Tsellyuloza efiri epoksi qatronida

Paxta chiqindilari va talaşlar xom ashyo sifatida ishlatiladi va gidrolizlanaditsellyuloza efiri18% gidroksidi va bir qator qo'shimchalar ta'sirida. Keyin payvandlash uchun epoksi qatronidan foydalaning, epoksi qatroni va gidroksidi tolaning molyar nisbati 0,5: 1,0, reaktsiya harorati 100 ga teng.°C, reaksiya vaqti 5,0 soat, katalizator dozasi 1% va eterifikatsiya payvandlash tezligi 32%. Olingan epoksi tsellyuloza efiri 0,6mol Cel-Ep va 0,4mol CAB bilan aralashtirib, yaxshi ishlashga ega yangi qoplama mahsulotini sintez qiladi. Mahsulot tuzilishi IR bilan tasdiqlangan.

Kalit so'zlar:tsellyuloza efiri; sintez; CAB; qoplama xususiyatlari

Tsellyuloza efir ning kondensatsiyasi natijasida hosil bo'lgan tabiiy polimerdirβ- glyukoza. Tsellyuloza yuqori darajada polimerizatsiya, yaxshi yo'naltirilganlik darajasi va yaxshi kimyoviy barqarorlikka ega. Uni tsellyulozani kimyoviy davolash (esterifikatsiya yoki eterifikatsiya) orqali olish mumkin. Bir qator tsellyuloza hosilalari, bu mahsulotlar plastmassalarda, biologik parchalanadigan tushlik qutilarida, yuqori sifatli avtomobil qoplamalarida, avtoulov qismlarida, bosma siyohlarda, yopishtiruvchi moddalarda va boshqalarda keng qo'llaniladi. Hozirgi vaqtda yangi modifikatsiyalangan tsellyuloza navlari doimiy ravishda paydo bo'lmoqda va dastur sohalari. doimiy ravishda kengayib boradi, asta-sekin tolali sanoat tizimini shakllantiradi. Bu mavzu, talaş yoki paxta chiqindisidan lyel yordamida kalta tolalarga gidrolizlanadigan, so‘ngra kimyoviy payvandlangan va hujjatda qayd etilmagan yangi turdagi qoplamani hosil qilish uchun o‘zgartiriladigan paxtadan foydalanishdan iborat.

1. Tajriba

1.1 Reaktivlar va asboblar

Paxta chiqindilari (yuvilgan va quritilgan), NaOH, 1,4-butandiol, metanol, tiokarbamid, karbamid, epoksi qatroni, sirka angidrid, butir kislotasi, trikloroetan, chumoli kislotasi, glioksal, toluol, CAB va boshqalar (Sofligi CP darajasida) . Qo'shma Shtatlarning Nicolet kompaniyasi tomonidan ishlab chiqarilgan Magna-IR 550 infraqizil spektrometri namunalarni erituvchi tetrahidrofuran bilan qoplash orqali tayyorlash uchun ishlatilgan. Weihai Xiangwei Chemical Machinery Factory tomonidan ishlab chiqarilgan Tu-4 viskozimetri, FVXD3-1 tipidagi doimiy harorat o'z-o'zidan boshqariladigan elektr aralashtirish reaktsiyasi choynagi; Shanxay Tianping Instrument Factory tomonidan ishlab chiqarilgan NDJ-7, Z-10MP5 tipidagi aylanish viskozimetri; molekulyar og'irlik Ubbelohde yopishqoqligi bilan o'lchanadi; Bo'yoq plyonkasini tayyorlash va sinovdan o'tkazish GB-79 milliy standartiga muvofiq amalga oshirilishi kerak.

1.2 Reaksiya printsipi

1.3 Sintez

Epoksi tsellyuloza sintezi: 100 g tug'ralgan paxta tolasini doimiy haroratda o'z-o'zidan boshqariladigan elektr aralashtirish reaktoriga qo'shing, oksidlovchi qo'shing va 10 daqiqa davomida reaksiyaga kirishing, so'ngra 18% konsentratsiyali likit hosil qilish uchun spirt va ishqor qo'shing. Emdirish uchun A, B va hokazo tezlatgichlarni qo'shing. Vakuum ostida ma'lum bir haroratda 12 soat davomida reaksiyaga kirishing, 50 g ishqorlangan tsellyulozani filtrlang, quriting va torting, atala hosil qilish uchun aralash erituvchi qo'shing, katalizator va o'ziga xos molekulyar og'irlikdagi epoksi smola qo'shing, 90 ~ 110 gacha qizdiring.℃Eterifikatsiya reaktsiyasi uchun reaktivlar aralashib ketgunga qadar 4,0 ~ 6,0 soat. Ortiqcha ishqorni neytrallash va olib tashlash uchun chumoli kislotasini qo'shing, suvli eritma va erituvchini ajratib oling, 80 dan keyin yuving.℃natriy tuzini olib tashlash uchun issiq suv va keyinroq foydalanish uchun quriting. Ichki viskozite Ubbelohde viskozimetri bilan o'lchandi va adabiyotga muvofiq yopishqoqlik-o'rtacha molekulyar og'irlik hisoblab chiqildi.

Asetat butil tsellyuloza adabiyot usuli bo'yicha tayyorlanadi, 57,2 g tozalangan paxta tortiladi, unga 55 g sirka angidrid, 79 g butir kislotasi, 9,5 g magniy asetat, 5,1 g sulfat kislota qo'shiladi, erituvchi sifatida butil asetat ishlatiladi va reaksiyaga kirishadi. malakali bo'lgunga qadar ma'lum bir harorat, natriy asetat qo'shib neytrallanadi, cho'ktiriladi, filtrlanadi, yuviladi, filtrlanadi va keyinchalik foydalanish uchun quritiladi. Cel-Ep oling, tegishli miqdorda CAB va maxsus aralash erituvchi qo'shing, qizdiring va bir xil qalin suyuqlik hosil qilish uchun 0,5 soat davomida aralashtiring va qoplama plyonkasini tayyorlash va ishlash testi GB-79 usuliga amal qiladi.

Tsellyuloza asetatning esterlanish darajasini aniqlash: avval tsellyuloza asetat dimetilsulfoksidda eritiladi, qizdirish va gidrolizlash uchun ishqor eritmasidan o'lchovli miqdorda qo'shiladi va gidrolizlangan eritmani NaOH standart eritmasi bilan titrlanadi, ishqorning umumiy sarfi hisoblanadi. Suv miqdorini aniqlash: Namunani 100 ~ 105 haroratli pechga qo'ying°C ni 0,2 soat quriting, torting va sovutgandan keyin suvning emilishini hisoblang. Ishqorning yutilishini aniqlash: miqdoriy namunani torting, uni issiq suvda eritib oling, metil binafsha indikatorini qo'shing va keyin 0,05mol / L H2SO4 bilan titrlang. Kengayish darajasini aniqlash: 50 g namunani torting, uni maydalang va gradusli trubkaga soling, elektr tebranishdan keyin hajmni o'qing va kengayish darajasini hisoblash uchun uni gidroksidi bo'lmagan tsellyuloza kukuni hajmi bilan taqqoslang.

2. Natijalar va muhokama

2.1 Ishqor kontsentratsiyasi va tsellyulozaning shishish darajasi o'rtasidagi bog'liqlik

Tsellyulozaning ma'lum konsentratsiyali NaOH eritmasi bilan reaksiyasi tsellyulozaning muntazam va tartibli kristallanishini buzishi va tsellyuloza shishishiga olib kelishi mumkin. Va har xil degradatsiyalar lye polimerizatsiya darajasini pasaytiradi sodir bo'ladi. Tajribalar shuni ko'rsatadiki, ishqor konsentratsiyasi bilan tsellyulozaning shishish darajasi va ishqor bilan bog'lanish yoki adsorbsiya miqdori ortadi. Haroratning oshishi bilan gidroliz darajasi ortadi. Ishqor konsentratsiyasi 20% ga yetganda, gidroliz darajasi t=100 da 6,8% ni tashkil qiladi.°C; gidrolizlanish darajasi t=135 da 14%°C. Shu bilan birga, tajriba shuni ko'rsatadiki, ishqor 30% dan ortiq bo'lsa, tsellyuloza zanjirining parchalanishining gidrolizlanish darajasi sezilarli darajada kamayadi. Ishqor kontsentratsiyasi 18% ga yetganda, suvning adsorbsion qobiliyati va shishish darajasi maksimal bo'ladi, konsentratsiya o'sishda davom etadi, platoga keskin tushadi va keyin barqaror o'zgaradi. Shu bilan birga, bu o'zgarish harorat ta'siriga juda sezgir. Xuddi shu ishqor kontsentratsiyasida, harorat past bo'lganda (<20°C), tsellyulozaning shishish darajasi katta va suvning adsorbsion miqdori katta; yuqori haroratda shishish darajasi va suvning adsorbsion miqdori sezilarli. kamaytirish.

Adabiyotlar bo'yicha rentgen nurlari difraksion tahlil usuli bilan suv miqdori va ishqor miqdori har xil bo'lgan gidroksidi tolalar aniqlandi. Haqiqiy ishda tsellyulozaning shishish darajasini oshirish uchun ma'lum bir reaksiya haroratini nazorat qilish uchun 18% ~ 20% lye ishlatiladi. Tajribalar shuni ko'rsatadiki, 6 ~ 12 soat davomida qizdirilganda reaksiyaga kirishgan tsellyuloza qutbli erituvchilarda eritilishi mumkin. Ushbu faktga asoslanib, muallif tsellyulozaning eruvchanligi kristalli segmentdagi tsellyuloza molekulalari orasidagi vodorod bog'lanishining buzilishi darajasida hal qiluvchi rol o'ynaydi, deb o'ylaydi, so'ngra molekulyar glyukoza guruhlari C3-C2 vodorod aloqalarini yo'q qilish darajasi. Vodorod aloqasini yo'q qilish darajasi qanchalik katta bo'lsa, gidroksidi tolaning shishish darajasi shunchalik yuqori bo'ladi va vodorod aloqasi butunlay vayron bo'ladi va oxirgi gidrolizat suvda eriydigan moddadir.

2.2 Tezlatgichning ta'siri

Tsellyuloza gidroksidi jarayonida yuqori qaynash nuqtasi bo'lgan spirtni qo'shish reaktsiya haroratini oshirishi mumkin va pastroq spirt va tiokarbamid (yoki karbamid) kabi oz miqdorda propellant qo'shilishi tsellyulozaning kirib borishi va shishishiga katta yordam beradi. Spirtli ichimliklar kontsentratsiyasi ortishi bilan tsellyulozaning gidroksidi so'rilishi kuchayadi va konsentratsiya 20% bo'lganda keskin o'zgarish nuqtasi bo'ladi, bu monofunktsional spirtning tsellyuloza molekulalariga kirib, tsellyuloza bilan vodorod aloqalarini hosil qilish uchun tsellyulozani oldini oladi. molekulalar Zanjirlar va molekulyar zanjirlar orasidagi vodorod aloqalari buzilish darajasini oshiradi, sirt maydonini oshiradi va gidroksidi adsorbsiya miqdorini oshiradi. Biroq, xuddi shu sharoitda, yog'och chiplarining gidroksidi emilimi past bo'ladi va egri o'zgaruvchan holatda o'zgaradi. Bu yog'och chiplaridagi tsellyulozaning past miqdori bilan bog'liq bo'lishi mumkin, bu spirtli ichimliklarning kirib borishiga to'sqinlik qiluvchi ko'p miqdorda ligninni o'z ichiga oladi va yaxshi suvga chidamlilik va gidroksidi qarshilikka ega.

2.3 Eterifikatsiya

1% B katalizatorini qo'shing, turli reaktsiya haroratini boshqaring va epoksi qatroni va gidroksidi tola bilan eterifikatsiya modifikatsiyasini amalga oshiring. Eterifikatsiya reaktsiyasi faolligi 80 da past°C. Celning payvandlash darajasi atigi 28% ni tashkil qiladi va 110 ga eterifikatsiya faolligi deyarli ikki baravar ortadi.°C. Erituvchi kabi reaksiya sharoitlarini hisobga olsak, reaksiya harorati 100 ga teng°C va reaksiya vaqti 2,5 soatni tashkil qiladi va Celning payvandlash tezligi 41% ga yetishi mumkin. Bundan tashqari, eterifikatsiya reaktsiyasining dastlabki bosqichida (<1,0h), gidroksidi tsellyuloza va epoksi qatroni o'rtasidagi heterojen reaktsiya tufayli, payvandlash tezligi past bo'ladi. Cel eterifikatsiya darajasining oshishi bilan u asta-sekin bir hil reaktsiyaga aylanadi, shuning uchun reaktsiya faollik keskin oshdi va payvandlash tezligi oshdi.

2.4 Cel payvandlash tezligi va eruvchanligi o'rtasidagi bog'liqlik

Tajribalar shuni ko'rsatdiki, epoksi qatronini gidroksidi tsellyuloza bilan payvand qilgandan so'ng, mahsulotning yopishqoqligi, yopishqoqligi, suvga chidamliligi va termal barqarorlik kabi jismoniy xususiyatlar sezilarli darajada yaxshilanishi mumkin. Eruvchanlik testi Cel payvandlash darajasi <40% bo'lgan mahsulot quyi spirt-ester, alkid qatroni, poliakril kislota qatroni, akril pimarik kislota va boshqa qatronlarda eritilishi mumkin. Cel-Ep qatroni aniq erituvchi ta'sirga ega.

Qoplama plyonkasi sinovi bilan birlashganda, payvandlash tezligi 32% ~ 42% bo'lgan aralashmalar odatda yaxshi muvofiqlikka ega va payvandlash tezligi <30% bo'lgan aralashmalar yomon moslik va qoplama plyonkasining past porloqligiga ega; payvandlash darajasi 42% dan yuqori, qoplama plyonkasining qaynoq suvga chidamliligi, spirtli ichimliklarga chidamliligi va polar organik erituvchiga chidamliligi kamayadi. Materialning muvofiqligi va qoplama ishlashini yaxshilash uchun muallif CAB ni 1-jadvaldagi formulaga muvofiq Cel-Ep va CAB ning birgalikda mavjudligini rag'batlantirish uchun qo'shimcha eritish va o'zgartirish uchun qo'shdi. Aralash taxminan bir hil tizim hosil qiladi. Aralashmaning kompozitsion interfeysi qalinligi juda nozik bo'lib, nano-hujayralar holatida bo'lishga harakat qiladi.

2.5 Cel o'rtasidagi munosabat—Ep/CAB aralashtirish nisbati va jismoniy xususiyatlari

CAB bilan aralashtirish uchun Cel-Ep dan foydalangan holda, qoplama sinovi natijalari tsellyuloza asetat materialning qoplama xususiyatlarini, ayniqsa quritish tezligini sezilarli darajada yaxshilashi mumkinligini ko'rsatadi. Cel-Ep ning sof komponentini xona haroratida quritish qiyin. CAB qo'shgandan so'ng, ikkita material aniq bir-birini to'ldiruvchi xususiyatlarga ega.

2.6 FTIR spektrini aniqlash

3. Xulosa

(1) Paxta tsellyulozasi 80 gacha shishishi mumkin°C > 18% konsentrlangan ishqor va bir qator qo'shimchalar bilan reaksiya haroratini oshiring, reaktsiya vaqtini uzaytiring, to'liq gidrolizlanmaguncha shish va parchalanish darajasini oshiring.

(2) Eterifikatsiya reaktsiyasi, Cel-Ep molyar ozuqa nisbati 2, reaktsiya harorati 100°C, vaqt 5 soat, katalizator dozasi 1% va eterifikatsiya payvandlash tezligi 32% ~ 42% ga yetishi mumkin.

(3) Aralash modifikatsiyasi, Cel-Ep: CAB = 3: 2 molyar nisbati bo'lsa, sintez qilingan mahsulotning ishlashi yaxshi, ammo sof Cel-Ep qoplama sifatida ishlatilishi mumkin emas, faqat yopishtiruvchi sifatida.