Sellýuloza efir Epoksi rezinde

Galyndy pagta we gabyk çig mal hökmünde ulanylýar we aşgazana gidroliz edilýärsellýuloza efir18% aşgar we goşundylar toplumy. Soňra epoksi rezini ulanyň, epoksi reziniň we aşgar süýüminiň molar gatnaşygy 0,5: 1,0, reaksiýanyň temperaturasy 100°C, reaksiýanyň wagty 5.0h, katalizatoryň dozasy 1%, efirleşdiriş usuly 32%. Alnan epoksi sellýuloza efir, täze örtük önümini gowy öndürijilik bilen sintez etmek üçin 0.6mol Cel-Ep we 0.4mol CAB bilen garylýar. Önümiň gurluşy IR bilen tassyklandy.

Açar sözler:sellýuloza efir; sintez; CAB; örtük aýratynlyklary

Sellýuloza efir kondensasiýasy netijesinde emele gelýän tebigy polimerdirβglýukoza. Sellýulozanyň polimerizasiýa derejesi, ugrukdyryş derejesi we himiki durnuklylygy gowy. Sellýulozany himiki taýdan bejermek (esterifikasiýa ýa-da eterifikasiýa) arkaly alyp bolýar. Sellýuloza önümleriniň bir topary, bu önümler plastmassada, biodegrirlenip bilinýän günortanlyk gutularda, ýokary derejeli awtoulag örtüklerinde, awtoulag zapas şaýlary, çap ediş enjamlary, ýelimler we ş.m. giňden ulanylýar. Häzirki wagtda täze üýtgedilen sellýuloza görnüşleri yzygiderli ýüze çykýar we amaly meýdanlar bar yzygiderli giňelýär, kem-kemden süýüm senagaty ulgamyny emele getirýär. Bu mowzuk, boýag bilen gysga süýümlere gidrolizlenmek üçin gabykdan ýa-da galyndy pagtany ulanmak, soňra bolsa resminamada habar berilmedik täze örtük görnüşini emele getirmek üçin himiki taýdan berkidilen we üýtgedilen.

1. Synag

1.1 Reagentler we gurallar

Galyndy pagta (ýuwulýar we guradylýar), NaOH, 1,4-butanediol, metanol, tiuriýa, karbamid, epoksi rezin, siretik angidrid, butirik kislotasy, trihloroetan, formik kislota, glýoksal, toluen, CAB we ş.m. (Arassalyk CP derejesi) . ABŞ-nyň Nikolet kompaniýasy tarapyndan öndürilen Magna-IR 550 infragyzyl spektrometr, nusgalary çözüji tetrahidrofuran örtügi bilen taýýarlamak üçin ulanyldy. Weihai Sýangwei himiýa enjamlary zawody tarapyndan öndürilen Tu-4 viskometr, FVXD3-1 görnüşli hemişelik temperatura öz-özüni dolandyrýan elektrik garyjy reaksiýa çäýnegi; Şanhaý Týanping gurallar zawody tarapyndan öndürilen aýlaw viskometri NDJ-7, Z-10MP5 görnüşi; molekulýar agram Ubbelohde ýelimliligi bilen ölçelýär; Boýag filmini taýýarlamak we synagdan geçirmek milli GB-79 standartyna laýyklykda amala aşyrylar.

1.2 Reaksiýa ýörelgesi

1.3 Sintez

Epoksi sellýulozanyň sintezi: Hemişelik temperaturada öz-özüni dolandyrýan elektrik garyjy reaktoryna 100g dogralan pagta süýümini goşuň, oksidant goşuň we 10 minut reaksiýa beriň, soňra 18% konsentrasiýasy bilen boýamak üçin alkogol we aşgar goşuň. Emdirmek üçin A, B we ş.m. tizlendirijileri goşuň. Wakuum astynda belli bir temperaturada 12 sagat reaksiýa beriň, süzüň, guradyň we agramy 50g gidroksidi sellýulozany emele getiriň, garyşyk ergin goşuň, belli bir molekulýar agramly katalizator we epoksi rezini goşuň, 90 ~ 110 çenli gyzdyryň.℃eterifikasiýa reaksiýasy üçin reaktiwler ýalňyşýança 4.0 ~ 6.0h. Artykmaç aşgarlary zyýansyzlandyrmak we aýyrmak, suwly ergini we erginçini aýyrmak, 80 bilen ýuwmak üçin formik kislotany goşuň℃natriý duzuny aýyrmak üçin gyzgyn suw we soňra ulanmak üçin guradyň. Içki ýapyşyk Ubbelohde viskometri bilen ölçeldi we ýapyşyklygyň ortaça molekulýar agramy edebiýata görä hasaplandy.

Asetat butil sellýuloza edebiýat usuly boýunça taýýarlanýar, agramy 57,2g arassalanan pagtadan, 55g sirkelik angidrid, 79g butirik kislotasy, 9,5g magniý asetat, 5.1g kükürt kislotasy, ergin hökmünde butil asetaty ulanyň we reaksiýa beriň kwalifikasiýa edilýänçä belli bir temperatura, natriý asetat goşup, çökdürildi, süzüldi, ýuwuldy, süzüldi we soňra ulanmak üçin guradyldy. “Cel-Ep” -i alyň, degişli mukdarda CAB we ýörite garyjy ergin goşuň, birmeňzeş galyň suwuklygy emele getirmek üçin 0,5 sagat gyzdyryň we örtük filmini taýýarlamak we ýerine ýetiriş synagy GB-79 usulyna eýerýär.

Sellýuloza asetatyň esterifikasiýa derejesini kesgitlemek: ilki bilen sellýuloza asetaty dimetil sulfoksidde eritiň, ýylylyk we gidroliz üçin mukdarda mukdarda aşgar erginini goşuň we gidrolizlenen ergini NaOH standart ergini bilen titräp, aşgazanyň umumy sarp edilişini hasaplaň. Suwuň mukdaryny kesgitlemek: Nusgany 100 ~ 105 ojakda goýuň°C 0,2 sagat guratmak, sowadylandan soň suwuň siňdirilişini ölçemek we hasaplamak. Alkogolyň siňdirilişini kesgitlemek: mukdar nusgasyny ölçäň, gyzgyn suwda eritiň, metil gyrmyzy görkezijini goşuň we 0.05mol / L H2SO4 bilen titräň. Giňeldiş derejesini kesgitlemek: 50g nusga alyň, ony eziň we gutaran turba salyň, elektrik titremesinden soň sesini okaň we giňeliş derejesini hasaplamak üçin deňeşdirilmedik sellýuloza tozy bilen deňeşdiriň.

2. Netijeler we çekişme

2.1 Alkali konsentrasiýasy bilen sellýulozanyň çişme derejesiniň arasyndaky baglanyşyk

NaOH ergininiň belli bir konsentrasiýasy bilen sellýulozanyň reaksiýasy sellýulozanyň yzygiderli we tertipli kristallaşmagyny ýok edip, sellýulozanyň çişmegine sebäp bolup biler. Polimerizasiýa derejesini peseldip, boýagda dürli bozulmalar ýüze çykýar. Synaglar, sellýulozanyň çişmeginiň we aşgazanyň konsentrasiýasy bilen aşgazan baglaýjy ýa-da adsorbsiýanyň mukdarynyň ýokarlanýandygyny görkezýär. Gidroliz derejesi temperaturanyň ýokarlanmagy bilen ýokarlanýar. Alkogol konsentrasiýasy 20% -e ýetende, gidroliz derejesi t = 100-de 6,8% bolýar°C; gidroliz derejesi t = 135 derejesinde 14%°C. Şol bir wagtyň özünde, synag aşgazanyň 30% -den ýokary bolanda, sellýuloza zynjyrynyň gidroliz derejesiniň ep-esli azalýandygyny görkezýär. Alkogol konsentrasiýasy 18% -e ýetende, suwuň adsorbsion kuwwaty we çişme derejesi iň ýokary bolýar, konsentrasiýa artmagyny dowam etdirýär, platosa birden aşak düşýär we yzygiderli üýtgeýär. Şol bir wagtyň özünde, bu üýtgeşiklik temperaturanyň täsirine gaty duýgur. Şol bir aşgar konsentrasiýasynda, temperatura pes bolanda (<20°C), sellýulozanyň çişme derejesi uly, suwuň adsorbsion mukdary köp; ýokary temperaturada çişme derejesi we suwuň siňdirilmegi mukdary möhümdir. azaltmak.

Dürli suw düzümi we aşgar düzümi bolan aşgar süýümleri edebiýata görä rentgen difraksiýa derňew usuly bilen kesgitlenildi. Hakyky amalda, sellýulozanyň çişme derejesini ýokarlandyrmak üçin belli bir reaksiýa temperaturasyna gözegçilik etmek üçin 18% ~ 20% boý ulanylýar. Synaglar, 6 ~ 12 sagatda gyzdyrylanda reaksiýa berlen sellýulozanyň polýar erginlerde eräp biljekdigini görkezýär. Bu hakykata esaslanyp, awtor sellýulozanyň ergininiň kristal segmentindäki sellýuloza molekulalarynyň arasynda wodorod baglanyşygynyň ýok edilmeginde aýgytly rol oýnaýar, soň bolsa öýjükli glýukoza toparlarynyň C3-C2 wodorod baglanyşygynyň ýok edilmeginiň derejesini kesgitleýär. Wodorod baglanyşygynyň ýok edilmegi näçe köp bolsa, aşgar süýüminiň çişme derejesi şonça-da ýokary bolar we wodorod baglanyşygy doly ýok ediler we iň soňky gidrolizat suwda erän madda.

2.2 Tizlendirijiniň täsiri

Sellýuloza alkalizasiýasy wagtynda ýokary gaýnadýan alkogol goşmak reaksiýanyň temperaturasyny ýokarlandyryp biler we pes alkogol we tiýoreýa (ýa-da karbamid) ýaly az mukdarda hereketlendiriji sellýulozanyň aralaşmagyna we çişmegine ep-esli kömek edip biler. Alkogolyň konsentrasiýasy artdygyça, sellýulozanyň aşgazan siňdirilmegi ýokarlanýar we konsentrasiýa 20% bolanda duýdansyz üýtgeýän bir nokat ýüze çykýar, bu monofunksional alkogol sellýuloza molekulalaryna girip, sellýuloza bilen wodorod baglanyşyklaryny emele getirip biler. molekulalar Zynjyrlar bilen molekulýar zynjyrlaryň arasyndaky wodorod baglanyşyklary tertipsizlik derejesini ýokarlandyrýar, ýerüsti meýdany köpeldýär we aşgar adsorbsiýasynyň mukdaryny köpeldýär. Şeýle-de bolsa, şol bir şertlerde agaç çipleriniň aşgar siňdirişi pes we egri üýtgäp dur. Alkogolyň girmegine päsgel berýän we suwa gowy garşylygy we aşgar garşylygy bolan köp mukdarda lignini öz içine alýan agaç çiplerindäki sellýulozanyň az mukdary bilen baglanyşykly bolup biler.

2.3 Eterifikasiýa

1% B katalizator goşuň, dürli reaksiýa temperaturalaryna gözegçilik ediň we epoksi rezin we aşgar süýümi bilen eterifikasiýa modifikasiýasyny amala aşyryň. Eterifikasiýa reaksiýasynyň işjeňligi 80-den pesdir°C. Seliň gornuş derejesi bary-ýogy 28%, eterizasiýa işjeňligi 110-da iki esse ýokarlanýar°C. Solvent ýaly reaksiýa şertlerini göz öňünde tutsak, reaksiýanyň temperaturasy 100-dir°C, reaksiýa wagty bolsa 2,5 sagat, Cel-iň berkidiş tizligi 41% -e ýetip biler. Mundan başga-da, efirleşme reaksiýasynyň başlangyç tapgyrynda (<1.0h), aşgar sellýuloza bilen epoksi reziniň arasyndaky birmeňzeş reaksiýa sebäpli, eriş derejesi pesdir. Cel eterifikasiýa derejesiniň ýokarlanmagy bilen kem-kemden birmeňzeş reaksiýa öwrülýär, şonuň üçin reaksiýa Işjeňlik ep-esli ýokarlandy we gornuş derejesi ýokarlandy.

2.4 Sel siňdiriş derejesi bilen çözülişiň arasyndaky baglanyşyk

Geçirilen synaglar, epoksi rezini aşgar sellýuloza bilen berkidilenden soň, önümiň ýapyşyklygy, ýelmeşmesi, suwa garşylygy we ýylylyk durnuklylygy ýaly fiziki häsiýetleriň ep-esli gowulaşyp biljekdigini görkezdi. Çekişme synagy Sel siňdiriş derejesi <40% bolan önüm aşaky alkogol-esterde, alkid rezinde, poliakril kislotasynyň rezinde, akril pimar turşusynda we beýleki rezinlerde eräp biler. Cel-Ep rezininiň aç-açan erginleýji täsiri bar.

Örtük filmi synagy bilen utgaşdyrylanda, 32% ~ 42% gysma derejesi bilen garyndylar, adatça, has oňat utgaşyklyga eýe bolýar we <30% göterim derejesi bilen garyndylar örtük filminiň sazlaşyklylygy pes we ýalpyldawuklygy pes; sanjym derejesi 42% -den ýokary, gaýnag suwa garşylyk, alkogola garşylyk we örtük filminiň polýar organiki çözüji garşylygy azalýar. Maddy laýyklygy we örtük öndürijiligini gowulandyrmak üçin awtor, Cel-Ep we CAB-nyň bilelikde ýaşamagyny öňe sürmek we üýtgetmek üçin 1-nji tablisadaky formula laýyklykda CAB goşdy. Garyndy takmynan birmeňzeş ulgamy emele getirýär. Garyndynyň kompozisiýa interfeýsiniň galyňlygy gaty inçe bolýar we nano-öýjükleriň ýagdaýynda bolmaga synanyşýar.

2.5 Seliň arasyndaky gatnaşyk-Ep / CAB garyşyk gatnaşygy we fiziki aýratynlyklary

CAB bilen garyşmak üçin Cel-Ep ulanyp, örtük synagynyň netijeleri, sellýuloza asetatyň materialyň örtük aýratynlyklaryny, esasanam guradyş tizligini ep-esli gowulaşdyryp biljekdigini görkezýär. “Cel-Ep” -iň arassa düzümini otag temperaturasynda guratmak kyn. CAB goşansoň, iki materialda öndürijiligiň aýdyňlygy bar.

2.6 FTIR spektrini kesgitlemek

3. Netije

(1) Pagta sellýuloza 80 ýaşynda çişip biler°C> 18% konsentrirlenen aşgar we birnäçe goşundylar bilen, reaksiýanyň temperaturasyny ýokarlandyrýar, reaksiýanyň wagtyny uzaldýar, doly gidrolizlenýänçä çişme we zaýalanmak derejesini ýokarlandyrýar.

(2) Eterifikasiýa reaksiýasy, Cel-Ep molar iýmit gatnaşygy 2, reaksiýanyň temperaturasy 100°C, wagt 5s, katalizator dozasy 1%, efirleşdiriş usuly 32% ~ 42% -e ýetip biler.

(3) Garyşyk modifikasiýa, Cel-Ep: CAB = 3: 2 gatnaşygynda sintezlenen önümiň öndürijiligi gowy, ýöne arassa Cel-Ep örtük hökmünde ulanylyp bilinmez, diňe ýelim hökmünde.