纤维素和淀粉衍生物的基本性能有哪些?
化学结构:纤维素是一种碳水化合物,可在所有的有机物中形成一种结构。纤维素是通过从木材中洗去木素和胶质而提取的。棉花的种子纤维几乎以纯态提供 了纤维素。棉短绒通过被作为塑料工业的原材料。通过对纤维素的醚化作用或酯化作用,生成纤维素的衍生物。在这些工艺中环体系(葡萄糖残留物)中相当于三个OH基团可能会反应,如图1所示。
一般通过加入增塑剂改进性能。通过酯化作用可生成CA,其中,用冰醋酸、乙酸酐、硫酸或氯化锌作为催化剂,通常用二氯甲烷作为溶剂。在后续的步骤中,醋酯的含量可在44%-61%之间调节,因此可生产出低黏到高黏产品。
对于CTA,葡萄糖残留物的三个OH基团之一可用酯酸进行酯化。用丙酸对纤维素进行酯化可形成CAP。除了55%-62%丙酸,它还含有3%-8%醋酯。除了CA,对于CAB,纤维素也可以用丁酸进行酯化。醋酯含量在19%-30%之间,丁酸含量在43%-47%。CN常常被错误地称为硝化纤维,它通过用硫酸和硝酸的混合物转化纤维素制成,氮含量在10.6%,最大可到16%。MC可通过用氯甲烷转化葡萄糖残留物可能存在的三个OH基团中的1.3-1.5制成。这里开始的材料是碱纤维素,它是通过在18%苛性钠中浸渍纤维素制成。对于CMC,碱纤维素可用一氯醋酯的钠盐转化而成,对于每10个葡萄糖单位,可含6-10个羟甲基基团。乙氧基纤维素可通过用亚乙基氧转化纤维素制成。
CH(水合纤维素)可通过在苛性钠中纤维素分子内的膨胀生成。这仅延长分子链上分子间的距离,没有化学变化发生。PSAC(聚糖)通过采用10%湿度和100-150℃的温度,淀粉可变形形成一种可生物降解材料。在共混挤出机中,120-220℃下,添加一种膨胀剂或塑化剂,可制造出热塑性淀粉材料的零件。PHA(多羟基碱)是基于糖类,并用微生物发酵制成。
加工:普通酯纤维素可像其他任何一种热塑性材料那样加工。它们的流动性能良好,并可适用于点浇铸。加工设备必须能很好地排气,以避免增塑剂沉淀。需要在60-90℃下预干燥约3h,或在快速干燥机中约1.5h。对于注射成型,含水量应该低于0.15%,对于挤出成型,它应该低于0.05%。增塑剂蒸汽必须被排出。用于注射成型的熔体温度范围为180-230℃,模温为40-80℃,对于较低增塑剂含量和较硬的制品,应该选用较高的温度。膜和片材可用平片口模挤出。冷却辊可被用于厚度小于0.8mm的流延膜的制造。通过在50-100μm铝膜上挤出覆盖CAB可生产出汽车装饰贴面。CAB粉料和CAP粉料可被用于旋转模塑和金属的浸渍涂覆。可适用的加工方法有机加工、抛光、焊接、用胶水或用基于PUR或EP树脂的双组分黏合剂的黏结、涂覆、印刷、金属化。
性能、应用:醋酸酯纤维素随着醋酸酯含量的增加,CA的黏度也在增加:近似于44%-48%低黏性,应用在纺织产品、印刷油墨;近似于52%-56%中黏性,应用于模塑材料牌号、涂料、黏合剂;56%-61%高黏性,应用在不燃性胶片、电绝缘膜。为了能够热塑性加工,15%-20%质量的增塑剂可被加入到树脂中:邻苯二甲酸二甲酯、邻苯二甲酸二乙酯、邻苯二甲酸二甲氧基乙酯、以及三氯乙磷酸与邻苯二甲酸二甲酯或邻苯二甲酸二乙酯组合使用,和仅与这些酞酸二丁酸、对苯二甲酸异丙酯和邻苯二甲酸二异辛酯组合。依据类型和增塑剂的用量,CA的性能可在一个很宽的范围内变化,如图2和图3所示。
随着增塑剂含量的增加,热变形点降低,熔体流动速率以及在机载荷下的蠕变倾向在增大。这些制品非常适用于工具把手,因为它们可减轻金属表面涂层因收缩引起的应力。CA是全透明的,并可被染成亮色和深色。由于抗静电的水含量,它可防漏电起痕。CA可耐脂肪、油、矿物油、脂肪烃;依据组分可耐燃油、苯、氯代烃和醚。耐碱和酸的能力较低。CA没有永久地耐侯性。因为应力的释放,CA对应力开裂不敏感。



