Synthesis ug Rheological Properties sa Hydroxyethyl Cellulose Ether

Sa presensya sa usa ka kaugalingon nga gihimo nga alkali catalyst, industriyal nga hydroxyethyl Ang cellulose gi-react sa N-(2,3-epoxypropyl)trimethylammonium chloride (GTA) cationization reagent aron maandam ang high-substitution quaternary ammonium pinaagi sa uga nga paagi Salt type Hydroxyethyl cellulose ether (HEC). Ang mga epekto sa ratio sa GTA ngadto sa hydroxyethyl cellulose (HEC), ang ratio sa NaOH ngadto sa HEC, ang temperatura sa reaksyon, ug ang panahon sa reaksyon sa kaepektibo sa reaksyon gisusi sa usa ka uniporme nga plano sa eksperimento, ug ang na-optimize nga mga kondisyon sa proseso nakuha pinaagi sa Monte. Carlo simulation. Ug ang pagkaepektibo sa reaksyon sa cationic etherification reagent moabot sa 95% pinaagi sa pag-verify sa eksperimento. Sa parehas nga oras, ang mga rheological nga kabtangan niini gihisgutan. Ang mga resulta nagpakita nga ang solusyon saHEC nagpakita sa mga kinaiya sa non-Newtonian fluid, ug ang dayag nga viscosity misaka uban sa pagdugang sa solusyon masa konsentrasyon; sa usa ka piho nga konsentrasyon sa asin nga solusyon, ang dayag nga viscosity saHEC mikunhod uban ang pagdugang sa dugang nga konsentrasyon sa asin. Ubos sa parehas nga paggunting rate, ang dayag nga viscosity saHEC sa CaCl2 solusyon nga sistema mao ang mas taas kay sa saHEC sa sistema sa solusyon sa NaCl.

yawe nga mga pulong:Hydroxyethylcellulose ether; uga nga proseso; rheological nga mga kabtangan

Ang cellulose adunay mga kinaiya sa adunahan nga tinubdan, biodegradability, biocompatibility ug sayon ​​nga derivatization, ug usa ka research hotspot sa daghang natad. Cationic cellulose mao ang usa sa labing importante nga mga representante sa cellulose derivatives. Lakip sa mga cationic polymers alang sa personal nga proteksyon nga mga produkto nga narehistro sa CTFA sa Fragrance Industry Association, ang pagkonsumo niini mao ang una. Kini kaylap nga gigamit sa buhok conditioner conditioning additives, softeners, drilling shale hydration inhibitors ug dugo anti-coagulation ahente ug uban pang mga kaumahan.

Sa pagkakaron, ang pamaagi sa pag-andam sa quaternary ammonium cationic hydroxyethyl cellulose ether usa ka solvent nga pamaagi, nga nanginahanglan usa ka dako nga kantidad sa mahal nga mga organikong solvent, mahal, dili luwas, ug makahugaw sa palibot. Kung itandi sa pamaagi sa solvent, ang uga nga pamaagi adunay talagsaong mga bentaha sa yano nga proseso, taas nga kahusayan sa reaksyon, ug dili kaayo polusyon sa kalikopan. Niini nga papel, ang cationic cellulose ether gi-synthesize sa dry method ug gitun-an ang rheological behavior niini.

1. Eksperimento nga bahin

1.1 Mga materyales ug reagents

Hydroxyethyl cellulose (HEC industriyal nga produkto, ang molekular substitution degree DS mao ang 1.8 ~ 2.0); cationization reagent N-(2,3-epoxypropyl)trimethylammonium chloride (GTA), giandam gikan sa epoxy chloride Ang propane ug trimethylamine kay gihimo sa kaugalingon ubos sa pipila ka kondisyon; gihimo sa kaugalingon nga alkali catalyst; ethanol ug glacial acetic acid kay analytically puro; Ang NaCl, KCl, CaCl2, ug AlCl3 kay puro nga kemikal nga mga reagent.

1.2 Pag-andam sa quaternary ammonium cationic cellulose

Idugang ang 5g sa hydroxyethyl cellulose ug usa ka angay nga kantidad sa homemade alkali catalyst ngadto sa cylindrical steel cylinder nga adunay stirrer, ug pagpalihok sulod sa 20 minutos sa temperatura sa lawak; unya pagdugang sa usa ka piho nga kantidad sa GTA, padayon nga pagpalihok sa 30 minuto sa temperatura sa kwarto, ug reaksyon sa usa ka piho nga temperatura ug oras, usa ka solidong produkto nga krudo nga gibase sa nakuha. Ang krudo nga produkto gituslob sa usa ka solusyon sa ethanol nga adunay angay nga kantidad sa acetic acid, gisala, gihugasan, ug gipauga sa vacuum aron makakuha og powdered quaternary ammonium cationic cellulose.

1.3 Pagdeterminar sa nitrogen mass fraction sa quaternary ammonium cationic hydroxyethyl cellulose

Ang mass fraction sa nitrogen sa mga sample gitino pinaagi sa Kjeldahl nga pamaagi.

2. Eksperimento nga disenyo ug pag-optimize sa proseso sa uga nga synthesis

Ang uniporme nga pamaagi sa disenyo gigamit sa pagdesinyo sa eksperimento, ug ang mga epekto sa ratio sa GTA ngadto sa hydroxyethyl cellulose (HEC), ang ratio sa NaOH ngadto sa HEC, ang temperatura sa reaksyon ug ang oras sa reaksyon sa kaepektibo sa reaksyon gisusi.

3. Pagpanukiduki sa rheological properties

3.1 Impluwensya sa konsentrasyon ug rotational speed

Pagkuha sa epekto sa shear rate sa dayag nga viscosity saHEC sa lain-laing mga konsentrasyon Ds=0.11 ingon nga usa ka panig-ingnan, kini makita nga samtang ang paggunting rate sa hinay-hinay nga pagtaas gikan sa 0.05 ngadto sa 0.5 s-1, ang dayag nga viscosity saHEC mikunhod ang solusyon, labi na sa 0.05 ~ 0.5s-1 nga dayag nga viscosity mikunhod pag-ayo gikan sa 160MPa·s ngadto sa 40MPa·s, shear thinning, nga nagpakita nga angHEC ang tubigon nga solusyon nagpakita sa dili Newtonian rheological nga mga kabtangan. Ang epekto sa gipadapat nga shear stress mao ang pagpakunhod sa pwersa sa interaksyon tali sa mga partikulo sa nagkatibulaag nga hugna. Ubos sa pipila ka mga kondisyon, mas dako ang puwersa, mas dako ang dayag nga viscosity.

Makita usab kini gikan sa dayag nga viscosities sa 3% ug 4%HEC tubigon nga mga solusyon nga ang mass konsentrasyon mao ang tinagsa 3% ug 4% sa lain-laing mga paggunting rate. Ang dayag nga viscosity sa solusyon nagpakita nga ang viscosity-nagdugang abilidad sa pagdugang sa konsentrasyon. Ang hinungdan mao nga samtang ang konsentrasyon nagdugang sa sistema sa solusyon, ang us aka pagbalibad tali sa mga molekula sa nag-unang kadena saHEC ug sa taliwala sa mga molekular nga kadena nagdugang, ug ang dayag nga viscosity nagdugang.

3.2 Epekto sa lain-laing mga konsentrasyon sa dugang asin

Ang konsentrasyon saHEC gitakda sa 3%, ug ang epekto sa pagdugang sa asin NaCl sa viscosity properties sa solusyon gisusi sa lain-laing mga shear rates.

Makita gikan sa mga resulta nga ang dayag nga viscosity mikunhod sa pagdugang sa dugang nga konsentrasyon sa asin, nga nagpakita sa dayag nga polyelectrolyte phenomenon. Kini tungod kay ang bahin sa Na+ sa solusyon sa asin nahigot sa anion saHEC kilid nga kadena. Kon mas dako ang konsentrasyon sa solusyon sa asin, mas dako ang ang-ang sa pag-neutralize o panalipod sa polyion pinaagi sa counterion, ug ang pagkunhod sa electrostatic repulsion, nga miresulta sa pagkunhod sa charge density sa polyion. , ang polymer nga kadena mokunhod ug mokulot, ug ang dayag nga konsentrasyon mikunhod.

3.3 Epekto sa lain-laing mga dugang asin sa

Kini makita gikan sa impluwensya sa duha ka lain-laing mga dugang nga asin, Nacl ug CaCl2, sa dayag nga viscosity saHEC solusyon nga ang dayag nga viscosity mikunhod uban sa pagdugang sa dugang nga asin, ug sa samang shear rate, ang dayag nga viscosity saHEC solusyon sa CaCl2 solution system Ang dayag nga viscosity mas taas kay saHEC solusyon sa sistema sa solusyon sa NaCl. Ang hinungdan mao nga ang calcium salt usa ka divalent ion, ug mas dali nga mabugkos sa Cl- sa polyelectrolyte side chain. Ang kombinasyon sa quaternary ammonium nga grupo saHEC uban sa Cl- ang pagkunhod, ug ang shielding mao ang dili kaayo, ug ang bayad Densidad sa polymer kadena mao ang mas taas, nga miresulta sa Ang electrostatic repulsion sa polymer kadena mao ang mas dako, ug ang polymer kadena gituy-od, mao nga ang dayag nga viscosity mao ang mas taas.

4. Panapos

Ang uga nga pag-andam sa labi ka gipuli nga cationic cellulose usa ka sulundon nga pamaagi sa pag-andam nga adunay yano nga operasyon, taas nga kahusayan sa reaksyon, ug dili kaayo polusyon, ug makalikay sa taas nga pagkonsumo sa enerhiya, polusyon sa kalikopan, ug pagkahilo tungod sa paggamit sa mga solvent.

Ang solusyon sa cationic cellulose ether nagpakita sa mga kinaiya sa non-Newtonian fluid ug adunay mga kinaiya sa shear thinning; samtang ang solusyon mass konsentrasyon sa pagdugang, ang dayag nga viscosity nagdugang; sa usa ka piho nga konsentrasyon sa solusyon sa asin,HEC ang dayag nga viscosity nagdugang sa pagtaas ug pagkunhod. Ubos sa sama nga paggunting rate, ang dayag nga viscosity saHEC sa CaCl2 solusyon nga sistema mao ang mas taas kay sa saHEC sa sistema sa solusyon sa NaCl.