RU2137778C1 - Mixed nitrate esters of cellulose with maleate groups as high-molecular backing for adhesive, paintwork, and polymer materials and method of preparation thereof - Google Patents
Mixed nitrate esters of cellulose with maleate groups as high-molecular backing for adhesive, paintwork, and polymer materials and method of preparation thereof Download PDFInfo
- Publication number
- RU2137778C1 RU2137778C1 RU95109214A RU95109214A RU2137778C1 RU 2137778 C1 RU2137778 C1 RU 2137778C1 RU 95109214 A RU95109214 A RU 95109214A RU 95109214 A RU95109214 A RU 95109214A RU 2137778 C1 RU2137778 C1 RU 2137778C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- cellulose
- nitrate
- cellulose nitrate
- maleate
- polymer materials
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Polysaccharides And Polysaccharide Derivatives (AREA)
- Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к новым химическим соединениям, конкретно к смешанным сложным нитрат-малеинатным эфирам целлюлозы общей формулы:
где X = 2 - 2,9; Y = 0 - (3 - X); K + Y = 0,1 - 1; n = 200 - 450.The invention relates to new chemical compounds, specifically to mixed complex nitrate-maleate cellulose ethers of the General formula:
where X = 2 - 2.9; Y = 0 - (3 - X); K + Y = 0.1 - 1; n = 200 - 450.
Указанные соединения, их свойства и способ получения в литературе не описаны. Они могут быть использованы в качестве полимерной основы клеев, лаков, красок. These compounds, their properties and method of preparation are not described in the literature. They can be used as the polymer base of adhesives, varnishes, paints.
Известен способ получения нитратацилатных эфиров целлюлозы действием хлорангидридами карбоновых кислот в присутствии катализатора AlCl3 на нитраты целлюлозы. При этом происходит замещение нитратных групп на ацильные остатки.A known method of producing nitrate acylate cellulose ethers by the action of carboxylic acid chlorides in the presence of an AlCl 3 catalyst on cellulose nitrates. In this case, nitrate groups are replaced by acyl residues.
Нитраты целлюлозы - полупродукт для получения ее ацилатов, - Сб. "Органическая химия и пути развития химических производств в Киргизии", Фрунзе, "Илим", 1976, с. 35 - 37. Сарыбаева О.И., Щелохова Л.С. Р.Ж. Химия, 1977, 14, т. 24. Cellulose nitrates - an intermediate for its acylates, - Sat. "Organic chemistry and the development of chemical industries in Kyrgyzstan", Frunze, Ilim, 1976, p. 35 - 37. Sarybaeva O.I., Schelokhova L.S. R.Zh. Chemistry, 1977, 14, v. 24.
К недостаткам способа следует отнести значительную денитрацию и деструкцию нитратов целлюлозы с содержанием азота 11,4 - 12,8% под действием хлорангидридов карбоновых кислот в присутствии AlCl3 в среде растворителей, применение дорогостоящих реагентов, защита их от воздействия влаги, необходимость регенерации.The disadvantages of the method include significant denitration and destruction of cellulose nitrates with a nitrogen content of 11.4 - 12.8% under the action of carboxylic acid chlorides in the presence of AlCl 3 in solvents, the use of expensive reagents, protecting them from moisture, the need for regeneration.
Более близким аналогом по совокупности существенных признаков у предлагаемого способа является способ получения сложных смешанных азотнокислых эфиров целлюлозы, согласно которому нитрат целлюлозы конденсируют с ангидридом карбоновой кислоты при нагревании и перемешивании в присутствии разбавителя с последующим выделением высаживанием и фильтрацией (SU, а.с. 883058 A, 23.11.81, Б.И. N 43 1981). A closer analogue in terms of the essential features of the proposed method is a method for producing complex mixed nitric acid cellulose esters, according to which cellulose nitrate is condensed with carboxylic anhydride by heating and stirring in the presence of a diluent, followed by isolation by precipitation and filtration (SU, a.s. 883058 A , 11.23.81, B.I. N 43 1981).
Недостаток этого способа - применение значительных количеств дорогостоящих катализаторов - хлоридов сурьмы, олова и титана, необходимость их улова и регенерации. The disadvantage of this method is the use of significant quantities of expensive catalysts - antimony, tin and titanium chlorides, the need for their catch and regeneration.
Задача изобретения - получение из высокоазотных нитратов с содержанием азота 11,4 - 13,5% или нитроцеллюлозных пироксилиновых порохов после окончания срока их служебной пригодности новых веществ - смешанных нитрат-малеинатных эфиров целлюлозы с пониженной горючестью и лучшими пленкообразующими свойствами, пригодными в качестве полимерной основы клеев, лаков, красок, полимерных материалов и упрощение технологического процесса. The objective of the invention is to obtain from high nitrogen nitrates with a nitrogen content of 11.4 - 13.5% or nitrocellulose pyroxylin gunpowders after the expiration of their service life of new substances - mixed nitrate-maleate cellulose ethers with reduced flammability and better film-forming properties, suitable as a polymer base glues, varnishes, paints, polymeric materials and the simplification of the process.
Задача решается тем, что нитрат целлюлозы, в том числе нитроцеллюлозные пороха обрабатывают малеиновым ангидридом в среде протонных и апротонных растворителей или их смесях при температуре от 50 до 110oC при интенсивном перемешивании и выделении высаживанием.The problem is solved in that the cellulose nitrate, including nitrocellulose powder, is treated with maleic anhydride in the medium of protic and aprotic solvents or their mixtures at a temperature of from 50 to 110 o C with vigorous stirring and isolation by planting.
Реакция протекает по схеме
Новизна способа состоит в том, что НЦ в растворе с концентрацией 5 - 40% или нитратцеллюлозный порох в растворителе смешивают с малеиновым ангидридом при интенсивном перемешивании при температуре 50 - 110oC в течение 1 - 6 часов. При температуре менее 50oC реакция взаимодействия протекает медленно, увеличение температуры выше 110oC приводит к осмолению реакционной массы. В качестве ангидрида карбоновой кислоты в реакции используют малеиновый ангидрид. В качестве реагента, содержащего нитраты целлюлозы, применяют нитратцеллюлозный порох.The reaction proceeds according to the scheme.
The novelty of the method lies in the fact that SCs in a solution with a concentration of 5-40% or cellulose nitrate powder in a solvent are mixed with maleic anhydride with vigorous stirring at a temperature of 50-110 ° C for 1-6 hours. At temperatures less than 50 o C the reaction proceeds slowly, an increase in temperature above 110 o C leads to the resinification of the reaction mass. Maleic anhydride is used as the carboxylic acid anhydride in the reaction. Cellulose nitrate powder is used as a reagent containing cellulose nitrates.
При выдержке более 6 часов снижается выход конечного продукта. Количество малеинового ангидрида рассчитывают исходя из соотношения 0,5 - 2 моль ангидрида на каждую нитратную группу. When holding for more than 6 hours, the yield of the final product is reduced. The amount of maleic anhydride is calculated based on a ratio of 0.5 to 2 mol of anhydride per nitrate group.
Реакцию предпочтительно проводить в ацетоне, который позволяет автоматически регулировать температуру и упрощает выделение готового продукта. The reaction is preferably carried out in acetone, which allows you to automatically adjust the temperature and simplifies the selection of the finished product.
На качество готового продукта оказывает влияние способ выделения его из реакционной массы. The quality of the finished product is influenced by the way it is isolated from the reaction mass.
С целью получения сыпучего мало электризующегося продукта выделение продукта из реакционной массы производят медленной дозировкой воды с температурой 55 - 60oC в реакционную массу с такой же температурой с последующей фильтрацией и промывкой дистиллированной водой и сушкой.In order to obtain a loose, low-electrifying product, the product is isolated from the reaction mass by a slow dosage of water with a temperature of 55-60 ° C into the reaction mass with the same temperature, followed by filtration and washing with distilled water and drying.
При изменении условий высаживания продукта из реакционной массы (например, дозировкой холодной воды) получается неоднородный порошок с чешуйками, который имеет плохую сыпучесть и сильно электризуется. When changing the conditions for precipitation of the product from the reaction mass (for example, a dosage of cold water), an inhomogeneous powder with flakes is obtained, which has poor flowability and is highly electrified.
Если реакционную массу выливают в холодную воду, то получается волокнистый легко комкующийся материал, который трудно отмывается, а после сушки сильно электризуется. В зависимости от растворителя модуль высаживания составляет 2 - 4. If the reaction mass is poured into cold water, then a fibrous, easily clumping material is obtained, which is difficult to wash off, and is strongly electrified after drying. Depending on the solvent, the planting module is 2 to 4.
Пример получения сложного смешанного нитрат-малеинатного эфира целлюлозы. An example of obtaining a complex mixed nitrate-maleate cellulose ether.
В реакторе, снабженном термометром, мешалкой и обратным холодильником, смешивают 20 г НЦ или пироксилинового пороха и 18,2 г малеинового ангидрида при температуре 55 - 60oC в 500 мл воды растворителя (например, ацетона) при интенсивном перемешивании. Затем реакционная масса выдерживается в течение 1 - 6 часов при такой же температуре. После окончания выдержки в реактор медленно дозируют 1000 мл воды с температурой 50 - 60oC, поддерживая температуру реакционной массы при 55 - 60oC. Затем производят высаживание. После высаживания реакционную массу охлаждают до 20oC, фильтруют, промывают водой до нейтральной реакции среды, провяливают на воздухе, сушат и анализируют на содержание азота и степень полимеризации.In a reactor equipped with a thermometer, stirrer and reflux condenser, 20 g of SC or pyroxylin powder and 18.2 g of maleic anhydride are mixed at a temperature of 55-60 ° C in 500 ml of solvent water (e.g. acetone) with vigorous stirring. Then the reaction mass is kept for 1-6 hours at the same temperature. After exposure to the reactor, 1000 ml of water with a temperature of 50-60 ° C is slowly dosed, maintaining the temperature of the reaction mixture at 55-60 ° C. Then planting is performed. After precipitation, the reaction mass is cooled to 20 o C, filtered, washed with water until a neutral reaction of the medium, dried in air, dried and analyzed for nitrogen content and degree of polymerization.
Выделенный с выходом 70 - 98% смешенный нитрат - малеинатный эфир целлюлозы представляет собой порошок от белого (из НЦ) до желтого цвета (из пороха). Mixed nitrate - cellulose maleate ester isolated in 70 - 98% yield is a powder from white (from SC) to yellow (from gunpowder).
Примечание:
Способ 1 - загрузка малеинового ангидрида в виде порошка, сода загружается в виде порошка после загрузки малеинового ангидрида в раствор НЦ.Note:
Method 1 - loading maleic anhydride in powder form, soda is loaded in powder form after loading maleic anhydride in a solution of SC.
Способ 2 - загрузка раствора малеинового ангидрида в раствор НЦ или пороха. Method 2 - loading a solution of maleic anhydride in a solution of SC or gunpowder.
Способ 3 - загрузка раствора НЦ или пороха в раствор малеинового ангидрида. Method 3 - loading a solution of SC or gunpowder in a solution of maleic anhydride.
Условия получения и свойства нитрат-малеинатных эфиров целлюлозы приведены в табл. 1 и 2. The conditions for obtaining and properties of nitrate-maleate cellulose ethers are given in table. 1 and 2.
Из данных таблиц следует, что на выход и степень замещения по ацилирующему агенту влияет соотношение и порядок загрузки реагентов, время и температура реакции, наличие добавок (NaHCO3, HClO4) в реакционной массе. Так, в присутствии NaHCO3 уменьшается выход продукта и снижается степень замещения.From these tables it follows that the ratio and order of loading of reagents, the time and temperature of the reaction, the presence of additives (NaHCO 3 , HClO 4 ) in the reaction mass affect the yield and degree of substitution of the acylating agent. So, in the presence of NaHCO 3 the yield of the product decreases and the degree of substitution decreases.
В случае ведения реакции в водном ацетоне сильно падает степень полимеризации и растет неоднородность продукта. In the case of conducting the reaction in aqueous acetone, the degree of polymerization greatly decreases and product heterogeneity increases.
Порядок загрузки, время реакции и интенсивность перемешивания сильно влияют на качество и выход продукта. The loading order, reaction time and mixing intensity strongly affect the quality and yield of the product.
В случае загрузки раствора НЦ в раствор малеинового ангидрида получена наиболее высокая степень замещения (опыты N 4, 5, 6). При увеличении длительности процесса до 8 часов снижается выход продукта, поэтому оптимальное время реакции лежит в пределах 1 - 4 часа. In the case of loading the NC solution into the maleic anhydride solution, the highest degree of substitution was obtained (
Содержание азота в образцах определяли безртутным способом путем воздействия концентрированной серной кислоты и количественным определением выделившейся азотной кислоты по реакции с сернокислым закисным железом. The nitrogen content in the samples was determined by the mercury-free method by exposure to concentrated sulfuric acid and quantitative determination of the released nitric acid by reaction with ferrous sulfate.
Содержание ацильных групп рассчитывали по содержанию азота и определяли титрованием. Степень полимеризации определяли по данным вискозиметрии разбавленных растворов на вискозиметре ВПЖ-1. The content of acyl groups was calculated by the nitrogen content and determined by titration. The degree of polymerization was determined according to the viscometry of dilute solutions on a VPZh-1 viscometer.
Полученный нитрат - малеинатный эфир целлюлозы содержит меньше азота, поэтому имеет меньшую горючесть и меньшую скорость горения. The resulting nitrate - cellulose maleate ester contains less nitrogen, therefore, has less combustibility and a lower burning rate.
Таким образом, приведенные в таблице данные подтверждают, что нитрат целлюлозы или пироксилиновый порох реагируют с малеиновым ангидридом в растворителе с образованием сложных смешанных нитрат-малеиновых эфиров целлюлозы с выходом 70 - 93%. Реакция идет как в присутствии катализаторов (сода, хлорная кислота), так и без них, (п.п. 1 - 6 табл. 1). Thus, the data in the table confirm that cellulose nitrate or pyroxylin powder reacts with maleic anhydride in a solvent to form mixed nitrate-maleic cellulose esters with a yield of 70 - 93%. The reaction proceeds both in the presence of catalysts (soda, perchloric acid), and without them (pp. 1–6 of table 1).
Предлагаемый способ получения более прост, так как не требует применения дорогостоящих хлорангидридов, катализатора AlCl3, его регенерации и защиты реакционной массы от влаги.The proposed method of obtaining more simple, since it does not require the use of expensive chlorides, catalyst AlCl 3 , its regeneration and protection of the reaction mass from moisture.
Полученный нитрат - малеинатный эфир целлюлозы (НМЦ) испытывали для определения содержания и прочностных свойств, горючести и влагопоглощения. С этой целью получали 15%-ный раствор в ацетоне. Раствор образовался через 24 часа, в то время как исходный образец НЦ с содержанием азота 15% образует раствор в ацетоне через 10 - 14 суток. Затем кистью наносили полученный лак на пластины из дерева (фанеры) и склеивали 2 пластины "внахлест" на площади склеивания - 2 см2, а также наносили последовательно 4 слоя лака на деревянный гладкий брусок и следили за скоростью высыхания, качеством образуемого покрытия и временем полного высыхания. После этого производили испытания по определению адгезионной прочности клея к дереву (фанера) путем сдвига одной пластины относительно другой на разрывной машине РМИ - 0,05 - 0,1 с электронным силоизмерителем. Показано, что удельная нагрузка, вызывающая разрушение при адгезионном отрыве при использовании клея с НМЦ, составила 198 Н/см2, а из исходной НЦ она составила 170,6 Н/см2.The obtained nitrate - maleate cellulose ether (NMC) was tested to determine the content and strength properties, combustibility and moisture absorption. For this purpose, a 15% solution in acetone was obtained. The solution formed after 24 hours, while the initial SC sample with a nitrogen content of 15% forms a solution in acetone after 10-14 days. Then, the obtained varnish was applied with a brush to wood (plywood) plates and 2 overlap plates were glued together on a gluing area of 2 cm 2 , and 4 layers of varnish were applied sequentially onto a smooth wooden block and the drying speed, quality of the coating formed and time to complete were monitored drying out. After that, tests were carried out to determine the adhesive strength of the glue to the tree (plywood) by shifting one plate relative to another on a tensile testing machine RMI - 0.05 - 0.1 with an electronic force meter. It was shown that the specific load causing failure upon adhesion separation using glue with NMC was 198 N / cm 2 , and from the initial NC it was 170.6 N / cm 2 .
Следовательно, предложенный продукт может быть использован в качестве полимерной основы клеев с повышенной адгезией как в индивидуальном виде, так и в смеси с НЦ. Therefore, the proposed product can be used as the polymer base of adhesives with enhanced adhesion both individually and in a mixture with SC.
Показано также весовым методом меньшее влагопоглощение у НМЦ-лака при выдержке пленки из него в водной среде в течение 24 часов, чем у лака из НЦ. При этом содержание поглощенной влаги в слое НМЦ составило 0,1% от его массы в сухом виде, а у пленки из НЦ той же исходной концентрации раствора оно составило 0,9%. It was also shown by the gravimetric method that less moisture absorption in NMC-lacquer when holding the film from it in an aqueous medium for 24 hours than in varnish from NC. In this case, the moisture content in the NMC layer was 0.1% of its mass in dry form, and it was 0.9% for the film from the NC with the same initial concentration of the solution.
Горючесть такой же по толщине пленки на основе НЦ с содержанием азота 12,5% составила 8 мм/с. Flammability of the same thickness in a film based on SC with a nitrogen content of 12.5% was 8 mm / s.
Таким образом, высокомолекулярное соединение нитрат-малеинат целлюлозы пригодно для применения в качестве полимерной основы клеев, лаков и красок, полимерных материалов. Оно обладает меньшей горючестью и влагопоглощением, повышенной адгезией к твердым поверхностям. Thus, the high molecular weight cellulose nitrate-maleate compound is suitable for use as a polymer base for adhesives, varnishes and paints, polymeric materials. It has less flammability and moisture absorption, increased adhesion to solid surfaces.
Claims (4)
где X=2,0-2,9; y=0 -/3-Х/; k+y = 0,1-1; n= 200-450,
в качестве высокомолекулярной основы клеевых, лакокрасочных полимерных материалов с пониженной горючестью, повышенной адгезионной прочностью и меньшим влагопоглощением.1. Complex mixed cellulose nitrate esters with maleate groups of the General formula
where X = 2.0-2.9; y = 0 - / 3-X /; k + y = 0.1-1; n = 200-450,
as a high-molecular base adhesive, paint and varnish polymer materials with reduced flammability, increased adhesive strength and less moisture absorption.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU95109214A RU2137778C1 (en) | 1995-06-01 | 1995-06-01 | Mixed nitrate esters of cellulose with maleate groups as high-molecular backing for adhesive, paintwork, and polymer materials and method of preparation thereof |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU95109214A RU2137778C1 (en) | 1995-06-01 | 1995-06-01 | Mixed nitrate esters of cellulose with maleate groups as high-molecular backing for adhesive, paintwork, and polymer materials and method of preparation thereof |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU95109214A RU95109214A (en) | 1997-04-20 |
RU2137778C1 true RU2137778C1 (en) | 1999-09-20 |
Family
ID=20168499
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU95109214A RU2137778C1 (en) | 1995-06-01 | 1995-06-01 | Mixed nitrate esters of cellulose with maleate groups as high-molecular backing for adhesive, paintwork, and polymer materials and method of preparation thereof |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2137778C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2006058625A2 (en) * | 2004-12-03 | 2006-06-08 | Wolff Cellulosics Gmbh & Co. Kg | Anionic cellulose nitrate derivatives and aqueous dispersions thereof |
-
1995
- 1995-06-01 RU RU95109214A patent/RU2137778C1/en active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Сарыбаева О.И. и др. Нитраты целлюлозы - полупродукт для получения ее ацилатов. Сб.: Органическая химия и пути развития химических производств в Киргизии. Фрунзе: Илим, 1976, с.35-37. Ушаков С.Н. Эфиры целлюлозы и плстические массы на их основе. Л.-М.: ГНТИХЛ, 1941, с.288-293. * |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2006058625A2 (en) * | 2004-12-03 | 2006-06-08 | Wolff Cellulosics Gmbh & Co. Kg | Anionic cellulose nitrate derivatives and aqueous dispersions thereof |
WO2006058625A3 (en) * | 2004-12-03 | 2006-09-08 | Wolff Cellulosics Gmbh & Co Kg | Anionic cellulose nitrate derivatives and aqueous dispersions thereof |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU95109214A (en) | 1997-04-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Percival et al. | Molecular imprinted polymer coated QCM for the detection of nandrolone | |
US4933410A (en) | Covalent attachment of macromolecules on substrate surfaces | |
Chang et al. | Molecularly imprinted polymer-based chemiluminescence array sensor for the detection of proline | |
Preininger et al. | Drying activity of oxovanadium (IV) 2-ethylhexanoate in solvent-borne alkyd paints | |
Uehara et al. | Effect of corona discharge treatment on cellulose prepared from beech wood | |
Samal et al. | Effect of chemical modifications on FTIR spectra. II. Physicochemical behavior of pineapple leaf fiber (PALF) | |
Kaur et al. | Hydroxyethyl sulfone based reactive coalescing agents for low-VOC waterborne coatings | |
RU2137778C1 (en) | Mixed nitrate esters of cellulose with maleate groups as high-molecular backing for adhesive, paintwork, and polymer materials and method of preparation thereof | |
Akhmedov et al. | The method of producing hydrophobic organosilicon polymers based on hydrolyzed polyacrylonitrile | |
CN111139064B (en) | Carbon nano fluorescent material suitable for seawater medium and preparation method and application thereof | |
Amin et al. | Synthesis and characterization molecularly imprinted polymers for analysis of dimethylamylamine using acrylamide as monomer functional | |
SU1718072A1 (en) | Method of determination of water content | |
WEISS | The nature of the reaction between orcein and elastin | |
RU2170235C2 (en) | Mixed cellulose nitrates with phthalate groups as polymer basis for glues, paints, coatings, solid rocket fuels, and method of preparation thereof | |
CN100400577C (en) | Organophosphate polypropylene nucleation agent and its preparation method | |
US4115146A (en) | Process for the depolymerization of starch by irraciation and products so obtained | |
JP3828427B2 (en) | Reagent for measuring formaldehyde and method for measuring formaldehyde using the same | |
Subramanian et al. | Surface modification of wood using nitric acid | |
US3045006A (en) | Preparation of cellulose derivatives | |
JP4581571B2 (en) | Quantitative method for measuring the amount of maleimidyl groups in particles | |
Moreno-Bondi et al. | Molecularly imprinted polymers as selective recognition elements for optical sensors based on fluorescent measurements | |
Kornbau et al. | Quantitative analysis of a moisture-cure polyurethane coating by gel-permeation chromatography | |
Patel et al. | Novel surface coating system based on maleated shellac | |
SU1719985A1 (en) | Method of manufacturing polyethyleneterephthalate film indicator ribbons | |
US3974139A (en) | Diethylaminohydroxypropyl cellulose I or II and a method for preparing same |