سیلولوز ایتھر Epoxy رال پر

فضلہ کپاس اور چورا خام مال کے طور پر استعمال کیا جاتا ہے، اور الکلی میں ہائیڈرولائز کیا جاتا ہےسیلولوز ایتھر18% الکلی اور additives کی ایک سیریز کی کارروائی کے تحت. پھر گرافٹنگ کے لیے ایپوکسی رال کا استعمال کریں، ایپوکسی رال اور الکلی فائبر کا داڑھ کا تناسب 0.5:1.0 ہے، رد عمل کا درجہ حرارت 100 ہے۔°C، رد عمل کا وقت 5.0h ہے، اتپریرک خوراک 1% ہے، اور ایتھریفیکیشن گرافٹنگ کی شرح 32% ہے۔ حاصل کردہ ایپوکسی سیلولوز ایتھر کو 0.6mol Cel-Ep اور 0.4mol CAB کے ساتھ ملایا جاتا ہے تاکہ اچھی کارکردگی کے ساتھ ایک نئی کوٹنگ پروڈکٹ کی ترکیب کی جا سکے۔ مصنوعات کی ساخت کی تصدیق IR سے ہوئی۔

کلیدی الفاظ:سیلولوز ایتھر؛ ترکیب CAB; کوٹنگ کی خصوصیات

سیلولوز آسمان ایک قدرتی پولیمر ہے، جو کی گاڑھا ہونے سے بنتا ہے۔β- گلوکوز سیلولوز میں پولیمرائزیشن کی اعلی ڈگری، واقفیت کی اچھی ڈگری، اور اچھی کیمیائی استحکام ہے۔ یہ کیمیاوی طور پر سیلولوز کا علاج کر کے حاصل کیا جا سکتا ہے۔ سیلولوز ڈیریویٹوز کی ایک سیریز، یہ مصنوعات پلاسٹک، بائیوڈیگریڈیبل لنچ باکسز، ہائی اینڈ آٹوموٹیو کوٹنگز، آٹو پارٹس، پرنٹنگ انکس، چپکنے والی اشیاء وغیرہ میں بڑے پیمانے پر استعمال ہوتی ہیں۔ مسلسل توسیع، آہستہ آہستہ ایک فائبر صنعت کے نظام کی تشکیل. یہ موضوع چورا یا فضلہ کپاس کو لائی کے ذریعے چھوٹے ریشوں میں ہائیڈولائز کرنے کے لیے استعمال کرنا ہے، اور پھر کیمیاوی طور پر گرافٹ کیا جاتا ہے اور ایک نئی قسم کی کوٹنگ بنانے کے لیے اس میں ترمیم کی جاتی ہے جس کی دستاویز میں اطلاع نہیں دی گئی ہے۔

1. تجربہ

1.1 ریجنٹس اور آلات

ناکارہ روئی (دھویا اور خشک)، NaOH، 1,4-butanediol، methanol، thiourea، یوریا، epoxy resin، acetic anhydride، butyric acid، trichloroethane، formic acid، glyoxal، toluene، CAB، وغیرہ (پاکیزگی CP گریڈ ہے) . ریاستہائے متحدہ کی نیکولٹ کمپنی کے ذریعہ تیار کردہ میگنا-آئی آر 550 انفراریڈ سپیکٹرومیٹر سالوینٹ ٹیٹراہائیڈروفورن کوٹنگ کے ذریعہ نمونے تیار کرنے کے لئے استعمال کیا گیا تھا۔ Tu-4 viscometer، FVXD3-1 قسم کا مستقل درجہ حرارت خود پر قابو پانے والی الیکٹرک سٹرنگ ری ایکشن کیتلی، جو ویہائی ژیانگوی کیمیکل مشینری فیکٹری کے ذریعہ تیار کی گئی ہے۔ گھومنے والا ویسکومیٹر NDJ-7, Z-10MP5 قسم، جو شنگھائی تیانپنگ انسٹرومنٹ فیکٹری نے تیار کیا ہے۔ سالماتی وزن Ubbelohde viscosity سے ماپا جاتا ہے۔ پینٹ فلم کی تیاری اور جانچ قومی معیار GB-79 کے مطابق کی جائے گی۔

1.2 رد عمل کا اصول

1.3 ترکیب

ایپوکسی سیلولوز کی ترکیب: 100 گرام کٹے ہوئے روئی کے ریشے کو ایک مستقل درجہ حرارت کے خود پر قابو پانے والے الیکٹرک اسٹرنگ ری ایکٹر میں شامل کریں، ایک آکسیڈینٹ شامل کریں اور 10 منٹ تک ری ایکٹ کریں، پھر الکحل اور الکلی شامل کریں تاکہ 18 فیصد کی ارتکاز کے ساتھ لائی بنائیں۔ حمل کے لیے ایکسلریٹر A، B وغیرہ شامل کریں۔ 12 گھنٹے ویکیوم کے نیچے ایک مخصوص درجہ حرارت پر رد عمل کریں، 50 گرام الکلائزڈ سیلولوز کو فلٹر کریں، خشک کریں اور وزن کریں، گارا بنانے کے لیے مخلوط سالوینٹ شامل کریں، مخصوص مالیکیولر وزن کے ساتھ کیٹالسٹ اور ایپوکسی رال شامل کریں، 90~110 تک گرم کریں۔℃ایتھریفیکیشن ری ایکشن کے لیے 4.0~ 6.0h جب تک کہ ری ایکٹنٹس کو ملایا نہ جائے۔ اضافی الکلی کو بے اثر کرنے اور ہٹانے کے لیے فارمک ایسڈ شامل کریں، آبی محلول اور سالوینٹ کو الگ کریں، 80 کے ساتھ دھو لیں۔℃سوڈیم نمک کو ہٹانے کے لیے گرم پانی، اور بعد میں استعمال کے لیے خشک کریں۔ اندرونی viscosity کی پیمائش Ubbelohde viscometer سے کی گئی تھی اور viscosity- اوسط مالیکیولر وزن کا حساب کتاب کے مطابق کیا گیا تھا۔

ایسٹیٹ بیوٹائل سیلولوز لٹریچر کے طریقہ کار کے مطابق تیار کیا جاتا ہے، 57.2 گرام ریفائنڈ روئی کا وزن، 55 گرام ایسٹک اینہائیڈرائیڈ، 79 گرام بٹریک ایسڈ، 9.5 گرام میگنیشیم ایسٹیٹ، 5.1 گرام سلفیورک ایسڈ، بائٹل ایسٹیٹ کو سالوینٹ کے طور پر استعمال کریں، اور اس پر رد عمل ظاہر کریں۔ ایک خاص درجہ حرارت جب تک کہ اہل نہ ہو، سوڈیم ایسیٹیٹ کو شامل کرکے غیرجانبدار، تیز، فلٹر، دھویا، فلٹر، اور بعد میں استعمال کے لیے خشک کیا جائے۔ Cel-Ep لیں، مناسب مقدار میں CAB اور مخصوص مخلوط سالوینٹس شامل کریں، گرم کریں اور 0.5 گھنٹے تک ہلائیں تاکہ یکساں گاڑھا مائع بن سکے، اور کوٹنگ فلم کی تیاری اور کارکردگی کا ٹیسٹ GB-79 طریقہ پر عمل کریں۔

سیلولوز ایسٹیٹ کے ایسٹریفیکیشن کی ڈگری کا تعین: پہلے سیلولوز ایسٹیٹ کو ڈائمتھائل سلفوکسائیڈ میں تحلیل کریں، حرارت اور ہائیڈرولائز میں الکلی محلول کی ایک میٹرڈ مقدار شامل کریں، اور الکلی کی کل کھپت کا حساب لگانے کے لیے ہائیڈرولائزڈ محلول کو NaOH معیاری محلول کے ساتھ ٹائٹریٹ کریں۔ پانی کی مقدار کا تعین: نمونے کو تندور میں 100~105 پر رکھیں°C 0.2h تک خشک ہونے کے لیے، ٹھنڈا ہونے کے بعد پانی کے جذب کا وزن اور حساب لگائیں۔ الکلی جذب کا تعین: مقداری نمونے کا وزن کریں، اسے گرم پانی میں تحلیل کریں، میتھائل وایلیٹ انڈیکیٹر شامل کریں، اور پھر 0.05mol/L H2SO4 کے ساتھ ٹائٹریٹ کریں۔ توسیع کی ڈگری کا تعین: 50 گرام نمونے کا وزن کریں، اسے کچل کر ایک گریجویٹ ٹیوب میں ڈالیں، برقی وائبریشن کے بعد والیوم کو پڑھیں، اور توسیع کی ڈگری کا حساب لگانے کے لیے اس کا غیر الکلائنڈ سیلولوز پاؤڈر کے حجم سے موازنہ کریں۔

2. نتائج اور بحث

2.1 الکلی کے ارتکاز اور سیلولوز کی سوجن کی ڈگری کے درمیان تعلق

NaOH محلول کے ایک خاص ارتکاز کے ساتھ سیلولوز کا رد عمل سیلولوز کی باقاعدہ اور منظم کرسٹلائزیشن کو تباہ کر سکتا ہے اور سیلولوز کو پھول سکتا ہے۔ اور مختلف انحطاط لائی میں پائے جاتے ہیں، پولیمرائزیشن کی ڈگری کو کم کرتے ہیں۔ تجربات سے پتہ چلتا ہے کہ سیلولوز کی سوجن کی ڈگری اور الکلی کے ارتکاز کے ساتھ الکلی بائنڈنگ یا جذب کی مقدار میں اضافہ ہوتا ہے۔ درجہ حرارت میں اضافے کے ساتھ ہائیڈولیسس کی ڈگری بڑھ جاتی ہے۔ جب الکلی کا ارتکاز 20% تک پہنچ جاتا ہے، تو ہائیڈولیسس کی ڈگری t=100 پر 6.8% ہوتی ہے۔°ج; ہائیڈولیسس کی ڈگری t=135 پر 14% ہے۔°C. ایک ہی وقت میں، تجربہ یہ ظاہر کرتا ہے کہ جب الکلی 30% سے زیادہ ہوتی ہے، سیلولوز چین سکیشن کے ہائیڈولیسس کی ڈگری نمایاں طور پر کم ہو جاتی ہے۔ جب الکلی کا ارتکاز 18% تک پہنچ جاتا ہے، جذب کرنے کی صلاحیت اور پانی کی سوجن کی ڈگری زیادہ سے زیادہ ہوتی ہے، ارتکاز بڑھتا رہتا ہے، تیزی سے سطح مرتفع پر گرتا ہے، اور پھر مسلسل تبدیل ہوتا ہے۔ ایک ہی وقت میں، یہ تبدیلی درجہ حرارت کے اثر و رسوخ کے لیے کافی حساس ہے۔ اسی الکالی ارتکاز کے تحت، جب درجہ حرارت کم ہو (<20°C)، سیلولوز کی سوجن کی ڈگری بڑی ہے، اور پانی کی جذب کی مقدار بڑی ہے؛ اعلی درجہ حرارت پر، سوجن کی ڈگری اور پانی جذب کی مقدار اہم ہوتی ہے۔ کم

مختلف پانی کے مواد اور الکلی مواد کے ساتھ الکلی ریشوں کا تعین ادب کے مطابق ایکس رے کے پھیلاؤ کے تجزیہ کے طریقہ سے کیا گیا تھا۔ اصل آپریشن میں، 18% ~ 20% لائی کا استعمال سیلولوز کی سوجن کی ڈگری کو بڑھانے کے لیے ایک مخصوص رد عمل کے درجہ حرارت کو کنٹرول کرنے کے لیے کیا جاتا ہے۔ تجربات سے پتہ چلتا ہے کہ سیلولوز کو 6 ~ 12 گھنٹے تک گرم کرنے سے رد عمل کا اظہار قطبی سالوینٹس میں تحلیل کیا جا سکتا ہے۔ اس حقیقت کی بنیاد پر، مصنف کا خیال ہے کہ سیلولوز کی حل پذیری کرسٹل لائن سیگمنٹ میں سیلولوز کے مالیکیولز کے درمیان ہائیڈروجن بانڈ کی تباہی کی ڈگری میں فیصلہ کن کردار ادا کرتی ہے، جس کے بعد انٹرا مالیکولر گلوکوز گروپس C3-C2 کے ہائیڈروجن بانڈ کی تباہی ہوتی ہے۔ ہائیڈروجن بانڈ کی تباہی کی ڈگری جتنی زیادہ ہوگی، الکلی فائبر کی سوجن کی ڈگری اتنی ہی زیادہ ہوگی، اور ہائیڈروجن بانڈ مکمل طور پر تباہ ہو جائے گا، اور حتمی ہائیڈرولائزیٹ پانی میں گھلنشیل مادہ ہے۔

2.2 ایکسلریٹر کا اثر

سیلولوز الکلائزیشن کے دوران ہائی بوائلنگ پوائنٹ الکحل شامل کرنے سے رد عمل کا درجہ حرارت بڑھ سکتا ہے، اور کم مقدار میں پروپیلنٹ جیسے لوئر الکحل اور تھیوریا (یا یوریا) شامل کرنے سے سیلولوز کے دخول اور سوجن کو بہت زیادہ فروغ مل سکتا ہے۔ جیسے جیسے الکحل کا ارتکاز بڑھتا ہے، سیلولوز کے الکلی جذب میں اضافہ ہوتا ہے، اور ارتکاز 20% ہونے پر اچانک تبدیلی کا نقطہ نظر آتا ہے، جو یہ ہو سکتا ہے کہ مونو فنکشنل الکحل سیلولوز کے مالیکیولز میں گھس کر سیلولوز کے ساتھ ہائیڈروجن بانڈز بناتا ہے، سیلولوز کو روکتا ہے۔ مالیکیولز زنجیروں اور سالماتی زنجیروں کے درمیان ہائیڈروجن بانڈ خرابی کی ڈگری کو بڑھاتے ہیں، سطح کے رقبے کو بڑھاتے ہیں، اور الکلی جذب کی مقدار میں اضافہ کرتے ہیں۔ تاہم، انہی حالات میں، لکڑی کے چپس کا الکلی جذب کم ہوتا ہے، اور وکر اتار چڑھاؤ والی حالت میں بدل جاتا ہے۔ اس کا تعلق لکڑی کے چپس میں سیلولوز کی کم مقدار سے ہو سکتا ہے، جس میں بڑی مقدار میں لگنن ہوتا ہے، جو الکحل کے داخلے میں رکاوٹ بنتا ہے، اور اس میں پانی کی مزاحمت اور الکلی کی اچھی مزاحمت ہوتی ہے۔

2.3 ایتھریفیکیشن

1% B اتپریرک شامل کریں، مختلف رد عمل کے درجہ حرارت کو کنٹرول کریں، اور epoxy رال اور الکلی فائبر کے ساتھ ایتھریفیکیشن ترمیم کریں۔ ایتھریفیکیشن رد عمل کی سرگرمی 80 پر کم ہے۔°C. Cel کی گرافٹنگ کی شرح صرف 28% ہے، اور ایتھریفیکیشن کی سرگرمی تقریباً دوگنی ہو کر 110 ہو گئی ہے۔°C. رد عمل کے حالات جیسے سالوینٹ کو مدنظر رکھتے ہوئے، رد عمل کا درجہ حرارت 100 ہے۔°C، اور ردعمل کا وقت 2.5h ہے، اور Cel کی گرافٹنگ کی شرح 41٪ تک پہنچ سکتی ہے۔ اس کے علاوہ، ایتھریفیکیشن ری ایکشن (<1.0h) کے ابتدائی مرحلے پر، الکلی سیلولوز اور ایپوکسی رال کے درمیان متضاد ردعمل کی وجہ سے، گرافٹنگ کی شرح کم ہوتی ہے۔ سیل ایتھریفیکیشن کی ڈگری کے اضافے کے ساتھ، یہ آہستہ آہستہ ایک یکساں ردعمل میں بدل جاتا ہے، اس لیے رد عمل کی سرگرمی میں تیزی سے اضافہ ہوا، اور گرافٹنگ کی شرح میں اضافہ ہوا۔

2.4 سیل گرافٹنگ کی شرح اور حل پذیری کے درمیان تعلق

تجربات سے ثابت ہوا ہے کہ الکلی سیلولوز کے ساتھ ایپوکسی رال کی پیوند کاری کے بعد، مصنوعات کی چپکنے والی، چپکنے والی، پانی کی مزاحمت، اور تھرمل استحکام جیسی طبعی خصوصیات کو نمایاں طور پر بہتر کیا جا سکتا ہے۔ حل پذیری ٹیسٹ سیل گرافٹنگ ریٹ <40% والی مصنوعات کو لوئر الکحل ایسٹر، الکائیڈ رال، پولی ایکریلک ایسڈ رال، ایکریلک پیمارک ایسڈ اور دیگر رال میں تحلیل کیا جا سکتا ہے۔ Cel-Ep رال میں واضح گھلنشیل اثر ہوتا ہے۔

کوٹنگ فلم ٹیسٹ کے ساتھ مل کر، 32% ~ 42% کی گرافٹنگ کی شرح کے ساتھ مرکب عام طور پر بہتر مطابقت رکھتے ہیں، اور <30% کی گرافٹنگ کی شرح کے ساتھ مرکب خراب مطابقت اور کوٹنگ فلم کی کم چمک ہے؛ گرافٹنگ کی شرح 42٪ سے زیادہ ہے، ابلتے پانی کی مزاحمت، الکحل کی مزاحمت، اور کوٹنگ فلم کی قطبی نامیاتی سالوینٹ مزاحمت کم ہو گئی ہے۔ مواد کی مطابقت اور کوٹنگ کی کارکردگی کو بہتر بنانے کے لیے، مصنف نے ٹیبل 1 کے فارمولے کے مطابق CAB کو شامل کیا تاکہ Cel-Ep اور CAB کے باہمی وجود کو فروغ دینے کے لیے مزید حل اور ترمیم کی جا سکے۔ یہ مرکب تقریباً یکساں نظام بناتا ہے۔ مرکب کے مرکب انٹرفیس کی موٹائی بہت پتلی ہوتی ہے اور نینو سیلز کی حالت میں رہنے کی کوشش کرتی ہے۔

2.5 سیل کے درمیان تعلق-Ep/CAB ملاوٹ کا تناسب اور جسمانی خصوصیات

CAB کے ساتھ ملاوٹ کے لیے Cel-Ep کا استعمال کرتے ہوئے، کوٹنگ ٹیسٹ کے نتائج سے پتہ چلتا ہے کہ سیلولوز ایسیٹیٹ مواد کی کوٹنگ کی خصوصیات، خاص طور پر خشک کرنے کی رفتار کو نمایاں طور پر بہتر بنا سکتا ہے۔ Cel-Ep کا خالص جزو کمرے کے درجہ حرارت پر خشک ہونا مشکل ہے۔ CAB کو شامل کرنے کے بعد، دونوں مواد میں واضح کارکردگی کی تکمیل ہے۔

2.6 FTIR سپیکٹرم کا پتہ لگانا

3. نتیجہ

(1) کاٹن سیلولوز 80 پر پھول سکتا ہے۔°C کے ساتھ>18% مرتکز الکلی اور اضافی اشیاء کی ایک سیریز، رد عمل کا درجہ حرارت بڑھائیں، رد عمل کے وقت کو طول دیں، سوجن اور انحطاط کی ڈگری میں اضافہ کریں جب تک کہ یہ مکمل طور پر ہائیڈولائز نہ ہوجائے۔

(2) ایتھریفیکیشن ری ایکشن، سیل-ایپ مولر فیڈ ریشو 2 ہے، ری ایکشن کا درجہ حرارت 100 ہے°C، وقت 5h ہے، اتپریرک خوراک 1% ہے، اور ایتھریفیکیشن گرافٹنگ کی شرح 32%~42% تک پہنچ سکتی ہے۔

(3) ملاوٹ میں ترمیم، جب Cel-Ep:CAB=3:2 کا داڑھ کا تناسب، ترکیب شدہ مصنوعات کی کارکردگی اچھی ہوتی ہے، لیکن خالص Cel-Ep کو کوٹنگ کے طور پر استعمال نہیں کیا جا سکتا، صرف ایک چپکنے والے کے طور پر۔