Hidroksietilselüloz efirinin sintezi və reoloji xassələri

Öz-özünə hazırlanmış qələvi katalizatorun iştirakı ilə sənaye hidroksietil sellüloza N-(2,3-epoksipropil)trimetilammonium xlorid (GTA) kationləşmə reagenti ilə reaksiyaya girərək yüksək əvəzedici dördüncü ammoniumu quru üsulla hazırlamaq üçün duz növü Hidroksietilselüloz efiri (YÖK). GTA-nın hidroksietilsellüloza (HEC), NaOH-nin HEC nisbəti, reaksiya temperaturu və reaksiya vaxtının reaksiyanın səmərəliliyinə təsiri vahid eksperimental planla araşdırılmış və Monte vasitəsilə optimallaşdırılmış proses şəraiti əldə edilmişdir. Karlo simulyasiyası. Eksperimental yoxlama zamanı katyonik eterləşdirmə reagentinin reaksiya effektivliyi 95%-ə çatır. Eyni zamanda, onun reoloji xassələri müzakirə edilmişdir. Nəticələr həllini göstərdiYÖK qeyri-nyuton mayesinin xüsusiyyətlərini göstərdi və məhlul kütləsinin konsentrasiyasının artması ilə onun görünən özlülüyü artdı; duz məhlulunun müəyyən konsentrasiyasında, görünən özlülükYÖK duz konsentrasiyasının artması ilə azalır. Eyni kəsmə sürəti altında, görünən özlülükYÖK CaCl2 məhlul sistemindəkindən daha yüksəkdirYÖK NaCl həll sistemində.

Açar sözlər:Hidroksietilsellüloza efiri; quru proses; reoloji xassələri

Sellüloza zəngin mənbələr, bioloji parçalanma, biouyğunluq və asan törəmə xüsusiyyətlərinə malikdir və bir çox sahələrdə tədqiqat nöqtəsidir. Kationik sellüloza sellüloza törəmələrinin ən mühüm nümayəndələrindən biridir. Ətir Sənayesi Assosiasiyasının CTFA tərəfindən qeydə alınmış fərdi qoruyucu vasitələr üçün kationik polimerlər arasında onun istehlakı birincidir. Saç kremi kondisioner əlavələrində, yumşaldıcılarda, qazma şistinin nəmləndirici inhibitorlarında və qan laxtalanma əleyhinə maddələrdə və digər sahələrdə geniş istifadə edilə bilər.

Hal-hazırda dördüncü ammonium kationik hidroksietilselüloz efirinin hazırlanması üsulu həlledici üsuldur, çoxlu miqdarda bahalı üzvi həlledicilər tələb olunur, bahalı, təhlükəlidir və ətraf mühiti çirkləndirir. Solvent üsulu ilə müqayisədə quru üsul sadə proses, yüksək reaksiya səmərəliliyi və daha az ətraf mühitin çirklənməsi kimi üstün üstünlüklərə malikdir. Bu işdə kation selüloz efiri quru üsulla sintez edilmiş və onun reoloji davranışı tədqiq edilmişdir.

1. Eksperimental hissə

1.1 Materiallar və reagentlər

Hidroksietilselüloz (HEC sənaye məhsulu, onun molekulyar əvəzetmə dərəcəsi DS 1,8~2,0); kationləşmə reagenti N-(2,3-epoksipropil)trimetilammonium xlorid (GTA), epoksi xloriddən hazırlanmışdır Propan və trimetilamin müəyyən şərtlər altında öz-özünə hazırlanır; öz-özünə hazırlanmış qələvi katalizator; etanol və buzlu sirkə turşusu analitik cəhətdən təmizdir; NaCl, KCl, CaCl2 və AlCl3 kimyəvi cəhətdən təmiz reagentlərdir.

1.2 Dördüncü ammonium-kationik sellülozanın alınması

Karıştırıcı ilə təchiz edilmiş silindrik polad silindrə 5 q hidroksietilselüloz və müvafiq miqdarda evdə hazırlanmış qələvi katalizator əlavə edin və otaq temperaturunda 20 dəqiqə qarışdırın; daha sonra müəyyən miqdarda GTA əlavə edin, otaq temperaturunda 30 dəqiqə qarışdırmağa davam edin və müəyyən bir temperaturda və müddətdə reaksiya verin, mahiyyət etibarı ilə bərk xam məhsul əldə edildi. Xam məhsul müvafiq miqdarda sirkə turşusu olan etanol məhlulunda isladılır, süzülür, yuyulur və toz halında dördüncü ammonium kationik sellüloza əldə etmək üçün vakuumda qurudulur.

1.3 Dördüncü ammonium kationik hidroksietilselülozun azot kütlə payının təyini

Nümunələrdəki azotun kütlə payı Kjeldahl üsulu ilə müəyyən edilmişdir.

2. Quru sintez prosesinin eksperimental dizaynı və optimallaşdırılması

Təcrübənin layihələndirilməsi üçün vahid dizayn metodundan istifadə edilmiş, GTA-nın hidroksietilselüloza (HEC) nisbəti, NaOH-nin HEC nisbəti, reaksiya temperaturu və reaksiya vaxtının reaksiyanın səmərəliliyinə təsiri tədqiq edilmişdir.

3. Reoloji xassələri üzrə tədqiqatlar

3.1 Konsentrasiyanın və fırlanma sürətinin təsiri

Kəsmə sürətinin görünən özlülüyünə təsiriYÖK müxtəlif konsentrasiyalarda Ds=0,11 nümunə olaraq görmək olar ki, kəsilmə sürəti tədricən 0,05-dən 0,5 s-1-ə qədər artdıqca, görünən özlülükYÖK məhlul azalır, xüsusilə 0,05 ~ 0,5s-1-də görünən özlülük 160MPa-dan kəskin şəkildə azalır.·s-dən 40MPa-a qədər·ların, kəsmə inceltme olduğunu ifadə edənYÖK sulu məhlul qeyri-Nyuton reoloji xassələri nümayiş etdirdi. Tətbiq edilən kəsmə gərginliyinin təsiri dispers fazanın hissəcikləri arasında qarşılıqlı təsir gücünü azaltmaqdır. Müəyyən şərtlərdə, güc nə qədər böyükdürsə, görünən özlülük də bir o qədər böyükdür.

Bunu 3% və 4% görünən özlülüklərdən də görmək olar.YÖK müxtəlif kəsmə sürətlərində kütlə konsentrasiyası müvafiq olaraq 3% və 4% olan sulu məhlullar. Məhlulun görünən özlülüyü konsentrasiya ilə onun özlülük artırma qabiliyyətinin artdığını göstərir. Səbəb ondan ibarətdir ki, məhlul sistemində konsentrasiya artdıqca əsas zəncir molekulları arasında qarşılıqlı itələmə baş verir.YÖK və molekulyar zəncirlər arasında artır və görünən özlülük artır.

3.2 Əlavə edilmiş duzun müxtəlif konsentrasiyalarının təsiri

-nin konsentrasiyasıYÖK 3%-də sabitlənmiş və duz NaCl əlavə edilməsinin məhlulun özlülük xassələrinə təsiri müxtəlif kəsmə sürətlərində tədqiq edilmişdir.

Nəticələrdən görünür ki, əlavə olunan duz konsentrasiyası artdıqca görünən özlülük azalır, aşkar polielektrolit hadisəsini göstərir. Bunun səbəbi duz məhlulunda olan Na+-nın bir hissəsinin onun anionuna bağlanmasıdırYÖK yan zəncir. Duz məhlulunun konsentrasiyası nə qədər çox olarsa, poliionun əks-ion tərəfindən neytrallaşdırılması və ya qorunma dərəcəsi bir o qədər yüksək olur və elektrostatik itələmə azalır, nəticədə poliionun yük sıxlığı azalır. , polimer zənciri kiçilir və qıvrılır və görünən konsentrasiya azalır.

3.3 Müxtəlif əlavə duzların təsiri

Bunu iki müxtəlif əlavə duzun, Nacl və CaCl2-nin görünən özlülüyünə təsirindən görmək olar.YÖK məhlul ki, əlavə duzun əlavə edilməsi ilə görünən özlülük azalır və eyni kəsmə sürətində görünən özlülükYÖK CaCl2 məhlul sistemində məhlul Görünən özlülük ondan əhəmiyyətli dərəcədə yüksəkdirYÖK NaCl məhlul sistemində həll. Bunun səbəbi kalsium duzunun ikivalentli ion olmasıdır və polielektrolit yan zəncirinin Cl- ilə bağlanması daha asandır. Dördüncü ammonium qrupunun birləşməsiYÖK ilə Cl- azalır və qoruma daha azdır və polimer zəncirinin yük sıxlığı daha yüksəkdir, nəticədə polimer zəncirindəki elektrostatik itələmə daha böyükdür və polimer zənciri uzanır, buna görə də görünən özlülük daha yüksəkdir.

4. Nəticə

Yüksək dərəcədə əvəzlənmiş katyonik sellülozun quru hazırlanması sadə əməliyyat, yüksək reaksiya səmərəliliyi və daha az çirklənmə ilə ideal bir hazırlıq üsuludur və yüksək enerji istehlakı, ətraf mühitin çirklənməsi və həlledicilərin istifadəsi nəticəsində yaranan toksiklikdən qaçınmaq olar.

Kationik selüloz efirinin məhlulu qeyri-Nyuton mayesinin xüsusiyyətlərini təqdim edir və kəsik incəlmə xüsusiyyətlərinə malikdir; məhlulun kütlə konsentrasiyası artdıqca onun görünən özlülüyü artır; duz məhlulunun müəyyən konsentrasiyasında,YÖK görünən özlülük artım və azalma ilə artır. Eyni kəsmə sürəti altında, görünən özlülükYÖK CaCl2 məhlul sistemindəkindən daha yüksəkdirYÖK NaCl həll sistemində.