Propietats de la solució d'èter de cel·lulosa catiònica

Es van estudiar les propietats de la solució diluïda d’un èter ciionic cionic de densitat d’alta càrrega (kg-30m) a diferents valors de pH amb un instrument de dispersió làser, des del radi hidrodinàmic (RH) a diferents angles i el radi quadrat de la rotació de l’arrel mitjana de l’arrel RG La proporció a RH infora que la seva forma és irregular però propera a esfèrica. A continuació, amb l’ajuda del reòmetre, es van estudiar detalladament tres solucions concentrades d’èters de cel·lulosa catiònica amb diferents densitats de càrrega i es va discutir la influència de la concentració, el valor de pH i la seva pròpia densitat de càrrega en les seves propietats reològiques. A mesura que la concentració augmentava, l'exponent de Newton primer va disminuir i després va disminuir. La fluctuació o fins i tot el rebot es produeix i el comportament tixotròpic es produeix al 3% (fracció de massa). Una densitat de càrrega moderada és beneficiosa per obtenir una viscositat de cisalla zero més alta i el pH té poc efecte sobre la seva viscositat.

Paraules clau:èter de cel·lulosa catiònica; morfologia; viscositat de cisalla zero; reologia

Els derivats de cel·lulosa i els seus polímers funcionals modificats s’han utilitzat àmpliament en els camps de productes fisiològics i sanitaris, petroquímics, medicaments, aliments, productes d’atenció personal, envasos, etc. èter catiònic de ciionic (CCE), deguda a l’aigua, es deu al seu fort espessiment. Capacitat, s’utilitza àmpliament en productes químics diaris, especialment xampús, i pot millorar la combibilitat del cabell després de xampú. Al mateix temps, per la seva bona compatibilitat, es pot utilitzar en xampús de dos en un i tot en un. També té una bona perspectiva d’aplicació i ha cridat l’atenció de diversos països. S'ha informat que les solucions derivades de cel·lulosa presenten conductes com el líquid newtonià, el líquid pseudoplàstic, el líquid tixotròpic i el líquid viscoelàstic amb l'augment de la concentració, però la morfologia, la reuologia i els factors influents de l'eter ciencic de cel·lulosa en solució aquosa hi ha pocs Informes de recerca. Aquest treball se centra en el comportament reològic de la solució aquosa de cel·lulosa modificada per amoni quaternari, per tal de proporcionar una referència per a l'aplicació pràctica.

1. Part experimental

1.1 Matèries primeres

Èter de cel·lulosa catiònica (Kg-30m, JR-30m, LR-30M); Producte Canada Dow Chemical Company, proporcionat per Procter & Gamble Company Kobe R&D Center al Japó, mesurat per Vario El Elemental Analyzer (German Elemental Company), la mostra El contingut de nitrogen és del 2,7%, 1,8%, 1,0%respectivament (la densitat de càrrega és 1,9 MEQ/G, 1,25 MEQ/G, 0,7 MEQ/G respectivament), i és provat per l'instrument de dispersió de llum làser alv-5000E alemany (LLS) va mesurar el seu pes molecular mitjà de pes és d'aproximadament 1,64×106g/mol.

1.2 Preparació de solucions

La mostra es va purificar mitjançant filtració, diàlisi i assecat per congelació. Pesa una sèrie de tres mostres quantitatives respectivament i afegeix una solució tampó estàndard amb pH 4,00, 6,86, 9,18 per preparar la concentració requerida. Per tal de garantir que les mostres es dissolguessin completament, totes les solucions de mostra es van col·locar en un agitador magnètic durant 48 hores abans de la prova.

1.3 Mesura de dispersió de llum

Utilitzeu LLS per mesurar el pes molecular de la mitjana de pes de la mostra en solució aquosa diluïda, el radi hidrodinàmic i el radi quadrat mitjà de la rotació de l’arrel quan el segon coeficient de les viles i diferents angles), i inferiu que aquest èter de cel·lulosa catiònica es troba en La solució aquosa pel seu estat de relació.

1.4 Mesura de la viscositat i investigació reològica

La solució CCE concentrada va ser estudiada pel reòmetre Brookfield RVDV-III+ i es va investigar la influència de la concentració, la densitat de càrrega i el valor de pH en propietats reològiques com la viscositat de mostra. A concentracions més elevades, cal investigar la seva tixotropia.

2. Resultats i discussió

2.1 Investigació sobre dispersió de llum

A causa de la seva estructura molecular especial, és difícil existir en forma d'una sola molècula fins i tot en un bon dissolvent, però en forma de certes micel·les, clústers o associacions estables.

Quan es va observar la solució aquosa diluïda (~ O.1%) de CCE amb un microscopi polaritzador, sota el fons del camp ortogonal de la creu negra, apareixien taques brillants i barres brillants. Es caracteritza encara més per la dispersió de la llum, el radi hidrodinàmic dinàmic a diferents pH i angles, el radi quadrat mitjà de la rotació i el segon coeficient de viles obtinguts del diagrama de baies es mostren a la pestanya. 1. El gràfic de distribució de la funció del radi hidrodinàmic obtingut a una concentració de 10-5 és principalment un pic únic, però la distribució és molt àmplia (Fig. 1), cosa que indica que hi ha associacions de nivell molecular i grans agregats al sistema ; Hi ha canvis i els valors RG/RB són al voltant de 0,775, cosa que indica que la forma de CCE en solució és propera a esfèrica, però no prou regular. L’efecte del pH sobre RB i RG no és evident. El contraió de la solució tampó interacciona amb CCE per protegir la càrrega a la seva cadena lateral i fer -la reduir, però la diferència varia amb el tipus de contraió. La mesura de dispersió de la llum dels polímers carregats és susceptible a la interacció de la força de llarg abast i a la interferència externa, de manera que hi ha certs errors i limitacions en la caracterització de LLS. Quan la fracció de massa és superior al 0,02%, hi ha principalment pics dobles inseparables o fins i tot pics múltiples al diagrama de distribució RH. A mesura que la concentració augmenta, la RH també augmenta, cosa que indica que s’associen o fins i tot s’agreguen més macromolècules. Quan Cao et al. Va utilitzar la dispersió de la llum per estudiar el copolímer de carboximetil cel·lulosa i macromers actius en superfície, també hi havia pics dobles inseparables, un dels quals es trobava entre 30nm i 100nm, que representava la formació de micel·les a nivell molecular i l’altre el pic RH és relativament relativament Gran, que es considera un agregat, que és similar als resultats determinats en aquest treball.

2.2 Investigació sobre el comportament reològic

2.2.1 Efecte de la concentració:Mesureu l’aparent viscositat de les solucions KG-30M amb diferents concentracions a diferents ritmes de cisalla i, segons la forma logarítmica de l’equació de la llei de potència proposada per Ostwald-Dewaele, quan la fracció de massa no excedeix el 0,7% i una sèrie de línies rectes amb coeficients de correlació lineal es van obtenir superiors a 0,99. I a mesura que la concentració augmenta, el valor de l’exponent N de Newton disminueix (tots menys d’1), mostrant un fluid pseudoplàstic evident. Conduïdes per la força de cisalla, les cadenes macromoleculars comencen a desenganxar -se i orientar -se, de manera que la viscositat disminueix. Quan la fracció de massa és superior al 0,7%, el coeficient de correlació lineal de la línia recta obtinguda disminueix (aproximadament 0,98), i N comença a fluctuar o fins i tot augmentar amb l’augment de la concentració; Quan la fracció de massa arriba al 3% (Fig. 2), la taula de la viscositat aparent augmenta primer i després disminueix amb l’augment de la taxa de cisalla. Aquesta sèrie de fenòmens és diferent dels informes d’altres solucions de polímer anionistes i catiòniques. El valor N augmenta, és a dir, la propietat no newtoniana està debilitada; El líquid newtonià és un líquid viscós i es produeix un lliscament intermolecular sota l’acció de l’estrès de cisalla i no es pot recuperar; El líquid no newtonià conté una part elàstica recuperable i una part viscosa irrecuperable. Sota l’acció de l’estrès de cisalla, es produeix el relliscament irreversible entre molècules i, alhora, perquè les macromolècules s’estenen i s’orienten amb la cisalla, es forma una part elàstica recuperable. Quan s’elimina la força externa, les macromolècules solen tornar a la forma arrodonida original, de manera que el valor de N augmenta. La concentració continua augmentant per formar una estructura de xarxa. Quan la tensió de cisalla sigui petita, no es destruirà i només es produirà una deformació elàstica. En aquest moment, l’elasticitat es millorarà relativament, la viscositat es debilitarà i el valor de N disminuirà; mentre que la tensió de cisalla augmenta gradualment durant el procés de mesura, de manera que el valor fluctua. Quan la fracció de massa arriba al 3%, la viscositat aparent primer augmenta i després disminueix, perquè la petita cisalla afavoreix la col·lisió de macromolècules per formar grans agregats, de manera que la viscositat augmenta i la tensió de cisalla continua trencant els agregats. , la viscositat tornarà a disminuir.

En la investigació de la tixotropia, configureu la velocitat (r/min) per arribar a la Y desitjada, augmenteu la velocitat a intervals regulars fins que arribi al valor establert i, a continuació, baixeu ràpidament de la velocitat màxima al valor inicial per obtenir el corresponent L’estrès de cisalla, la seva relació amb la velocitat de cisalla es mostra a la Fig. Superposició més llarga i la línia descendent queda enrere, cosa que indica la tixotropia.

La dependència del temps de l’estrès de cisalla es coneix com a resistència reològica. La resistència reològica és un comportament característic dels líquids i líquids viscoelàstics amb estructures tixotròpiques. Es troba que la y més gran es troba a la mateixa fracció de massa, com més ràpid R arriba a l'equilibri i la dependència del temps és menor; A una fracció de massa inferior (<2%), CCE no mostra resistència reològica. Quan la fracció de massa augmenta fins al 2,5%, mostra una forta dependència del temps (Fig. 4), i triguen uns 10 minuts a arribar a l’equilibri, mentre que al 3,0%, el temps d’equilibri triga 50 minuts. La bona thixotropia del sistema ha propicia una aplicació pràctica.

2.2.2 L’efecte de la densitat de càrrega:Es selecciona la forma logarítmica de la fórmula empírica Spencer-Dillon, en la qual la viscositat zero, B és constant a la mateixa concentració i temperatura diferent i augmenta amb l’augment de la concentració a la mateixa temperatura. Segons l’equació de la llei de poder adoptada per Onogi el 1966, M és la massa molecular relativa del polímer, A i B són constants, i C és la fracció de massa (%). Figa．5 Les tres corbes tenen punts d'inflexió evidents al voltant del 0,6%, és a dir, hi ha una fracció de massa crítica. Més del 0,6%, la viscositat de cisalla zero augmenta ràpidament amb l’augment de la concentració C. Les corbes de les tres mostres amb densitats de càrrega diferents són molt properes. En canvi, quan la fracció de massa està entre el 0,2% i el 0,8%, la viscositat zero de la mostra de LR amb la densitat de càrrega més petita és la més gran, perquè l’associació d’enllaços d’hidrogen requereix un cert contacte. Per tant, la densitat de càrrega està estretament relacionada amb si les macromolècules es poden disposar de manera ordenada i compacta; Mitjançant les proves DSC, es troba que LR té un pic de cristal·lització feble, cosa que indica una densitat de càrrega adequada i la viscositat de cisalla zero és més alta a la mateixa concentració. Quan la fracció de massa és inferior al 0,2%, la LR és la més petita, perquè en la solució diluïda, les macromolècules amb baixa densitat de càrrega són més propenses a formar orientació de la bobina, de manera que la viscositat de cisalla zero és baixa. Això té una bona importància en termes de rendiment espessidor.

2.2.3 Efecte PH: La figura 6 és el resultat mesurat a diferent pH dins del rang del 0,05% al ​​2,5% de la fracció de massa. Hi ha un punt d’inflexió al voltant del 0,45%, però les tres corbes es superposen gairebé, cosa que indica que el pH no té cap efecte evident sobre la viscositat de cisalla zero, que és força diferent de la sensibilitat de l’èter de cel·lulosa anionica al pH.

3. Conclusió

La solució aquosa diluïda de KG-30M és estudiada per LLS, i la distribució del radi hidrodinàmic obtinguda és un pic únic. A partir de la dependència de l’angle i la proporció RG/RB, es pot inferir que la seva forma és propera a la esfèrica, però no prou regular. Per a les solucions CCE amb tres densitats de càrrega, la viscositat augmenta amb l’augment de la concentració, però el nombre de caça de Newton N primer disminueix, després fluctua i fins i tot augmenta; El pH té poc efecte sobre la viscositat i una densitat de càrrega moderada pot obtenir una viscositat més alta.