Эфири целлюлоза дар қатрони эпокси
Партови пахта ва хошок ба сифати ашьёи хом истифода шуда, ба гидролиз табдил ёфта, ба ишкор табдил меёбандэфири целлюлозадар зери таъсири 18% сілтӣ ва як қатор иловаҳо. Сипас барои пайвандзанӣ қатрони эпоксидро истифода баред, таносуби молярии қатрони эпокси ва нахи сілтӣ 0,5:1,0, ҳарорати реаксия 100 аст.°C, вақти реаксия 5,0 соат, вояи катализатор 1% ва суръати пайвандкунии этерификатсия 32% аст. Эфири селлюлозаи эпоксиди ба даст овардашуда бо 0,6мол Cel-Ep ва 0,4мол CAB омехта карда мешавад, то маҳсулоти нави рӯйпӯшро бо иҷрои хуб синтез кунад. Сохтори маҳсулот бо IR тасдиқ карда шуд.
Калимаҳои калидӣ:эфири селлюлоза; синтез; КИРОКАШ; хосиятҳои пӯшиш
Целлюлоза эфир полимери табиист, ки дар натиҷаи конденсатсия ба вуҷуд меоядβ- глюкоза. Целлюлоза дараҷаи баланди полимеризатсия, дараҷаи хуби ориентация ва устувории хуби химиявӣ дорад. Онро тавассути коркарди химиявии селлюлоза (эстерификация ё эфиризатсия) ба даст овардан мумкин аст. Як қатор ҳосилаҳои селлюлоза, ин маҳсулот дар пластикӣ, қуттиҳои хӯроки нисфирӯзии биологӣ, пӯшишҳои баландсифати автомобилӣ, қисмҳои автомобилӣ, рангҳои чопӣ, илтиёмҳо ва ғайра васеъ истифода мешаванд. Дар айни замон, навъҳои нави селлюлоза пайваста ба вуҷуд меоянд ва соҳаҳои татбиқи онҳо доимо васеъ шуда, тадричан системаи саноати нах ташкил карда мешавад. Ин мавзӯъ истифода бурдани арра ё партови пахта барои гидролизӣ ба нахҳои кӯтоҳ тавассути ҷӯшон ва сипас бо роҳи кимиёвӣ пайванд ва тағир додани рӯйпӯши нав, ки дар ҳуҷҷат гузориш дода нашудааст, мебошад.
1. Таҷриба
1.1 Реактивҳо ва асбобҳо
Партови пахта (шуста ва хушкшуда), NaOH, 1,4-бутандиол, метанол, тиокарбамид, мочевина, катрони эпокси, ангидриди уксус, кислотаи бутирик, трихлорэтан, кислотаи формин, глиоксал, толуол, CAB ва ғайра (тозагӣ дараҷаи CP аст) . Спектрометри инфрасурх Magna-IR 550, ки аз ҷониби ширкати Nicolet Company аз Иёлоти Муттаҳида истеҳсол шудааст, барои тайёр кардани намунаҳо бо пӯшиши тетрагидрофурани ҳалкунанда истифода шудааст. Viscometer Tu-4, FVXD3-1 навъи FVXD3-1 ҳарорати доимии дегхонаи реаксияи худтанзимкунандаи барқ, истеҳсоли Weihai Xiangwei Factory Machinery Chemical; вискозиметри гардиши NDJ-7, навъи Z-10MP5, ки аз ҷониби заводи асбобҳои Шанхай истеҳсол шудааст; вазни молекулавӣ бо часпаки Ubbelohde чен карда мешавад; Омода ва озмоиши филми ранг бояд тибқи стандарти миллии GB-79 анҷом дода шавад.
1.2 Принсипи реаксия
1.3 Синтез
Синтези целлюлозаи эпоксидӣ: 100 грамм нахи резашудаи пахтаро ба реактори гармидиҳандаи электрикии худтанзимкунандаи ҳарорати доимӣ илова кунед, оксидант илова кунед ва 10 дақиқа реаксия кунед, сипас спирт ва сілтӣ илова кунед, то ки консентратсияи 18% лой ҳосил кунед. Барои импрегнатсия суръатбахшҳои А, В ва ғайраро илова кунед. Дар ҳарорати муайян дар зери вакуум 12 соат реаксия кунед, 50 г селлюлозаи ишқдоршударо филтр кунед, хушк кунед ва баркашед, ҳалкунандаи омехта илова кунед, то шлюла тайёр кунед, катализатор ва қатрони эпоксиди вазни хоси молекулавӣ илова кунед, то 90 ~ 110 гарм кунед.℃барои реаксияи эфиризатсия 4,0 ~ 6,0 соат то он даме, ки реактивҳо омехта шаванд. Барои безарар кардан ва хориҷ кардани ишқори зиёдатӣ кислотаи формикро илова кунед, маҳлули обӣ ва ҳалкунандаро ҷудо кунед, бо 80 шустаед.℃оби гарм барои тоза кардани намаки натрий ва хушк барои истифодаи минбаъда. Часпакнокии дохилӣ бо вискозиметри Ubbelohde чен карда шуд ва вазни миёнаи молекулии часпак мувофиқи адабиёт ҳисоб карда шуд.
Целлюлозаи бутил ацетатиро аз руи усули адабиёт тайёр карда, 57,2 г пахтаи софро вазн карда, ба 55 г ангидриди уксус, 79 г кислотаи бутирик, 9,5 г ацетати магний, 5,1 г кислотаи сулфат илова карда, бутилацетатро ба сифати халкунанда истифода мебаранд ва дар реаксия реакция мекунанд. ҳарорати муайян то ба талабот , безарар бо илова намудани ацетат натрий, боришот, филтр, шуста, филтр, ва хушк барои истифодаи минбаъда. Cel-Ep-ро гиред, миқдори мувофиқи CAB ва ҳалкунандаи мушаххаси омехта илова кунед, гарм кунед ва 0,5 соат омехта кунед, то як моеъи якхелаи ғафс ба вуҷуд ояд ва омода кардани плёнка ва санҷиши иҷроиш аз рӯи усули GB-79 риоя кунед.
Муайян кардани дарачаи этерификацияи ацетати целлюлоза: аввал ацетати целлюлозаро дар диметилсулфоксиди об гудохта, барои гарм кардан ва гидролиз кардан ба микдори ченак махлули ишкор илова карда, махлули гидролизшударо бо махлули стандартии NaOH титр карда, сарфи умумии ишколро хисоб мекунанд. Муайян кардани миқдори об: Намунаро дар танӯр дар ҳарорати 100~105 ҷойгир кунед°C барои 0,2 соат хушк карда, пас аз хунуккунӣ азхудкунии обро баркашед ва ҳисоб кунед. Муайян кардани ҷабби сілтӣ: намунаи микдориро баркашида, дар оби гарм ҳал кунед, индикатори бунафш метилро илова кунед ва баъд бо 0,05 моль/л H2SO4 титр кунед. Муайян кардани дараҷаи васеъшавӣ: Намунаи 50 граммро баркашед, онро майда кунед ва ба найчаи дараҷадор гузоред, ҳаҷмро пас аз ларзиши барқ хонед ва онро бо ҳаҷми хокаи селлюлозаи бесілтӣ муқоиса кунед, то дараҷаи васеъшавиро ҳисоб кунед.
2. Натиҷаҳо ва муҳокима
2.1 Муносибати байни консентратсияи сілтӣ ва дараҷаи варамкунии селлюлоза
Реаксияи селлюлоза бо консентратсияи муайяни маҳлули NaOH метавонад кристаллизатсияи мунтазам ва муташаккили селлюлозаро вайрон кунад ва селлюлозаро варам кунад. Ва деградатсияҳои гуногун дар lye ба амал омада, дараҷаи полимеризатсияро коҳиш медиҳанд. Тачриба нишон медихад, ки дарачаи варамкунии целлюлоза ва микдори пайвастшавй ё адсорбцияи ишхор бо зиёд шудани консентратсияи ишорот меафзояд. Дараҷаи гидролиз бо баланд шудани ҳарорат меафзояд. Вақте ки консентратсияи сілтӣ ба 20% мерасад, дараҷаи гидролиз дар t=100 6,8% аст.°C; дараҷаи гидролиз дар t=135 14% аст°C. Дар баробари ин, тачриба нишон медихад, ки хангоми зиёда аз 30% будани ишхор дарачаи гидролизшавии занчири селлюлоза ба таври назаррас паст мешавад. Вақте ки консентратсияи сілтӣ ба 18% мерасад, иқтидори адсорбсия ва дараҷаи варамкунии об ба ҳадди аксар мерасад, консентратсияи он афзоиш меёбад, якбора ба плато паст мешавад ва сипас мунтазам тағйир меёбад. Дар айни замон, ин тағирот ба таъсири ҳарорат хеле ҳассос аст. Дар зери ҳамон консентратсияи сілтӣ, вақте ки ҳарорат паст аст (<20°В) дараҷаи варамкунии селлюлоза калон ва миқдори адсорбсияи об калон аст; дар ҳарорати баланд дараҷаи варам ва миқдори адсорбсияи об назаррас аст. кам кардан.
Нахҳои сілтӣ бо миқдори гуногуни об ва сілтӣ бо усули таҳлили дифраксионии рентгенӣ мувофиқи адабиёт муайян карда шуданд. Дар амалиёти воқеӣ, 18% ~ 20% lye барои назорат кардани ҳарорати муайяни реаксия барои баланд бардоштани дараҷаи варами селлюлоза истифода мешавад. Таҷрибаҳо нишон медиҳанд, ки селлюлозае, ки дар давоми 6-12 соат гарм кардан реаксия кардааст, метавонад дар ҳалкунандаҳои қутбӣ ҳал шавад. Дар асоси ин далел, муаллиф чунин мешуморад, ки ҳалшавандагии селлюлоза дар дараҷаи вайроншавии алоқаи гидрогенӣ байни молекулаҳои селлюлоза дар сегменти кристаллӣ ва баъдан дараҷаи вайроншавии алоқаи гидрогении гурӯҳҳои глюкозаи дохилимолекулярии С3-С2 нақши ҳалкунанда мебозад. Дараҷаи вайроншавии пайванди гидроген ҳар қадар зиёдтар бошад, ҳамон қадар варами нахи сілтӣ зиёдтар мешавад ва пайванди гидроген комилан нобуд мешавад ва гидролизати ниҳоӣ моддаи дар об ҳалшаванда мебошад.
2.2 Таъсири акселератор
Илова кардани спирти дорои нуқтаи ҷӯшиши баланд ҳангоми сілтизатсияи селлюлоза метавонад ҳарорати реаксияро баланд кунад ва илова кардани миқдори ками пропеллант ба монанди спирти пасттар ва тиомочевина (ё мочевина) метавонад ба воридшавӣ ва варами селлюлоза мусоидат кунад. Дар баробари зиёд шудани консентратсияи спирт, азхудкунии сілтӣ аз селлюлоза зиёд мешавад ва ҳангоми 20% будани консентрат нуқтаи тағирёбии якбора ба амал меояд, ки шояд спирти монофункционалӣ ба молекулаҳои селлюлоза ворид шуда, бо селлюлоза пайвандҳои гидрогенро ташкил карда, селлюлозаро пешгирӣ мекунад. молекулаҳо Пайвастҳои гидрогении байни занҷирҳо ва занҷирҳои молекулавӣ дараҷаи бесарусомониро зиёд мекунанд, масоҳати сатҳро зиёд мекунанд ва миқдори адсорбсияи ишқорро зиёд мекунанд. Аммо, дар як шароит, азхудкунии ишқори микросхемаҳои ҳезум паст аст ва каҷ дар ҳолати тағйирёбанда тағир меёбад. Он метавонад ба миқдори ками селлюлоза дар микросхемаҳои ҳезум алоқаманд бошад, ки дар таркибаш миқдори зиёди лигнин дорад, ки ба воридшавии спирт монеъ мешавад ва муқовимати хуби об ва муқовимати сілтӣ дорад.
2.3 Эфиризатсия
Катализатори 1% В илова кунед, ҳарорати реаксияҳои гуногунро назорат кунед ва тағир додани этерификатсияро бо қатрони эпокси ва нахи сілтӣ гузаронед. Фаъолияти реаксияи этерификатсия дар 80 паст аст°C. Меъёри пайвандкунии Cel ҳамагӣ 28% ва фаъолияти этерификатсия дар 110 тақрибан ду баробар зиёд мешавад.°C. Бо назардошти шароити реаксия ба монанди ҳалкунанда, ҳарорати реаксия 100 аст°C, ва вақти реаксия 2,5 соат аст ва суръати пайвандкунии Cel метавонад ба 41% мерасад. Илова бар ин, дар марҳилаи ибтидоии реаксияи эфиризатсия (<1,0с) аз сабаби реаксияи гетерогении байни селлюлозаи ишқӣ ва қатрони эпоксид суръати пайвандзанӣ паст аст. Бо баланд шудани дараҷаи etherification Cel, он тадриҷан ба реаксияи якхела мубаддал мешавад, аз ин рӯ реаксия Фаъолият якбора зиёд шуд ва суръати пайвандзанӣ зиёд шуд.
2.4 Муносибати байни суръати пайвандкунии Cel ва ҳалшавандагӣ
Тачрибахо нишон доданд, ки баъд аз пайванд кардани катрони эпоксий бо целлюлозаи ишголй хусусиятхои физики, ба монанди часпакии махсулот, часпак, муқовимат ба об ва устувории гармиро хеле беҳтар кардан мумкин аст. Санҷиши ҳалшавандагӣ Маҳсулоти дорои сатҳи пайванди Cel <40% метавонад дар спирти пасттар, қатрони алкидӣ, қатрони кислотаи полиакрилӣ, кислотаи пимарии акрилӣ ва дигар қатронҳо гудохта шавад. Қатрони Cel-Ep таъсири равшани ҳалкунанда дорад.
Дар якҷоягӣ бо санҷиши филми рӯйпӯш, омехтаҳо бо суръати пайванди 32% ~ 42% умуман мутобиқати беҳтар доранд ва омехтаҳо бо суръати пайванди <30% мутобиқати заиф ва дурахши пасти филми рӯйпӯш доранд; суръати пайвандкунӣ аз 42% зиёдтар аст, муқовимати оби ҷӯшон, муқовимати спиртӣ ва муқовимати ҳалкунандаҳои органикии қутбӣ филми рӯйпӯшро коҳиш медиҳад. Бо мақсади беҳтар кардани мутобиқати моддӣ ва иҷрои пӯшиш, муаллиф CAB-ро мувофиқи формулаи ҷадвали 1 илова кард, то минбаъд ҳал ва тағир диҳад, то ҳамзистии Cel-Ep ва CAB мусоидат кунад. Омехта як системаи тахминии якхеларо ташкил медиҳад. Ғафсии интерфейси таркиби омехта хеле лоғар аст ва кӯшиш мекунад, ки дар ҳолати нано-ҳуҷайраҳо бошад.
2.5 Муносибати байни Cel—Таносуби омехтаи Ep/CAB ва хосиятҳои физикӣ
Истифодаи Cel-Ep барои омехта бо CAB, натиҷаҳои санҷиши пӯшиш нишон медиҳанд, ки ацетати селлюлоза метавонад хосиятҳои пӯшиши мавод, махсусан суръати хушкшавиро ба таври назаррас беҳтар кунад. Ҷузъи поки Cel-Ep дар ҳарорати хонагӣ хушк кардан душвор аст. Пас аз илова кардани CAB, ин ду мавод ба таври возеҳ мутобиқати иҷроиш доранд.
2.6 Муайянкунии спектри FTIR
3. Хулоса
(1) Целлюлозаи пахта метавонад дар 80 варам кунад°С бо> 18% концентрацияшудаи ишқор ва як қатор иловаҳо, ҳарорати реаксияро зиёд кунед, вақти реаксияро дароз кунед, дараҷаи варам ва вайроншавиро то пурра гидролиз шудани он зиёд кунед.
(2) Реаксияи эфиризатсия, таносуби ғизои молярии Cel-Ep 2, ҳарорати реаксия 100 аст°C, вақт 5 соат аст, миқдори катализатор 1% аст ва суръати пайванди этерификатсия метавонад ба 32% ~ 42% расад.
(3) Тағироти омехта, вақте ки таносуби молярии Cel-Ep: CAB = 3: 2, иҷрои маҳсулоти синтезшуда хуб аст, аммо Cel-Ep-и холис наметавонад ҳамчун рӯйпӯш истифода шавад, танҳо ҳамчун илтиём.
Вақти фиристодан: январ-16-2023