kan i hög grad främja penetration och svallning av cellulosa. När koncentrationen av alkohol ökar ökar alkaliabsorptionen av cellulosa, och det sker en plötslig förändring när koncentrationen är 20 %, vilket kan vara att den monofunktionella alkoholen tränger in i cellulosamolekylerna för att bilda vätebindningar med cellulosa, vilket förhindrar cellulosa molekyler Vätebindningarna mellan kedjor och molekylkedjor ökar graden av oordning, ökar ytan och ökar mängden alkaliadsorption. Under samma förhållanden är dock alkaliabsorptionen av träflis låg, och kurvan förändras i ett fluktuerande tillstånd. Det kan hänga samman med den låga halten cellulosa i träflis, som innehåller en stor mängd lignin, vilket hindrar inträngningen av alkohol, och har god vattenbeständighet och alkalibeständighet.

2.3 Eterifiering

Tillsätt 1% B-katalysator, kontrollera olika reaktionstemperaturer och utför företringsmodifiering med epoxiharts och alkalifiber. Företringsreaktionsaktiviteten är låg vid 80°C. Ympningshastigheten för Cel är endast 28 %, och företringsaktiviteten är nästan fördubblad vid 110°C. Med tanke på reaktionsbetingelserna, såsom lösningsmedel, är reaktionstemperaturen 100°C°C, och reaktionstiden är 2,5 timmar, och ympningshastigheten för Cel kan nå 41%. På grund av den heterogena reaktionen mellan alkalicellulosa och epoxiharts är dessutom ympningshastigheten låg i det inledande skedet av företringsreaktionen (<1,0 h). Med ökningen av Cel-företringsgraden övergår det gradvis till en homogen reaktion, så reaktionen. Aktiviteten ökade kraftigt och ympningshastigheten ökade.

2.4 Samband mellan Cel-ymmpningshastighet och löslighet

Experiment har visat att efter ympning av epoxiharts med alkalicellulosa kan de fysikaliska egenskaperna såsom produktens viskositet, vidhäftning, vattenbeständighet och termisk stabilitet förbättras avsevärt. Löslighetstest Produkten med Cel ympningsgrad <40 % kan lösas i lägre alkoholester, alkydharts, polyakrylsyraharts, akrylpimarsyra och andra hartser. Cel-Ep harts har uppenbar solubiliserande effekt.

Kombinerat med beläggningsfilmstestet har blandningarna med en ympningshastighet på 32%~42% i allmänhet bättre kompatibilitet, och blandningarna med en ympningshastighet på <30% har dålig kompatibilitet och låg glans av beläggningsfilmen; Ympningshastigheten är högre än 42 %, beläggningsfilmens motståndskraft mot kokvatten, alkoholbeständighet och beständighet mot polära organiska lösningsmedel reduceras. För att förbättra materialkompatibiliteten och beläggningsprestandan lade författaren till CAB enligt formeln i Tabell 1 för att ytterligare solubilisera och modifiera för att främja samexistensen av Cel-Ep och CAB. Blandningen bildar ett ungefärligen homogent system. Kompositionens gränssnittstjocklek hos blandningen tenderar att vara mycket tunn och försöka vara i tillståndet av nanoceller.

2.5 Förhållande mellan Cel—Ep/CAB-blandningsförhållande och fysikaliska egenskaper

Genom att använda Cel-Ep för att blanda med CAB visar beläggningstestresultaten att cellulosaacetat avsevärt kan förbättra materialets beläggningsegenskaper, särskilt torkhastigheten. Den rena komponenten i Cel-Ep är svår att torka i rumstemperatur. Efter att ha lagt till CAB har de två materialen uppenbar prestandakomplementaritet.

2.6 FTIR-spektrumdetektion

3. Slutsats

(1) Bomullscellulosa kan svälla vid 80°C med >18% koncentrerad alkali och en serie tillsatser, öka reaktionstemperaturen, förlänga reaktionstiden, öka graden av svallning och nedbrytning tills den är fullständigt hydrolyserad.

(2) Eterifieringsreaktion, Cel-Ep-molarförhållandet är 2, reaktionstemperaturen är 100°C, tiden är 5 timmar, katalysatordosen är 1% och företringsympningshastigheten kan nå 32% ~ 42%.

(3) Blandningsmodifiering, när molförhållandet Cel-Ep:CAB=3:2, är den syntetiserade produktens prestanda bra, men ren Cel-Ep kan inte användas som beläggning, endast som ett lim.