Sintesi è proprietà reologichi di l'etere di cellulosa idrossietil

In a prisenza di un catalizzatore alkali self-made, hydroxyethyl industriale A cellulosa hè stata reagita cù N-(2,3-epoxypropyl) trimethylammonium chloride (GTA) reattivu di cationizazione per preparà l'ammoniu quaternariu d'alta sostituzione per u metudu seccu Salt type Hydroxyethyl cellulose etere (HEC). L'effetti di u rapportu di GTA à hydroxyethyl cellulosa (HEC), u rapportu di NaOH à HEC, a temperatura di reazzione, è u tempu di reazione nantu à l'efficienza di a reazione sò stati investigati cù un pianu spirimintali uniforme, è e cundizioni di prucessu ottimizatu sò stati ottenuti attraversu Monte. simulazione di Carlo. È l'efficienza di a reazione di u reagente di eterificazione cationica righjunghji u 95% attraversu a verificazione sperimentale. À u listessu tempu, i so proprietà reologichi sò discututi. I risultati dimustranu chì a suluzione diHEC dimustrava e caratteristiche di u fluidu non-Newtonian, è a so viscosità apparente cresce cù l'aumentu di a cuncentrazione di massa di suluzione; in una certa cuncintrazzioni di suluzione sali, a viscosità apparente diHEC diminuite cù l'aumentu di a cuncentrazione di sali aghjuntu. Sottu à a stessa velocità di cisura, a viscosità apparente diHEC in u sistema di suluzione CaCl2 hè più altu ch'è quellu diHEC in u sistema di suluzione NaCl.

Parolle chjave:Idrossietileetere di cellulosa; prucessu seccu; proprietà reologichi

A cellulosa hà e caratteristiche di fonti ricche, biodegradabilità, biocompatibilità è derivatizazione faciule, è hè un hotspot di ricerca in parechji campi. A cellulosa cationica hè unu di i rapprisentanti più impurtanti di i derivati ​​di cellulosa. Trà i polimeri cationici per i prudutti di prutezzione persunale registrati da CTFA di Fragrance Industry Association, u so cunsumu hè u primu. Pò esse largamente usatu in additivi di condizionamentu di capelli, addolcitori, inhibitori di idratazione di shale di perforazione è agenti anticoagulanti di sangue è altri campi.

Attualmente, u metudu di preparazione di l'etere di cellulosa hydroxyethyl cationic d'ammoniu quaternariu hè un metudu di solvente, chì richiede una grande quantità di solventi organici caru, hè caru, inseguru, è contamina l'ambiente. In cunfrontu cù u metudu di solvente, u metudu seccu hà i vantaghji eccezziunali di un prucessu simplice, alta efficienza di reazione, è menu contaminazione ambientale. In questu documentu, l'etere di cellulosa cationica hè stata sintetizzata da u metudu seccu è u so cumpurtamentu reologicu hè statu studiatu.

1. Parte sperimentale

1.1 Materiali è reagenti

Hydroxyethyl cellulosa (prodottu industriale HEC, u so gradu di sustituzione moleculare DS hè 1.8 ~ 2.0); reagente di cationizazione N-(2,3-epoxypropyl) trimethylammonium chloride (GTA), preparatu da epoxy chloride Propane è trimethylamine sò autofatti in certi cundizioni; catalizzatore alkali auto-fattu; l'etanolu è l'acidu aceticu glaciale sò analiticamente puri; NaCl, KCl, CaCl2 è AlCl3 sò reagenti chimicamenti puri.

1.2 Preparazione di cellulosa cationica ammonium quaternary

Aghjunghjite 5g di hydroxyethyl cellulosa è una quantità apprupriata di catalizzatore alkali in casa in un cilindru d'acciaio cilindrico equipatu di un agitatore, è mischjà per 20 minuti à a temperatura di l'ambienti; dopu aghjunghje una certa quantità di GTA, cuntinuà à agisce per 30 minuti à a temperatura di l'ambienti, è reagisce à una certa temperatura è tempu, un pruduttu crudu solidu essenzialmente basatu nantu hè statu ottenutu. U pruduttu crudu hè imbulighjatu in una suluzione di etanolu chì cuntene una quantità approprita di l'acidu acìticu, filtratu, lavatu è seccu in vacuum per ottene cellulosa cationica d'ammonium quaternary in polvere.

1.3 Determinazione di a frazione di massa di nitrogenu di l'idrossietilcellulosa cationica di ammoniu quaternariu

A frazzioni di massa di nitrogenu in i campioni hè stata determinata da u metudu Kjeldahl.

2. Disegnu sperimentale è ottimisazione di u prucessu di sintesi secca

U metudu di disignu uniforme hè stata utilizata per cuncepisce l'esperimentu, è l'effetti di u rapportu di GTA à hydroxyethyl cellulosa (HEC), u rapportu di NaOH à HEC, a temperatura di reazzione è u tempu di reazzione nantu à l'efficienza di a reazione sò stati investigati.

3. Ricerche nantu à e proprietà reologichi

3.1 Influenza di a cuncentrazione è a velocità di rotazione

Pigliendu l'effettu di a velocità di cisura nantu à a viscosità apparente diHEC à diverse concentrazioni Ds = 0,11 per esempiu, si pò vede chì quandu a velocità di cisura aumenta gradualmente da 0,05 à 0,5 s-1, a viscosità apparente diHEC a soluzione diminuisce, soprattuttu à 0,05 ~ 0,5s-1 viscosità apparente abbassata bruscamente da 160MPa·s à 40 MPa·s, shear thinning, chì indica chì uHEC A suluzione acquosa mostrava proprietà reologiche non newtoniane. L'effettu di u sforzu di tagliu applicatu hè di riduce a forza di interazzione trà e particelle di a fase dispersa. In certi cundizioni, più grande hè a forza, più grande hè a viscosità apparente.

Pò esse ancu vistu da e viscosità apparenti di 3% è 4%HEC suluzione aqueous chì a cuncintrazzioni di massa hè rispittivamenti 3% è 4% à differente tassi di taglio. A viscosità apparente di a suluzione indica chì a so capacità di viscosità aumenta cù a cuncentrazione. U mutivu hè chì quandu a cuncentrazione aumenta in u sistema di suluzione, a repulsione mutuale trà e molécule di a catena principale diHEC è trà e catene moleculari aumenta, è a viscosità apparente aumenta.

3.2 Effettu di diverse concentrazioni di sali aghjuntu

A cuncentrazione diHEC hè stata fissata à u 3%, è l'effettu di l'aghjunghje NaCl di u sali nantu à e proprietà di viscosità di a suluzione hè stata investigata à diverse tassi di cisura.

Si pò vede da i risultati chì a viscosità apparente diminuite cù l'aumentu di a cuncentrazione di u salinu aghjuntu, chì mostra un fenomenu polielectrolyte evidenti. Questu hè chì una parte di u Na + in a suluzione salina hè ligata à l'anione di uHEC catena laterale. A più grande hè a cuncentrazione di a suluzione salina, u più grande u gradu di neutralizazione o schermatura di u polyion da u counterion, è a riduzzione di a repulsione elettrostatica, risultatu in una diminuzione di a densità di carica di u polyion. , a catena di polimeru sminuisce è arriccia, è a cuncintrazione apparente diminuisce.

3.3 Effettu di diversi sali aghjuntu nantu

Si pò vede da l'influenza di dui sali addizionati differenti, Nacl è CaCl2, nantu à a viscosità apparente di uHEC suluzione chì a viscosità apparente diminuite cù l'aghjunzione di u salinu aghjuntu, è à a stessa velocità di cisura, a viscosità apparente di uHEC suluzione in u sistema di suluzione CaCl2 A viscosità apparente hè significativamente più altu ch'è quellu diHEC suluzione in sistema di suluzione NaCl. U mutivu hè chì u sali di calciu hè un ion divalente, è hè più faciule per ligà à u Cl- di a catena laterale di polielectrolyte. A cumminazzioni di u gruppu ammoniu quaternariu nantuHEC cù Cl- hè ridutta, è u shielding hè menu, è a densità di carica di a catena di polimeru hè più altu, risultatu in A repulsione elettrostatica nantu à a catena di polimeru hè più grande, è a catena di polimeru hè allungata, cusì a viscosità apparente hè più altu.

4. Cunclusioni

A preparazione secca di cellulosa cationica altamente sustituita hè un metudu di preparazione ideale cù un funziunamentu simplice, alta efficienza di reazione, è menu contaminazione, è pò evità un altu cunsumu d'energia, a contaminazione ambientale è a toxicità causata da l'usu di solventi.

A suluzione di l'etere di cellulosa cationica presenta e caratteristiche di u fluidu non-Newtonian è hà e caratteristiche di u cisura thinning; cum'è a cuncintrazione di massa di suluzione aumenta, a so viscosità apparente aumenta; in una certa cuncentrazione di suluzione saline,HEC a viscosità apparente aumenta cù l'aumentu è a diminuzione. Sottu à a stessa velocità di cisura, a viscosità apparente diHEC in u sistema di suluzione CaCl2 hè più altu ch'è quellu diHEC in u sistema di suluzione NaCl.