ВВЕДЕНИЕ 6
1 Обзор литературных данных 8
1.1 Модифицирование целлюлозы формальдегидом и реагентами на его основе 8
1.2 Изоцианатная модификация целлюлозы 12
1.3 Композиционные полимерные материалы на основе полиуретанов и целлюлозы 15
2 Обсуждение результатов 18
2.1 Исходные вещества и материалы 18
2.2 Изоцианатная модификация целлюлозы с помощью тримера
гексаметилендиизоцианата 19
2.3 Изоцианатная модификация целлюлозы в присутствии
касторового масла, октадециламина и синтанола 25
2.4 Изоцианатная модификация эфиров целлюлозы 28
3 Экспериментальная часть 32
3.1 Изоцианатной модификация целлюлозы (общая методика) 33
3.2 Изоцианатная модификация целлюлозы с октадециламином 33
3.3 Изоцианатная модификация целлюлозы с касторовым маслом .... 33
3.4 Изоцианатная модификация целлюлозы с синтанолом 34
3.5 Изоцианатная модификация эфиров целлюлозы 34
3.6 Определение вязкости водных растворов эфиров целлюлозы и их
модифицированных производных 34
3.7 Получение полимера на основе бумаги и изоцианата 35
3.8 Методика проведения механического испытания полимера на разрыв 35
ВЫВОДЫ 37
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 38
Приложения 42
Целлюлоза является одним из основных компонентов оболочки всех растительных клеток и является важнейшим природным полимером, имеющим практически неограниченную сырьевую базу. Дополнительные возможности применения целлюлозных материалов возникают благодаря её химической модификации различными реагентами, см. обзор [1].
Строение целлюлозы, морфология и структура её волокон описаны в монографиях [2-3]. В чистом виде целлюлоза находится в твердом состоянии в виде белых гибких волокон длиною от 1-2 до 10-15 мм. На практике имеют дело с большим числом, т. е. ансамблем, таких волокон. Отдельное волокно целлюлозы состоит, в свою очередь, из многих связанных между собой межмолекулярными водородными связями линейных молекул полимера ангидро-0-0-глюкозы, имеющих в большую длину (степень полимеризации более 12000). При длине отдельно взятого глюкопиранозного фрагмента около 5 А общая длина таких макромолекул составляет 6 мкм, что достаточно велико, чтобы видеть их в световой микроскоп. Однако они являются невидимыми ввиду своей малой толщины, для которой разрешающая способность микроскопа недостаточна. Если рассматривать волокно с помощью оптического микроскопа, то можно заметить, что стенки волокна не являются однородными, а состоят из слоев нитеобразных элементов (фибрилл). Слоистость и фибриллярное строение волокна целлюлозы лучше всего наблюдаются после «мокрого» размола. Так, если подвергнуть целлюлозу набуханию в воде, а затем механическому размолу, то наблюдается в основном продольное расщепление волокон на нитевидные пучки, т. е. явно выраженное фибриллирование. Если целлюлоза не набухла, то механический размол (в неводных средах) приводит не к фибриллированию, а только к хрупкому разрушению волокна. То, что набухшая целлюлоза распадается на пучки при размоле, говорит о неравноценности связей внутри волокна, о его макро- и
микрогетерогенности. Набухание - процесс, приводящий разрушению слабых связей, к выявлению скрытой гетерогенности системы. В то же время набухание увеличивает пластичность целлюлозного волокна в целом, так как ослабляет внутри него межмолекулярное взаимодействие.
Целлюлоза и её простые и сложные эфиры широко используются в различных отраслях промышленности. Так из целлюлозы получают искусственные волокна (вискозный, ацетатный, медно-аммиачный шёлк, искусственный мех). Хлопок, состоящий большей частью из целлюлозы (до
99,5 %), идёт на изготовление тканей. Древесная целлюлоза используется для производства бумаги, пластмасс, кино- и фотоплёнок, лаков, бездымного пороха и т. д. [2].
Целью нашей работы явилось исследование химической модификации целлюлозы и некоторых её производных коммерческим изоцианатом на основе тримера гексаметилендиизоцианата (Desmodur N 3390) с целью получения новых гибридных полимеров.
1 Исследована изоцианатная модификация целлюлозы и эфиров целлюлозы с помощью тримера гексаметилендиизоцианата. Химическое взаимодействие гидроксильных групп целлюлозы и изоцианата подтверждено с помощью ИК и ЯМР 13С (CPMAS) спектроскопии.
2 Исследована изоцианатная модификация целлюлозы с применением дополнительных реагентов: касторового масла, октадециламина и синтанола. Вовлечение данных веществ в химическое взаимодействие с целлюлозой и изоцианатом подтверждено с помощью ИК и ЯМР 13С (CPMAS) спектроскопии.
3 Методом определения контактного угла смачивания исследованы гидрофобные свойства полученных материалов. Показано, что наибольшей гидрофобностью обладают продукты модификации целлюлозы изоцианатом и октадециламином.
4 Исследовано влияние изоцианатной модификации эфиров целлюлозы на их способность образовывать высоковязкие дисперсионные системы. Показано, что при небольшой степени модификации наблюдается увеличение вязкости водных растворов без значительного снижения растворимости, а при большей степени сшивания происходит снижение растворимости в воде и как следствие уменьшение вязкости раствора.
