Mga Epekto sa mga Substituent ug Molecular Weight sa Surface Properties sa Nonionic Cellulose Ether

Sumala sa Washburn's impregnation theory (Pentration Theory) ug van Oss-Good-Chaudhury's combination theory (Combining Theory) ug ang paggamit sa columnar wick technology (Column Wicking Technique), pipila ka non-ionic cellulose ethers, sama sa methyl cellulose. cellulose, hydroxypropyl cellulose ug hydroxypropyl methylcellulose gisulayan. Tungod sa lain-laing mga substituents, ang-ang sa pag-ilis ug molekular gibug-aton niini nga mga cellulose ethers, ang ilang mga kusog sa nawong ug ang ilang mga sangkap mao ang mahinungdanon nga lain-laing mga. Ang datos nagpakita nga ang Lewis base sa non-ionic cellulose ether mas dako kay sa Lewis acid, ug ang nag-unang component sa surface free energy mao ang Lifshitz-van der Waals force. Ang enerhiya sa nawong sa hydroxypropyl ug ang komposisyon niini mas dako kaysa sa hydroxymethyl. Ubos sa premise sa parehas nga substituent ug degree sa pagpuli, ang nawong nga libre nga enerhiya sa hydroxypropyl cellulose proporsyonal sa gibug-aton sa molekula; samtang ang nawong nga libre nga enerhiya sa hydroxypropyl methylcellulose proporsyonal sa ang-ang sa pagpuli ug inversely proporsyonal sa gibug-aton sa molekula. Nakaplagan usab sa eksperimento nga ang enerhiya sa nawong sa substituent hydroxypropyl ug hydroxypropylmethyl sa non-ionic cellulose ether daw mas dako pa kay sa surface energy sa cellulose, ug ang eksperimento nagpamatuod nga ang surface energy sa nasulayan nga cellulose ug ang komposisyon niini Ang mga datos kay nahiuyon sa literatura.

yawe nga mga pulong: nonionic cellulose ethers; mga substituent ug ang-ang sa pagpuli; gibug-aton sa molekula; mga kabtangan sa nawong; teknolohiya sa wick

Ang cellulose ether usa ka dako nga kategorya sa cellulose derivatives, nga mahimong bahinon sa anionic, cationic ug nonionic ethers sumala sa kemikal nga istruktura sa ilang eter substituents. Ang cellulose ether usa usab sa labing una nga mga produkto nga gi-research ug gihimo sa polymer chemistry. Sa pagkakaron, ang cellulose ether kaylap nga gigamit sa medisina, kahinlo, kosmetiko ug industriya sa pagkaon.

Bisan tuod ang cellulose ethers, sama sa hydroxymethylcellulose, hydroxypropylcellulose ug hydroxypropylmethylcellulose, gihimo sa industriyal ug daghan sa ilang mga kabtangan ang gitun-an, ang ilang enerhiya sa nawong, acid Alkali-reaktibo nga mga kabtangan wala pa gitaho hangtod karon. Tungod kay ang kadaghanan sa kini nga mga produkto gigamit sa usa ka likido nga palibot, ug ang mga kinaiya sa nawong, labi na ang mga kinaiya sa reaksyon sa acid-base, lagmit nga makaapekto sa ilang paggamit, kinahanglan nga tun-an ug masabtan ang mga kinaiya sa kemikal sa nawong sa kini nga komersyal nga cellulose ether.

Sa pagkonsiderar nga ang mga sample sa cellulose derivatives dali ra kaayo mabag-o sa pagbag-o sa mga kondisyon sa pag-andam, kini nga papel naggamit sa mga komersyal nga produkto ingon mga sample aron mailhan ang ilang enerhiya sa nawong, ug base niini, ang impluwensya sa mga substituent ug molekular nga gibug-aton sa ingon nga mga produkto sa ibabaw. gitun-an ang mga kabtangan.

1. Eksperimento nga bahin

1.1 Hilaw nga materyales

Ang non-ionic cellulose ether nga gigamit sa eksperimento mao ang produkto saKIMA CHEMICAL CO.,LTD,. Ang mga sample wala gipailalom sa bisan unsang pagtambal sa wala pa ang pagsulay.

Giisip nga ang cellulose derivatives gihimo sa cellulose, ang duha ka mga istruktura duol, ug ang mga kabtangan sa nawong sa cellulose gitaho sa literatura, mao nga kini nga papel naggamit sa selulusa ingon nga sumbanan nga sample. Ang cellulose sample nga gigamit kay code-named C8002 ug gipalit gikan saKIMA, CN. Ang sample wala gipailalom sa bisan unsang pagtambal sa panahon sa pagsulay.

Ang mga reagents nga gigamit sa eksperimento mao ang: ethane, diiodomethane, deionized nga tubig, formamide, toluene, chloroform. Ang tanan nga mga likido kay analytically puro nga mga produkto gawas sa tubig nga anaa sa komersyo.

1.2 Eksperimental nga paagi

Sa kini nga eksperimento, gisagop ang teknik sa pag-wicking sa kolum, ug usa ka seksyon (mga 10 cm) sa usa ka standard nga pipette nga adunay sulud nga diyametro nga 3 mm ang giputol ingon nga tubo sa kolum. Ibutang ang 200 mg nga powdered sample ngadto sa column tube matag higayon, dayon i-uyog kini aron maparehas ug ibutang kini nga patayo sa ubos sa sudlanan nga bildo nga adunay sulod nga diametro nga mga 3 cm, aron ang likido mahimong ma-adsorb sa spontaneously. Timbanga ang 1 mL sa likido nga sulayan ug ibutang kini sa usa ka baso nga sudlanan, ug irekord ang oras sa pagpaunlod t ug ang gilay-on sa pagpaunlod X sa samang higayon. Ang tanan nga mga eksperimento gihimo sa temperatura sa kwarto (25±1°C). Ang matag datos mao ang aberids sa tulo ka replicate nga mga eksperimento.

1.3 Pagkalkula sa eksperimento nga datos

Ang teoretikal nga basehan alang sa paggamit sa column wicking technique aron masulayan ang enerhiya sa nawong sa mga materyales nga powder mao ang Washburn impregnation equation (Washburn penetration equation).

1.3.1 Determinasyon sa epektibong radius sa capillary Reff sa gisukod nga sample

Kung gigamit ang pormula sa pagpaunlod sa Washburn, ang kondisyon alang sa pagkab-ot sa kompleto nga basa mao ang cos=1. Kini nagpasabot nga kung ang usa ka likido gipili aron isawsaw ngadto sa usa ka solid aron makab-ot ang hingpit nga basa nga kondisyon, mahimo natong kuwentahon ang epektibong radius sa capillary Reff sa gisukod nga sample pinaagi sa pagsulay sa gilay-on ug oras sa pagpaunlod sumala sa usa ka espesyal nga kaso sa pormula sa pagpaunlod sa Washburn.

1.3.2 Lifshitz-van der Waals force kalkulasyon alang sa gisukod sample

Sumala sa van Oss-Chaudhury-Good nga naghiusa nga mga lagda, ang relasyon tali sa mga reaksyon tali sa mga likido ug mga solido.

1.3.3 Pagkalkula sa Lewis acid-base nga puwersa sa gisukod nga mga sample

Sa kinatibuk-an, ang acid-base nga mga kabtangan sa mga solido gibana-bana gikan sa datos nga napuno sa tubig ug formamide. Apan sa niini nga artikulo, among nakita nga walay problema sa diha nga ang paggamit niini nga parisan sa polar liquids sa pagsukod cellulose, apan sa pagsulay sa cellulose ether, tungod kay ang pagpaunlod sa gitas-on sa polar solusyon nga sistema sa tubig/formamide sa cellulose ether mao ang ubos kaayo. , nga nagpalisod sa pagrekord sa oras. Busa, gipili ang toluene/chloroform nga sistema sa solusyon nga gipaila sa Chibowski. Sumala sa Chibowski, ang usa ka toluene / chloroform polar solution system usa usab ka kapilian. Kini tungod kay kining duha ka likido adunay espesyal kaayo nga acidity ug alkalinity, pananglitan, ang toluene walay Lewis acidity, ug ang chloroform walay Lewis alkalinity. Aron makuha ang datos nga nakuha sa toluene/chloroform solution system nga mas duol sa girekomendar nga polar solution system sa tubig/formamide, gigamit namo kining duha ka polar liquid system aron sulayan ang cellulose sa samang higayon, ug dayon makuha ang katugbang nga pagpalapad o contraction coefficients sa wala pa i-apply Ang datos nga nakuha pinaagi sa pag-impregnat sa cellulose ether nga adunay toluene/chloroform duol sa mga konklusyon nga nakuha alang sa sistema sa tubig/formamide. Tungod kay ang cellulose ethers nakuha gikan sa cellulose ug adunay parehas nga istruktura tali sa duha, kini nga pamaagi sa pagbanabana mahimong balido.

1.3.4 Pagkalkulo sa kinatibuk-ang nawong libre nga enerhiya

2. Resulta ug Panaghisgot

2.1 Cellulose nga sumbanan

Tungod kay ang among mga resulta sa pagsulay sa cellulose standard nga mga sample nakit-an nga kini nga mga datos nahiuyon sa mga gitaho sa literatura, makatarunganon nga tuohan nga ang mga resulta sa pagsulay sa cellulose ethers kinahanglan usab nga tagdon.

2.2 Mga resulta sa pagsulay ug paghisgot sa cellulose ether

Atol sa pagsulay sa cellulose ether, lisud kaayo ang pagrekord sa gilay-on ug oras sa pagpaunlod tungod sa ubos kaayo nga gitas-on sa pagpaunlod sa tubig ug formamide. Busa, kini nga papel nagpili sa toluene/chloroform solution system isip alternatibong solusyon, ug gibanabana ang Lewis acidity sa cellulose ether base sa resulta sa pagsulay sa tubig/formamide ug toluene/chloroform sa cellulose ug ang proporsyonal nga relasyon tali sa duha ka sistema sa solusyon. ug alkaline nga gahum.

Ang pagkuha sa selulusa isip usa ka sumbanan nga sample, usa ka serye sa mga acid-base nga mga kinaiya sa cellulose ethers gihatag. Tungod kay ang resulta sa impregnating cellulose ether uban sa toluene/chloroform direkta nga gisulayan, kini makapakombinsir.

Kini nagpasabot nga ang tipo ug molekular nga gibug-aton sa mga substituent makaapekto sa acid-base nga mga kabtangan sa cellulose ether, ug ang relasyon tali sa duha ka substituent, hydroxypropyl ug hydroxypropylmethyl, sa acid-base nga mga kabtangan sa cellulose ether ug ang molekular nga gibug-aton hingpit nga kaatbang. Apan mahimo usab kini nga may kalabutan sa kamatuoran nga ang mga MP mga nagkasagol nga substituent.

Tungod kay ang mga substituent sa MO43 ug K8913 managlahi ug adunay parehas nga gibug-aton sa molekula, pananglitan, ang substituent sa una mao ang hydroxymethyl ug ang substituent sa ulahi mao ang hydroxypropyl, apan ang gibug-aton sa molekula sa pareho mao ang 100,000, busa nagpasabut usab nga ang premyo sa samang gibug-aton sa molekula Ubos sa mga sirkumstansya, ang S+ ug S- sa hydroxymethyl group mahimong mas gamay kay sa hydroxypropyl group. Apan ang ang-ang sa pag-ilis mahimo usab, tungod kay ang lebel sa pagpuli sa K8913 mga 3.00, samtang ang sa MO43 1.90 ra.

Tungod kay ang ang-ang sa pag-ilis ug mga substituent sa K8913 ug K9113 parehas ra apan lahi ra ang gibug-aton sa molekula, ang pagtandi tali sa duha nagpakita nga ang S + sa hydroxypropyl cellulose mikunhod sa pagtaas sa gibug-aton sa molekula, apan ang S- nagdugang sa sukwahi. .

Gikan sa katingbanan sa mga resulta sa pagsulay sa enerhiya sa nawong sa tanan nga mga cellulose ethers ug sa ilang mga sangkap, makita nga kung kini cellulose o cellulose ether, ang panguna nga sangkap sa ilang enerhiya sa nawong mao ang kusog nga Lifshitz-van der Waals, nga nagkantidad alang sa mga 98%~99%. Dugang pa, ang mga pwersa sa Lifshitz-van der Waals niining mga nonionic cellulose ethers (gawas sa MO43) mas dako usab kay sa cellulose, nga nagpakita nga ang proseso sa etherification sa cellulose usa usab ka proseso sa pagdugang sa pwersa sa Lifshitz-van der Waals. Ug kini nga mga pagtaas nagdala sa kusog sa nawong sa cellulose ether nga labi ka dako kaysa sa cellulose. Makapaikag kaayo kini nga panghitabo tungod kay kini nga mga cellulose ether sagad gigamit sa paghimo og mga surfactant. Apan ang datos mamatikdan, dili lamang tungod kay ang mga datos mahitungod sa reference standard sample nga gisulayan niini nga eksperimento hilabihan nga nahiuyon sa bili nga gitaho sa literatura, ang datos mahitungod sa reference standard sample hilabihan nga nahiuyon sa bili nga gitaho sa literatura, kay pananglitan: kining tanan nga cellulose Ang SAB sa mga ether mas gamay kay sa cellulose, ug kini tungod sa ilang dako kaayo nga Lewis base. Ubos sa premise sa parehas nga substituent ug degree sa pagpuli, ang nawong nga libre nga enerhiya sa hydroxypropyl cellulose proporsyonal sa gibug-aton sa molekula; samtang ang nawong nga libre nga enerhiya sa hydroxypropyl methylcellulose proporsyonal sa ang-ang sa pagpuli ug inversely proporsyonal sa gibug-aton sa molekula.

Dugang pa, tungod kay ang cellulose ethers adunay mas dako nga SLW kay sa cellulose, apan nahibal-an na nato nga ang ilang dispersibility mas maayo kay sa cellulose, mao nga kini mahimong preliminarily nga giisip nga ang nag-unang component sa SLW naglangkob sa nonionic cellulose ethers kinahanglan nga ang London force.

3. Panapos

Gipakita sa mga pagtuon nga ang matang sa substituent, ang-ang sa pagpuli ug gibug-aton sa molekula adunay dako nga impluwensya sa enerhiya sa nawong ug komposisyon sa non-ionic cellulose ether. Ug kini nga epekto daw adunay mosunod nga regularidad:

(1) S+ sa non-ionic cellulose ether mas gamay kay sa S-.

(2) Ang enerhiya sa nawong sa nonionic cellulose ether gidominar sa Lifshitz-van der Waals force.

(3) Ang gibug-aton sa molekula ug mga substituent adunay epekto sa enerhiya sa nawong sa mga non-ionic cellulose ethers, apan nag-una kini nga nagdepende sa tipo sa mga substituent.

(4) Ubos sa premise sa parehas nga substituent ug degree sa substitution, ang nawong nga libre nga enerhiya sa hydroxypropyl cellulose proporsyonal sa gibug-aton sa molekula; samtang ang nawong nga libre nga enerhiya sa hydroxypropyl methylcellulose proporsyonal sa ang-ang sa pagpuli ug inversely proporsyonal sa gibug-aton sa molekula.

(5) Ang proseso sa etherification sa cellulose usa ka proseso diin ang Lifshitz-van der Waals nga puwersa mosaka, ug kini usa usab ka proseso diin ang Lewis acidity mikunhod ug Lewis alkalinity pagtaas.