ননিওনিক সেলুলোজ ইথারের সারফেস প্রোপার্টিগুলির উপর বিকল্প এবং আণবিক ওজনের প্রভাব

ওয়াশবার্নের গর্ভধারণ তত্ত্ব (পেনিট্রেশন থিওরি) এবং ভ্যান ওস-গুড-চৌধুরীর সমন্বয় তত্ত্ব (কম্বিনিং থিওরি) এবং কলামার উইক প্রযুক্তির প্রয়োগ (কলাম উইকিং টেকনিক) অনুসারে, বেশ কিছু নন-আয়নিক সেলুলোজ ইথার, যেমন মিথাইল সেলুলোজের পৃষ্ঠের বৈশিষ্ট্য। সেলুলোজ, হাইড্রোক্সিপ্রোপাইল সেলুলোজ এবং হাইড্রোক্সিপ্রোপাইল মিথাইলসেলুলোজ পরীক্ষা করা হয়েছিল। এই সেলুলোজ ইথারের বিভিন্ন প্রতিস্থাপন, প্রতিস্থাপনের মাত্রা এবং আণবিক ওজনের কারণে, তাদের পৃষ্ঠের শক্তি এবং তাদের উপাদানগুলি উল্লেখযোগ্যভাবে ভিন্ন। তথ্য দেখায় যে নন-আয়নিক সেলুলোজ ইথারের লুইস বেস লুইস অ্যাসিডের চেয়ে বড়, এবং পৃষ্ঠ মুক্ত শক্তির প্রধান উপাদান হল লিফশিটজ-ভ্যান ডার ওয়ালস বল। হাইড্রোক্সিপ্রোপাইলের পৃষ্ঠের শক্তি এবং এর গঠন হাইড্রোক্সিমিথাইলের চেয়ে বেশি। একই প্রতিস্থাপন এবং প্রতিস্থাপনের মাত্রার ভিত্তিতে, হাইড্রোক্সিপ্রোপাইল সেলুলোজের পৃষ্ঠ মুক্ত শক্তি আণবিক ওজনের সমানুপাতিক; যখন হাইড্রোক্সিপ্রোপাইল মিথাইলসেলুলোজের পৃষ্ঠ মুক্ত শক্তি প্রতিস্থাপনের ডিগ্রির সমানুপাতিক এবং আণবিক ওজনের বিপরীতভাবে সমানুপাতিক। পরীক্ষায় আরও দেখা গেছে যে নন-আয়নিক সেলুলোজ ইথারে প্রতিস্থাপক হাইড্রোক্সিপ্রোপাইল এবং হাইড্রোক্সিপ্রোপাইলমিথাইলের পৃষ্ঠীয় শক্তি সেলুলোজের পৃষ্ঠীয় শক্তির চেয়ে বেশি বলে মনে হয় এবং পরীক্ষাটি প্রমাণ করে যে পরীক্ষিত সেলুলোজের পৃষ্ঠের শক্তি এবং এর গঠন ডেটা। সাহিত্যের সাথে সামঞ্জস্যপূর্ণ।

মূল শব্দ: nonionic সেলুলোজ ইথার; প্রতিস্থাপক এবং প্রতিস্থাপনের ডিগ্রি; আণবিক ওজন; পৃষ্ঠ বৈশিষ্ট্য; wick প্রযুক্তি

সেলুলোজ ইথার হল সেলুলোজ ডেরিভেটিভের একটি বৃহৎ শ্রেণী, যা তাদের ইথার বিকল্পের রাসায়নিক গঠন অনুসারে অ্যানিওনিক, ক্যাটেশনিক এবং ননিওনিক ইথারে বিভক্ত করা যেতে পারে। সেলুলোজ ইথার পলিমার রসায়নে গবেষণা ও উত্পাদিত প্রাচীনতম পণ্যগুলির মধ্যে একটি। এখনও অবধি, সেলুলোজ ইথার ব্যাপকভাবে ওষুধ, স্বাস্থ্যবিধি, প্রসাধনী এবং খাদ্য শিল্পে ব্যবহৃত হয়েছে।

যদিও hydroxymethylcellulose, hydroxypropylcellulose এবং hydroxypropylmethylcellulose-এর মতো সেলুলোজ ইথারগুলি শিল্পভাবে উত্পাদিত হয়েছে এবং তাদের অনেক বৈশিষ্ট্য অধ্যয়ন করা হয়েছে, তাদের পৃষ্ঠের শক্তি, অ্যাসিড ক্ষার-প্রতিক্রিয়াশীল বৈশিষ্ট্যগুলি এখনও পর্যন্ত রিপোর্ট করা হয়নি। যেহেতু এই পণ্যগুলির বেশিরভাগই একটি তরল পরিবেশে ব্যবহৃত হয়, এবং পৃষ্ঠের বৈশিষ্ট্যগুলি, বিশেষত অ্যাসিড-বেস প্রতিক্রিয়া বৈশিষ্ট্যগুলি তাদের ব্যবহারকে প্রভাবিত করতে পারে, তাই এই বাণিজ্যিক সেলুলোজ ইথারের পৃষ্ঠের রাসায়নিক বৈশিষ্ট্যগুলি অধ্যয়ন করা এবং বোঝার জন্য এটি অত্যন্ত প্রয়োজনীয়৷

সেলুলোজ ডেরিভেটিভের নমুনাগুলি প্রস্তুতির অবস্থার পরিবর্তনের সাথে পরিবর্তন করা খুব সহজ বলে বিবেচনা করে, এই কাগজটি তাদের পৃষ্ঠের শক্তিকে চিহ্নিত করার জন্য নমুনা হিসাবে বাণিজ্যিক পণ্যগুলি ব্যবহার করে এবং এর উপর ভিত্তি করে, পৃষ্ঠের উপর এই জাতীয় পণ্যগুলির বিকল্প এবং আণবিক ওজনের প্রভাব। বৈশিষ্ট্য অধ্যয়ন করা হয়।

1. পরীক্ষামূলক অংশ

1.1 কাঁচামাল

পরীক্ষায় ব্যবহৃত নন-আয়নিক সেলুলোজ ইথারের পণ্যকিমা কেমিক্যাল কোং, লিমিটেড, পরীক্ষার আগে নমুনাগুলি কোনও চিকিত্সার শিকার হয়নি।

সেলুলোজ ডেরাইভেটিভগুলি সেলুলোজ দিয়ে তৈরি, দুটি কাঠামো কাছাকাছি, এবং সেলুলোজের পৃষ্ঠের বৈশিষ্ট্যগুলি সাহিত্যে রিপোর্ট করা হয়েছে, তাই এই কাগজটি সেলুলোজকে আদর্শ নমুনা হিসাবে ব্যবহার করে। ব্যবহৃত সেলুলোজ নমুনা কোড-নাম C8002 ছিল এবং এটি থেকে কেনা হয়েছিলকিমা, CN. পরীক্ষার সময় নমুনাটি কোনও চিকিত্সার শিকার হয়নি।

পরীক্ষায় ব্যবহৃত বিকারকগুলি হল: ইথেন, ডায়োডোমেথেন, ডিওনাইজড জল, ফরমামাইড, টলুইন, ক্লোরোফর্ম। সমস্ত তরল ছিল বিশ্লেষণাত্মকভাবে বিশুদ্ধ পণ্য ছাড়া জল যা বাণিজ্যিকভাবে উপলব্ধ ছিল।

1.2 পরীক্ষামূলক পদ্ধতি

এই পরীক্ষায়, কলাম উইকিং কৌশল গৃহীত হয়েছিল এবং 3 মিমি অভ্যন্তরীণ ব্যাস সহ একটি স্ট্যান্ডার্ড পাইপেটের একটি বিভাগ (প্রায় 10 সেমি) কলাম টিউব হিসাবে কাটা হয়েছিল। প্রতিবার কলাম টিউবে 200 মিলিগ্রাম গুঁড়ো নমুনা রাখুন, তারপর এটিকে সমান করতে এটিকে ঝাঁকান এবং প্রায় 3 সেন্টিমিটার ভিতরের ব্যাস সহ কাচের পাত্রের নীচে উল্লম্বভাবে রাখুন, যাতে তরলটি স্বতঃস্ফূর্তভাবে শোষিত হতে পারে। পরীক্ষা করার জন্য 1 মিলি তরল ওজন করুন এবং এটি একটি কাচের পাত্রে রাখুন এবং একই সময়ে নিমজ্জনের সময় টি এবং নিমজ্জনের দূরত্ব X রেকর্ড করুন। সমস্ত পরীক্ষাগুলি ঘরের তাপমাত্রায় সঞ্চালিত হয়েছিল (25±1°গ)। প্রতিটি ডেটা হল তিনটি প্রতিলিপি পরীক্ষার গড়।

1.3 পরীক্ষামূলক ডেটা গণনা

পাউডার পদার্থের পৃষ্ঠের শক্তি পরীক্ষা করার জন্য কলাম উইকিং কৌশল প্রয়োগের তাত্ত্বিক ভিত্তি হল ওয়াশবার্ন ইমপ্রেগনেশন সমীকরণ (ওয়াশবার্ন অনুপ্রবেশ সমীকরণ)।

1.3.1 পরিমাপ করা নমুনার কৈশিক কার্যকরী ব্যাসার্ধ রেফ নির্ধারণ

ওয়াশবার্ন নিমজ্জন সূত্র প্রয়োগ করার সময়, সম্পূর্ণ ভেজানো অর্জনের শর্ত হল cos=1। এর মানে হল যে যখন একটি তরল একটি সম্পূর্ণ ভেজা অবস্থা অর্জনের জন্য একটি কঠিন মধ্যে নিমজ্জিত করার জন্য নির্বাচন করা হয়, তখন আমরা ওয়াশবার্ন নিমজ্জন সূত্রের একটি বিশেষ ক্ষেত্রে নিমজ্জন দূরত্ব এবং সময় পরীক্ষা করে পরিমাপ করা নমুনার কৈশিক কার্যকরী ব্যাসার্ধ রেফ গণনা করতে পারি।

1.3.2 মাপা নমুনার জন্য Lifshitz-van der Waals বল গণনা

ভ্যান ওস-চৌধুরী-গুডের সমন্বয়ের নিয়ম অনুসারে, তরল এবং কঠিন পদার্থের মধ্যে বিক্রিয়ার সম্পর্ক।

1.3.3 মাপা নমুনার লুইস অ্যাসিড-বেস বল গণনা

সাধারণভাবে, কঠিন পদার্থের অ্যাসিড-বেস বৈশিষ্ট্যগুলি জল এবং ফরমামাইড দ্বারা গর্ভবতী ডেটা থেকে অনুমান করা হয়। কিন্তু এই নিবন্ধে, আমরা দেখেছি যে সেলুলোজ পরিমাপের জন্য এই জোড়া পোলার তরল ব্যবহার করার সময় কোনও সমস্যা নেই, তবে সেলুলোজ ইথারের পরীক্ষায়, কারণ সেলুলোজ ইথারে জল/ফরমামাইডের পোলার দ্রবণ সিস্টেমের নিমজ্জন উচ্চতা খুব কম। , সময় রেকর্ডিং খুব কঠিন করে তোলে। অতএব, চিবোস্ক দ্বারা প্রবর্তিত টলুইন/ক্লোরোফর্ম দ্রবণ ব্যবস্থা নির্বাচন করা হয়েছিল। চিবোস্কির মতে, একটি টলুইন/ক্লোরোফর্ম পোলার দ্রবণ ব্যবস্থাও একটি বিকল্প। এর কারণ হল এই দুটি তরলের খুব বিশেষ অম্লতা এবং ক্ষারত্ব রয়েছে, উদাহরণস্বরূপ, টলুইনের কোনও লুইস অ্যাসিডিটি নেই এবং ক্লোরোফর্মের কোনও লুইস ক্ষারত্ব নেই। টলুইন/ক্লোরোফর্ম দ্রবণ ব্যবস্থার দ্বারা প্রাপ্ত ডেটা জল/ফরমামাইডের প্রস্তাবিত পোলার দ্রবণ ব্যবস্থার কাছাকাছি পাওয়ার জন্য, আমরা একই সময়ে সেলুলোজ পরীক্ষা করার জন্য এই দুটি মেরু তরল সিস্টেম ব্যবহার করি এবং তারপর সংশ্লিষ্ট প্রসারণ বা সংকোচন সহগ পেতে পারি। প্রয়োগ করার আগে টলুইন/ক্লোরোফর্ম দিয়ে সেলুলোজ ইথার গর্ভধারণ করে প্রাপ্ত তথ্য জল/ফরমামাইড সিস্টেমের জন্য প্রাপ্ত সিদ্ধান্তের কাছাকাছি। যেহেতু সেলুলোজ ইথারগুলি সেলুলোজ থেকে প্রাপ্ত এবং উভয়ের মধ্যে একটি খুব অনুরূপ গঠন রয়েছে, এই অনুমান পদ্ধতিটি বৈধ হতে পারে।

1.3.4 মোট পৃষ্ঠ মুক্ত শক্তির গণনা

2. ফলাফল এবং আলোচনা

2.1 সেলুলোজ স্ট্যান্ডার্ড

যেহেতু সেলুলোজ স্ট্যান্ডার্ড নমুনাগুলিতে আমাদের পরীক্ষার ফলাফলে দেখা গেছে যে এই তথ্যগুলি সাহিত্যে রিপোর্ট করা তথ্যগুলির সাথে ভাল চুক্তিতে রয়েছে, এটি বিশ্বাস করা যুক্তিসঙ্গত যে সেলুলোজ ইথারগুলির পরীক্ষার ফলাফলগুলিও বিবেচনা করা উচিত৷

2.2 পরীক্ষার ফলাফল এবং সেলুলোজ ইথারের আলোচনা

সেলুলোজ ইথারের পরীক্ষার সময়, জল এবং ফরমামাইডের নিমজ্জনের উচ্চতা খুব কম হওয়ার কারণে নিমজ্জনের দূরত্ব এবং সময় রেকর্ড করা খুব কঠিন। অতএব, এই কাগজটি বিকল্প সমাধান হিসাবে টলুইন/ক্লোরোফর্ম দ্রবণ ব্যবস্থাকে বেছে নেয়, এবং সেলুলোজ ইথারের লুইস অম্লতা অনুমান করে সেলুলোজে জল/ফরমামাইড এবং টলুইন/ক্লোরোফর্মের পরীক্ষার ফলাফল এবং দুটি দ্রবণ ব্যবস্থার মধ্যে আনুপাতিক সম্পর্কের উপর ভিত্তি করে। এবং ক্ষারীয় শক্তি।

সেলুলোজকে একটি আদর্শ নমুনা হিসাবে গ্রহণ করে, সেলুলোজ ইথারগুলির অ্যাসিড-বেস বৈশিষ্ট্যগুলির একটি সিরিজ দেওয়া হয়। যেহেতু টলিউইন/ক্লোরোফর্ম দিয়ে সেলুলোজ ইথার গর্ভধারণের ফলাফল সরাসরি পরীক্ষা করা হয়, এটি বিশ্বাসযোগ্য।

এর মানে হল যে প্রতিস্থাপনের ধরন এবং আণবিক ওজন সেলুলোজ ইথারের অ্যাসিড-বেস বৈশিষ্ট্যগুলিকে প্রভাবিত করে এবং সেলুলোজ ইথারের অ্যাসিড-বেস বৈশিষ্ট্য এবং আণবিক ওজন সম্পূর্ণ বিপরীতে দুটি বিকল্প, হাইড্রক্সিপ্রোপাইল এবং হাইড্রোক্সিপ্রোপাইলমিথাইলের মধ্যে সম্পর্ককে প্রভাবিত করে। তবে এটি এই ঘটনার সাথেও সম্পর্কিত হতে পারে যে এমপিরা মিশ্র বিকল্প।

যেহেতু MO43 এবং K8913 এর বিকল্পগুলি আলাদা এবং একই আণবিক ওজন রয়েছে, উদাহরণস্বরূপ, আগেরটির বিকল্পটি হল হাইড্রোক্সিমিথাইল এবং পরবর্তীটির বিকল্পটি হল হাইড্রোক্সিপ্রোপাইল, তবে উভয়ের আণবিক ওজন 100,000, তাই এর মানে হল যে একই আণবিক ওজনের ভিত্তি পরিস্থিতিতে, হাইড্রোক্সিমিথাইল গ্রুপের S+ এবং S- হাইড্রোক্সিপ্রোপাইল গ্রুপের চেয়ে ছোট হতে পারে। তবে প্রতিস্থাপনের ডিগ্রিও সম্ভব, কারণ K8913 এর প্রতিস্থাপনের ডিগ্রি প্রায় 3.00, যেখানে MO43 এর মাত্র 1.90।

যেহেতু K8913 এবং K9113 এর প্রতিস্থাপন এবং প্রতিস্থাপনের মাত্রা একই কিন্তু শুধুমাত্র আণবিক ওজন ভিন্ন, তাই উভয়ের মধ্যে তুলনা দেখায় যে হাইড্রোক্সিপ্রোপাইল সেলুলোজের S+ আণবিক ওজন বৃদ্ধির সাথে হ্রাস পায়, কিন্তু S- এর বিপরীতে বৃদ্ধি পায়। .

সমস্ত সেলুলোজ ইথার এবং তাদের উপাদানগুলির পৃষ্ঠের শক্তির পরীক্ষার ফলাফলের সংক্ষিপ্তসার থেকে, এটি দেখা যায় যে এটি সেলুলোজ বা সেলুলোজ ইথারই হোক না কেন, তাদের পৃষ্ঠের শক্তির প্রধান উপাদান হল লিফশিটজ-ভ্যান ডার ওয়াল ফোর্স, যার জন্য অ্যাকাউন্টিং প্রায় 98% ~ 99%। অধিকন্তু, এই ননওনিক সেলুলোজ ইথারগুলির (MO43 ব্যতীত) Lifshitz-van der Waals বাহিনী সেলুলোজের তুলনায় বেশিরভাগই বেশি, যা ইঙ্গিত করে যে সেলুলোজের ইথারিফিকেশন প্রক্রিয়াটিও Lifshitz-van der Waals শক্তি বৃদ্ধির একটি প্রক্রিয়া। এবং এই বৃদ্ধি সেলুলোজ ইথারের উপরিভাগের শক্তি সেলুলোজের চেয়ে বেশি হওয়ার দিকে পরিচালিত করে। এই ঘটনাটি খুবই আকর্ষণীয় কারণ এই সেলুলোজ ইথারগুলি সাধারণত সার্ফ্যাক্টেন্ট উৎপাদনে ব্যবহৃত হয়। কিন্তু তথ্যটি লক্ষণীয়, এই পরীক্ষায় পরীক্ষিত রেফারেন্স স্ট্যান্ডার্ড নমুনা সম্পর্কে ডেটা সাহিত্যে উল্লিখিত মানের সাথে অত্যন্ত সামঞ্জস্যপূর্ণ নয়, রেফারেন্স স্ট্যান্ডার্ড নমুনা সম্পর্কিত ডেটা সাহিত্যে রিপোর্ট করা মানের সাথে অত্যন্ত সামঞ্জস্যপূর্ণ। উদাহরণ: এই সমস্ত সেলুলোজ ইথারের এসএবি সেলুলোজের তুলনায় উল্লেখযোগ্যভাবে ছোট, এবং এটি তাদের খুব বড় লুইস বেসের কারণে। একই প্রতিস্থাপন এবং প্রতিস্থাপনের মাত্রার ভিত্তিতে, হাইড্রোক্সিপ্রোপাইল সেলুলোজের পৃষ্ঠ মুক্ত শক্তি আণবিক ওজনের সমানুপাতিক; যখন হাইড্রোক্সিপ্রোপাইল মিথাইলসেলুলোজের পৃষ্ঠ মুক্ত শক্তি প্রতিস্থাপনের ডিগ্রির সমানুপাতিক এবং আণবিক ওজনের বিপরীতভাবে সমানুপাতিক।

উপরন্তু, যেহেতু সেলুলোজ ইথারগুলিতে সেলুলোজের চেয়ে বড় SLW রয়েছে, কিন্তু আমরা ইতিমধ্যেই জানি যে তাদের বিচ্ছুরণযোগ্যতা সেলুলোজের চেয়ে ভাল, তাই এটি প্রাথমিকভাবে বিবেচনা করা যেতে পারে যে SLW এর প্রধান উপাদান ননওনিক সেলুলোজ ইথার গঠন করা উচিত লন্ডন ফোর্স।

3. উপসংহার

গবেষণায় দেখা গেছে যে প্রতিস্থাপনের ধরন, প্রতিস্থাপনের মাত্রা এবং আণবিক ওজন পৃষ্ঠের শক্তি এবং নন-আয়নিক সেলুলোজ ইথারের গঠনের উপর একটি দুর্দান্ত প্রভাব ফেলে। এবং এই প্রভাব নিম্নলিখিত নিয়মিততা আছে বলে মনে হচ্ছে:

(1) অ-আয়নিক সেলুলোজ ইথারের S+ S- থেকে ছোট।

(2) ননওনিক সেলুলোজ ইথারের পৃষ্ঠের শক্তি লিফশিটজ-ভ্যান ডের ওয়ালস বল দ্বারা প্রভাবিত।

(3) আণবিক ওজন এবং বিকল্পগুলি অ-আয়নিক সেলুলোজ ইথারগুলির পৃষ্ঠের শক্তির উপর প্রভাব ফেলে, তবে এটি প্রধানত প্রতিস্থাপনের ধরণের উপর নির্ভর করে।

(4) একই প্রতিস্থাপন এবং প্রতিস্থাপনের মাত্রার ভিত্তিতে, হাইড্রোক্সিপ্রোপাইল সেলুলোজের পৃষ্ঠ মুক্ত শক্তি আণবিক ওজনের সমানুপাতিক; যখন হাইড্রোক্সিপ্রোপাইল মিথাইলসেলুলোজের পৃষ্ঠ মুক্ত শক্তি প্রতিস্থাপনের ডিগ্রির সমানুপাতিক এবং আণবিক ওজনের বিপরীতভাবে সমানুপাতিক।

(5) সেলুলোজের ইথারিফিকেশন প্রক্রিয়া এমন একটি প্রক্রিয়া যাতে লিফশিটজ-ভ্যান ডের ওয়ালস বল বৃদ্ধি পায় এবং এটি এমন একটি প্রক্রিয়া যাতে লুইস অম্লতা হ্রাস পায় এবং লুইস ক্ষারত্ব বৃদ্ধি পায়।