Effetti di i Sustituenti è u Pesu Moleculare nantu à e Proprietà Superficiali di l'Etere di Cellulosa Nonionic

Sicondu a teoria di l'impregnazione di Washburn (Teoria di a Penetrazione) è a teoria di cumminazzioni di van Oss-Good-Chaudhury (Teoria di Combinazione) è l'applicazioni di a tecnulugia di wick di colonna (Tecnica di Column Wicking), parechji eteri di cellulosa non ionica, cum'è a metil cellulosa. cellulosa, hydroxypropyl cellulosa è hydroxypropyl metilcellulosa sò stati testati. A causa di i diversi sustituenti, gradi di sustituzione è pesi moleculari di sti etere di cellulosa, e so energie di a superficia è i so cumpunenti sò significativamente diffirenti. I dati mostra chì a basa di Lewis di l'etere di cellulosa non ionica hè più grande di l'acidu di Lewis, è u cumpunente principalu di l'energia libera di a superficia hè a forza di Lifshitz-van der Waals. L'energia di a superficia di l'idrossipropile è a so cumpusizioni sò più grande di quella di l'idrossimetile. Sutta a premessa di u listessu sustituente è u gradu di sustituzzioni, l'energia libera di a superficia di cellulosa hydroxypropyl hè proporzionale à u pesu moleculare; mentre chì l'energia libera di a superficia di l'idrossipropilmetilcellulosa hè proporzionale à u gradu di sustituzione è inversamente proporzionale à u pesu moleculare. L'esperimentu hà ancu truvatu chì l'energia di a superficia di l'idrossipropile sustituente è l'idrossipropilmetile in l'etere di cellulosa non ionica pare esse più grande di l'energia di a superficia di a cellulosa, è l'esperimentu prova chì l'energia di a superficia di a cellulosa pruvata è a so cumpusizioni I dati sò coherente cù a literatura.

Parolle chjave: eteri di cellulosa non ionica; sustituenti è gradi di sustituzione; pesu molekulari; pruprietà di a superficia; tecnulugia wick

L'etere di cellulosa hè una grande categuria di derivati ​​di cellulosa, chì pò esse divisu in etere anionicu, cationicu è nonionic secondu a struttura chimica di i so sustituenti etere. L'etere di cellulosa hè ancu unu di i primi prudutti ricercati è pruduciuti in a chimica di polimeru. Finu a ora, l'etere di cellulosa hè stata largamente utilizata in a medicina, l'igiene, i cusmetichi è l'industria alimentaria.

Ancu l'eteri di cellulosa, cum'è hydroxymethylcellulose, hydroxypropylcellulose è hydroxypropylmethylcellulose, sò stati pruduciutu industrialmente è parechji di e so proprietà sò stati studiati, a so energia di a superficia, l'acidu proprietà Alkali-reattivu ùn sò micca stati rappurtati finu à avà. Siccomu a maiò parte di sti prudutti sò aduprati in un ambiente liquidu, è e caratteristiche di a superficia, in particulare e caratteristiche di a reazione acidu-base, sò prubabilmente affettanu u so usu, hè assai necessariu di studià è capisce e caratteristiche chimiche di a superficia di stu etere di cellulosa cummerciale.

Cunsiderendu chì i campioni di derivati ​​di cellulosa sò assai faciuli di cambià cù u cambiamentu di e cundizioni di preparazione, stu documentu usa prudutti cummirciali cum'è campioni per caratterizà a so energia di a superficia, è basatu annantu à questu, l'influenza di i sustituenti è i pesi moleculari di tali prudutti nantu à a superficia. proprietà hè studiatu.

1. Parte sperimentale

1.1 Materie prime

L'etere di cellulosa non-ionicu utilizatu in l'esperimentu hè u pruduttuKIMA CHEMICAL CO.,LTD,. I campioni ùn sò micca stati sottumessi à alcun trattamentu prima di pruvà.

Cunsiderendu chì i derivati ​​di a cellulosa sò fatti di cellulosa, e duie strutture sò vicini, è e proprietà di a superficia di a cellulosa sò state riportate in a literatura, per quessa, stu documentu usa a cellulosa cum'è mostra standard. A mostra di cellulosa utilizata hè stata chjamata C8002 è hè stata acquistata daKIMA, CN. A mostra ùn hè statu sottumessu à alcun trattamentu durante a prova.

I reagenti utilizati in l'esperimentu sò: etanu, diiodomethane, acqua deionizzata, formamide, toluene, cloroformu. Tutti i liquidi eranu prudutti analiticamente puri eccettu l'acqua chì era dispunibule cummerciale.

1.2 Metudu spirimintali

In questu esperimentu, hè stata aduttata a tecnica di a culonna, è una sezione (circa 10 cm) di una pipetta standard cù un diametru internu di 3 mm hè stata tagliata cum'è u tubu di a colonna. Mettite 200 mg di campionu pulveru in u tubu di a colonna ogni volta, dopu scuzzulate per fà ancu è mette verticalmente nantu à u fondu di u cuntinuu di vetru cù un diametru internu di circa 3 cm, perchè u liquidu pò esse adsorbutu spontaneamente. Pesà 1 mL di u liquidu per esse pruvatu è mette in un cuntainer di vetru, è registra u tempu d'immersione t è a distanza d'immersione X à u stessu tempu. Tutti l'esperimenti sò stati realizati à a temperatura di l'ambienti (25±1°C). Ogni dati hè a media di trè esperimenti replicati.

1.3 Càlculu di dati spirimintali

A basa teorica per l'appiecazione di a tecnica di wicking di colonna per pruvà l'energia di a superficia di i materiali in polvere hè l'equazione di impregnazione di Washburn (equazione di penetrazione di Washburn).

1.3.1 Determinazione di u raghju efficace capillaru Reff di a mostra misurata

Quandu si applica a formula di immersione Washburn, a cundizione per ottene una bagnata cumpleta hè cos = 1. Questu significa chì quandu un liquidu hè sceltu per immerse in un solidu per ottene una cundizione cumplettamente bagnata, pudemu calculà u raghju efficace di capillari Reff di a mostra misurata pruvendu a distanza d'immersione è u tempu secondu un casu speciale di a formula d'immersione Washburn.

1.3.2 Lifshitz-van der Waals calculu di forza per a mostra misurata

Sicondu van Oss-Chaudhury-Good cumminendu regule, a relazione trà e reazzione trà liquidi è solidi.

1.3.3 Calculation of Lewis acid-base force di i campioni misurati

In generale, i pruprietà di l'acidu-base di i solidi sò stimati da dati impregnati cù acqua è formamide. Ma in issu articulu, avemu trovu chì ùn ci hè micca prublema quandu usu di stu paru di liquidi polari à misurà cellulosa, ma in a prova di cellulosa etere, perchè l'altezza di immersione di u sistema di suluzione polari di acqua / formamide in cellulosa etere hè troppu bassu. , rendendu u tempu di registrazione assai difficiule. Per quessa, u sistema di suluzione toluene / cloroformu introduttu da Chibowsk hè statu sceltu. Sicondu Chibowski, un sistema di suluzione polare di toluene / cloroformu hè ancu una opzione. Questu hè chì sti dui liquidi sò assai spiciali acidità è alkalinità, per esempiu, u toluene ùn hà micca acidità di Lewis, è u cloroformu ùn hà micca alkalinità di Lewis. Per ottene i dati ottenuti da u sistema di suluzione di toluene / cloroformu più vicinu à u sistema di suluzione polare cunsigliatu di acqua / formamide, usemu sti dui sistemi di liquidu polari per pruvà a cellulosa à u stessu tempu, è dopu avè i coefficienti di espansione o contrazione currispondenti. prima di applicà I dati ottenuti da impregnating cellulose etere cù toluene / chloroform sò vicinu à e cunclusioni ottenute per u sistema acqua / formamide. Siccomu l'eteri di cellulosa sò derivati ​​​​da a cellulosa è ci hè una struttura assai simili trà i dui, stu metudu di stima pò esse validu.

1.3.4 Calculu di l'energia libera di a superficia tutale

2. Risultati è Discussione

2.1 Standard di cellulosa

Siccomu i nostri risultati di teste nantu à i campioni standard di cellulosa truvaru chì questi dati sò in bonu accordu cù quelli chì sò riportati in a literatura, hè ragiunate per crede chì i risultati di teste nantu à l'eteri di cellulosa anu ancu esse cunsideratu.

2.2 Test risultati è discussione di cellulosa etere

Durante a prova di l'etere di cellulosa, hè assai difficiuli di registrà a distanza è u tempu d'immersione per via di l'altitudine d'immersione assai bassa di l'acqua è a formamide. Dunque, stu articulu sceglie u sistema di suluzione toluene / chloroform cum'è una suluzione alternativa, è stima l'acidità Lewis di l'etere di cellulosa basatu nantu à i risultati di a prova di l'acqua / formamide è u toluene / chloroform in cellulosa è a relazione proporzionale trà i dui sistemi di suluzione. e putenza alkalina.

Pigliendu a cellulosa cum'è una mostra standard, una serie di caratteristiche acidu-base di l'eteri di cellulosa sò datu. Siccomu u risultatu di l'impregnazione di l'etere di cellulosa cù toluene / cloroformu hè direttamente pruvatu, hè cunvince.

Questu significa chì u tipu è u pesu molekulari di i sustituenti affettanu e proprietà di l'acidu-base di l'etere di cellulosa, è a relazione trà i dui sustituenti, hydroxypropyl è hydroxypropylmethyl, nantu à e proprietà di l'acid-base di l'etere di cellulosa è u pesu moleculare completamente oppostu. Ma puderia ancu esse ligata à u fattu chì i MP sò sustituenti misti.

Siccomu i sustituenti di MO43 è K8913 sò diffirenti è anu u stessu pesu moleculare, per esempiu, u sustituente di u primu hè hydroxymethyl è u sustituente di l'ultimu hè hydroxypropyl, ma u pesu moleculare di i dui hè 100.000, cusì significa ancu chì Premessa di u listessu pesu molekulari In e circustanze, u S + è S- di u gruppu hydroxymethyl pò esse più chjucu cà u gruppu hydroxypropyl. Ma u gradu di sustituzione hè ancu pussibule, perchè u gradu di sustituzione di K8913 hè di circa 3,00, mentre chì quellu di MO43 hè solu 1,90.

Siccomu u gradu di sustituzzioni è i sustituenti di K8913 è K9113 sò listessi, ma solu u pesu molekulari hè diversu, a paraguna trà i dui mostra chì l'S + di cellulosa hydroxypropyl diminuite cù l'aumentu di u pesu molekulari, ma S- aumenta à u cuntrariu. .

Da u riassuntu di i risultati di a prova di l'energia di a superficia di tutti l'eteri di cellulosa è i so cumpunenti, si pò vede chì s'ellu hè cellulosa o etere di cellulosa, u cumpunente principalu di a so energia di a superficia hè a forza di Lifshitz-van der Waals, cuntendu per circa 98% ~ 99%. Inoltre, e forze Lifshitz-van der Waals di sti eteri di cellulosa non ionica (eccettu MO43) sò ancu più grande di quelli di cellulosa, chì indica chì u prucessu di eterificazione di cellulosa hè ancu un prucessu di crescita di e forze di Lifshitz-van der Waals. E sti aumenti portanu à l'energia di a superficia di l'etere di cellulosa chì hè più grande di quella di a cellulosa. Stu fenominu hè assai interessante perchè sti eteri di cellulosa sò cumunimenti usati in a produzzione di surfactants. Ma i dati sò degne di nota, micca solu perchè e dati nantu à u campione standard di riferimentu testatu in questu esperimentu sò estremamente coherente cù u valore riportatu in a literatura, i dati nantu à u campione standard di riferimentu sò estremamente coherente cù u valore riportatu in a literatura, per esempiu: tutti sti cellulosa U SAB di l'eteri hè significativamente più chjucu di quellu di cellulosa, è questu hè duvuta à i so basi Lewis assai grande. Sutta a premessa di u listessu sustituente è u gradu di sustituzzioni, l'energia libera di a superficia di cellulosa hydroxypropyl hè proporzionale à u pesu moleculare; mentre chì l'energia libera di a superficia di l'idrossipropilmetilcellulosa hè proporzionale à u gradu di sustituzione è inversamente proporzionale à u pesu moleculare.

Inoltre, perchè l'eteri di cellulosa anu SLW più grande di a cellulosa, ma avemu digià sapendu chì a so dispersibility hè megliu cà a cellulosa, per quessa, si pò esse cunsideratu preliminarmente chì u cumpunente principalu di SLW chì custituiscenu l'eteri di cellulosa nonionic deve esse a forza di Londra.

3. Cunclusioni

I studii anu dimustratu chì u tipu di sustituente, u gradu di sustituzione è u pesu moleculare anu una grande influenza nantu à l'energia di a superficia è a cumpusizioni di l'etere di cellulosa non ionica. È questu effettu pare avè a seguente regularità:

(1) S+ di l'etere di cellulosa non-ionicu hè più chjucu di S-.

(2) L'energia di a superficia di l'etere di cellulosa nonionic hè duminata da a forza di Lifshitz-van der Waals.

(3) U pesu moleculare è i sustituenti anu un effettu nantu à l'energia di a superficia di l'eteri di cellulosa non ionica, ma dipende principalmente da u tipu di sustituenti.

(4) Sutta a premessa di u listessu sustituente è u gradu di sustituzione, l'energia libera di a superficia di cellulosa hydroxypropyl hè proporzionale à u pesu moleculare; mentre chì l'energia libera di a superficia di l'idrossipropilmetilcellulosa hè proporzionale à u gradu di sustituzione è inversamente proporzionale à u pesu moleculare.

(5) U prucessu di eterificazione di a cellulosa hè un prucessu in quale a forza di Lifshitz-van der Waals aumenta, è hè ancu un prucessu in quale l'acidità di Lewis diminuite è l'alcalinità di Lewis aumenta.