Əvəzedicilərin və molekulyar çəkinin qeyri-ionik sellüloz efirinin səth xüsusiyyətlərinə təsiri

Washburn-un hopdurma nəzəriyyəsinə (Penetration Theory) və van Oss-Good-Chaudhury-nin birləşmə nəzəriyyəsinə (Birləşmə nəzəriyyəsi) və sütunlu fitil texnologiyasının tətbiqinə (Column Wicking Technique) uyğun olaraq, metilselüloz kimi bir neçə qeyri-ion selüloz efirləri. sellüloza, hidroksipropil sellüloza və hidroksipropil metilselüloza sınaqdan keçirilmişdir. Bu selüloz efirlərinin müxtəlif əvəzediciləri, əvəzlənmə dərəcələri və molekulyar çəkiləri səbəbindən onların səth enerjiləri və komponentləri əhəmiyyətli dərəcədə fərqlidir. Məlumatlar göstərir ki, qeyri-ion sellüloza efirinin Lyuis əsası Lyuis turşusundan böyükdür və səthin sərbəst enerjisinin əsas komponenti Lifşits-van der Vaals qüvvəsidir. Hidroksipropilin səth enerjisi və tərkibi hidroksimetildən daha böyükdür. Eyni əvəzedicinin və əvəzetmə dərəcəsinin müddəasına əsasən, hidroksipropil selülozun səthi sərbəst enerjisi molekulyar çəkiyə mütənasibdir; hidroksipropil metilselülozun səthi sərbəst enerjisi isə əvəzetmə dərəcəsi ilə mütənasib və molekulyar çəki ilə tərs mütənasibdir. Təcrübə həmçinin müəyyən etdi ki, qeyri-ionlu sellüloza efirində olan əvəzedici hidroksipropil və hidroksipropilmetilin səth enerjisi sellülozanın səth enerjisindən böyük görünür və təcrübə sübut edir ki, sınaqdan keçirilmiş sellülozun səth enerjisi və onun tərkibi Verilənlər ədəbiyyata uyğundur.

Açar sözlər: qeyri-ionik selüloz efirləri; əvəzedicilər və əvəzetmə dərəcələri; molekulyar çəki; səth xüsusiyyətləri; fitil texnologiyası

Sellüloza efiri selüloz törəmələrinin böyük bir kateqoriyası olub, efir əvəzedicilərinin kimyəvi quruluşuna görə anion, katyonik və qeyri-ionik efirlərə bölünə bilər. Selüloz efiri də polimer kimyasında tədqiq edilən və istehsal edilən ən erkən məhsullardan biridir. İndiyədək sellüloz efirindən tibb, gigiyena, kosmetika və qida sənayesində geniş istifadə olunur.

Hidroksimetilselüloz, hidroksipropilselüloz və hidroksipropilmetilselüloz kimi sellüloz efirləri sənaye üsulu ilə istehsal olunsa da, onların bir çox xassələri öyrənilsə də, onların səth enerjisi, turşu Qələvi-reaktivlik xassələri indiyədək bildirilməmişdir. Bu məhsulların əksəriyyəti maye mühitdə istifadə edildiyindən və səth xüsusiyyətləri, xüsusilə turşu-qələvi reaksiya xüsusiyyətləri, onların istifadəsinə təsir göstərə biləcəyi üçün, bu kommersiya selüloz efirinin səthi kimyəvi xüsusiyyətlərini öyrənmək və anlamaq çox lazımdır.

Sellüloza törəmələrinin nümunələrinin hazırlanma şəraitinin dəyişməsi ilə dəyişdirilməsinin çox asan olduğunu nəzərə alaraq, bu işdə onların səth enerjisini xarakterizə etmək üçün nümunə kimi kommersiya məhsullarından istifadə edilir və bunun əsasında belə məhsulların əvəzedicilərinin və molekulyar çəkilərinin səthə təsiri göstərilir. xassələri öyrənilir.

1. Eksperimental hissə

1.1 Xammal

Təcrübədə istifadə olunan qeyri-ion sellüloz efiri məhsuludurKIMA CHEMICAL CO.,LTD,. Nümunələr sınaqdan əvvəl heç bir müalicəyə məruz qalmayıb.

Sellüloza törəmələrinin selülozdan hazırlandığını nəzərə alsaq, iki struktur yaxındır və sellülozun səthi xüsusiyyətləri ədəbiyyatda bildirilmişdir, ona görə də bu işdə standart nümunə kimi sellüloza istifadə edilmişdir. İstifadə olunan sellüloza nümunəsi kod adı C8002 idi və ondan alınıbKIMA, CN. Nümunə sınaq zamanı heç bir müalicəyə məruz qalmayıb.

Təcrübədə istifadə olunan reagentlər bunlardır: etan, diiodometan, deionlaşdırılmış su, formamid, toluol, xloroform. Ticarətdə mövcud olan su istisna olmaqla, bütün mayelər analitik cəhətdən təmiz məhsullar idi.

1.2 Eksperimental üsul

Bu eksperimentdə sütunu ötürmə texnikası qəbul edildi və sütun borusu kimi daxili diametri 3 mm olan standart pipetin bir hissəsi (təxminən 10 sm) kəsildi. Sütun borusuna hər dəfə 200 mq toz halında nümunə qoyun, sonra onu bərabər hala gətirmək üçün silkələyin və mayenin kortəbii adsorbsiya edilməsi üçün daxili diametri təxminən 3 sm olan şüşə qabın dibinə şaquli şəkildə qoyun. Yoxlanılacaq mayedən 1 ml çəkin və onu şüşə qaba qoyun və eyni zamanda immersiya müddətini t və daldırma məsafəsi X qeyd edin. Bütün təcrübələr otaq temperaturunda aparılmışdır (25±1°C). Hər bir məlumat üç təkrar təcrübənin ortasıdır.

1.3 Eksperimental məlumatların hesablanması

Toz materialların səth enerjisini sınamaq üçün sütun süzmə texnikasının tətbiqi üçün nəzəri əsas Washburn hopdurma tənliyidir (Washburn penetration equation).

1.3.1 Kapilyar effektiv radiusun təyini Ölçülmüş nümunənin Reff

Washburn immersion düsturunu tətbiq edərkən, tam nəmlənməyə nail olmaq üçün şərt cos=1-dir. Bu o deməkdir ki, tam yaş vəziyyətə nail olmaq üçün bərk cismə batırmaq üçün maye seçildikdə, Washburn immersiya düsturunun xüsusi halına uyğun olaraq daldırma məsafəsini və vaxtını sınaqdan keçirərək ölçülmüş nümunənin kapilyar effektiv radius Reffini hesablaya bilərik.

1.3.2 Ölçülmüş nümunə üçün Lifshitz-van der Waals qüvvəsinin hesablanması

Van Oss-Chaudhury-Good'un birləşmə qaydalarına görə, maye və bərk maddələr arasındakı reaksiyalar arasındakı əlaqə.

1.3.3 Ölçülmüş nümunələrin Lyuis turşu-qələvi qüvvəsinin hesablanması

Ümumiyyətlə, bərk maddələrin turşu-qələvi xassələri su və formamidlə hopdurulmuş məlumatlar əsasında qiymətləndirilir. Lakin bu məqalədə biz sellülozanı ölçmək üçün bu cüt qütb mayelərindən istifadə edərkən heç bir problem olmadığını, lakin sellüloz efirinin testində problem olmadığını gördük, çünki su/formamidin qütb məhlul sisteminin sellüloz efirində batırılma hündürlüyü çox aşağıdır. , vaxt qeydini çox çətinləşdirir. Buna görə Chibowsk tərəfindən təqdim edilən toluol/xloroform məhlulu sistemi seçildi. Chibowski-yə görə, toluol/xloroform qütb həlli sistemi də bir seçimdir. Bunun səbəbi bu iki mayenin çox xüsusi turşuluq və qələviliyə malik olmasıdır, məsələn, toluolun Lyuis turşuluğu, xloroformun isə Lyuis qələviliyi yoxdur. Toluol/xloroform məhlulu sistemi tərəfindən əldə edilən məlumatları tövsiyə olunan su/formamid qütb məhlul sisteminə yaxınlaşdırmaq üçün biz eyni zamanda sellülozu sınamaq üçün bu iki qütblü maye sistemindən istifadə edirik və sonra müvafiq genişlənmə və ya daralma əmsallarını əldə edirik. tətbiq etməzdən əvvəl Selüloz efirinin toluol/xloroform ilə hopdurulması nəticəsində əldə edilən məlumatlar su/formamid sistemi üçün əldə edilən nəticələrə yaxındır. Sellüloza efirləri sellülozadan alındığından və ikisi arasında çox oxşar quruluş olduğundan, bu qiymətləndirmə metodu etibarlı ola bilər.

1.3.4 Səthin ümumi sərbəst enerjisinin hesablanması

2. Nəticələr və Müzakirə

2.1 Sellüloza standartı

Sellüloza standart nümunələri üzrə test nəticələrimiz bu məlumatların ədəbiyyatda bildirilənlərlə yaxşı uyğunlaşdığını aşkar etdiyinə görə, sellüloza efirləri üzrə test nəticələrinin də nəzərə alınmalı olduğuna inanmaq əsaslıdır.

2.2 Sellüloza efirinin sınaq nəticələri və müzakirəsi

Sellüloza efirinin sınağı zamanı suyun və formamidin daldırma hündürlüyünün çox aşağı olması səbəbindən daldırma məsafəsini və vaxtını qeyd etmək çox çətindir. Buna görə də, bu məqalə alternativ məhlul kimi toluol/xloroform məhlulu sistemini seçir və su/formamid və toluol/xloroformun sellüloza üzərində sınaq nəticələrinə və iki məhlul sistemi arasında mütənasib əlaqəyə əsaslanaraq selüloz efirinin Lyuis turşuluğunu qiymətləndirir. və qələvi güc.

Standart nümunə kimi sellülozu götürərək, sellüloza efirlərinin bir sıra turşu-qələvi xarakteristikaları verilir. Sellüloza efirinin toluol/xloroform ilə hopdurulmasının nəticəsi birbaşa sınaqdan keçirildiyi üçün inandırıcıdır.

Bu o deməkdir ki, əvəzedicilərin növü və molekulyar çəkisi selüloz efirinin turşu-qələvi xassələrinə və iki əvəzedicinin, hidroksipropil və hidroksipropilmetilin, sellüloza efirinin turşu-qələvi xassələri ilə molekulyar çəkisinə tamamilə əks əlaqəyə təsir göstərir. Amma bu həm də deputatların qarışıq əvəzedicilər olması ilə bağlı ola bilər.

MO43 və K8913-ün əvəzediciləri fərqli olduğundan və eyni molekulyar çəkiyə malik olduğundan, məsələn, birincinin əvəzedicisi hidroksimetil və sonuncunun əvəzedicisi hidroksipropildir, lakin hər ikisinin molekulyar çəkisi 100.000-dir, buna görə də bu, eyni molekulyar çəkiyə malik müqəddimə Şəraitdə hidroksimetil qrupunun S+ və S-ləri hidroksipropil qrupundan kiçik ola bilər. Amma əvəzetmə dərəcəsi də mümkündür, çünki K8913-ün əvəzetmə dərəcəsi təxminən 3.00, MO43-ün isə cəmi 1.90-dır.

K8913 və K9113-ün əvəzetmə dərəcəsi və əvəzediciləri eyni, lakin yalnız molekulyar çəkisi fərqli olduğundan, ikisi arasında müqayisə göstərir ki, hidroksipropil sellülozun S+ molekul çəkisi artdıqca azalır, S- isə əksinə artır. .

Bütün sellüloza efirlərinin və onların komponentlərinin səth enerjisinin sınaq nəticələrinin xülasəsindən belə görünür ki, istər sellüloza, istərsə də sellüloza efiri olsun, onların səth enerjisinin əsas komponenti Lifşits-van der Vaals qüvvəsidir. təxminən 98% ~ 99%. Üstəlik, bu qeyri-ionik selüloz efirlərinin (MO43 istisna olmaqla) Lifşits-van der Waals qüvvələri də sellülozadan daha çox olur, bu da sellülozun eterizasiya prosesinin həm də Lifşits-van der Vaals qüvvələrinin artması prosesi olduğunu göstərir. Və bu artımlar sellüloza efirinin səth enerjisinin sellülozadan daha çox olmasına səbəb olur. Bu fenomen çox maraqlıdır, çünki bu selüloz efirləri səthi aktiv maddələrin istehsalında geniş istifadə olunur. Lakin məlumatlar diqqətəlayiqdir, təkcə ona görə deyil ki, bu təcrübədə sınaqdan keçirilmiş istinad standart nümunəsi haqqında məlumatlar ədəbiyyatda bildirilmiş dəyərlə son dərəcə uyğundur, eyni zamanda istinad standart nümunəsi haqqında məlumatlar ədəbiyyatda bildirilmiş dəyərlə son dərəcə uyğundur. misal: bütün bu sellüloza Efirlərin SAB-ı sellülozadan əhəmiyyətli dərəcədə kiçikdir və bu, onların çox böyük Lyuis əsasları ilə bağlıdır. Eyni əvəzedicinin və əvəzetmə dərəcəsinin müddəasına əsasən, hidroksipropil selülozun səthi sərbəst enerjisi molekulyar çəkiyə mütənasibdir; hidroksipropil metilselülozun səthi sərbəst enerjisi isə əvəzetmə dərəcəsi ilə mütənasib və molekulyar çəki ilə tərs mütənasibdir.

Bundan əlavə, selüloz efirləri sellülozadan daha böyük SLW-yə malik olduğundan, lakin biz artıq bilirik ki, onların dispersiya qabiliyyəti sellülozadan yaxşıdır, ona görə də ilkin olaraq qeyri-ionik sellüloza efirlərini təşkil edən SLW-nin əsas komponentinin London qüvvəsi olması lazım olduğunu hesab etmək olar.

3. Nəticə

Tədqiqatlar göstərmişdir ki, əvəzedicinin növü, əvəzetmə dərəcəsi və molekulyar çəkisi qeyri-ionlu sellüloza efirinin səth enerjisinə və tərkibinə böyük təsir göstərir. Və bu təsirin aşağıdakı qanunauyğunluğu var:

(1) Qeyri-ionlu sellüloza efirinin S+ S-dən kiçikdir.

(2) Qeyri-ionik selüloz efirinin səth enerjisi Lifşits-van der Waals qüvvəsi ilə üstünlük təşkil edir.

(3) Molekulyar çəki və əvəzedicilər qeyri-ion selüloz efirlərinin səth enerjisinə təsir göstərir, lakin bu, əsasən əvəzedicilərin növündən asılıdır.

(4) Eyni əvəzedicinin və əvəzetmə dərəcəsinin şərti altında hidroksipropil selülozun səthinin sərbəst enerjisi molekulyar çəkiyə mütənasibdir; hidroksipropil metilselülozun səthi sərbəst enerjisi isə əvəzetmə dərəcəsi ilə mütənasib və molekulyar çəki ilə tərs mütənasibdir.

(5) Sellülozanın eterizasiya prosesi Lifşits-van der Waals qüvvəsinin artdığı bir prosesdir və eyni zamanda Lyuis turşuluğunun azaldığı və Lyuis qələviliyinin yüksəldiyi bir prosesdir.