Effeithiau Ethr Cellwlos Nonionig ar Eiddo Arwyneb a Phwysau Moleciwlaidd

Yn ôl theori trwytho Washburn (Damcaniaeth Treiddiad) a theori gyfuniad van Oss-Good-Chaudhury (Theori Cyfuno) a chymhwyso technoleg wick colofnog (Techneg Wicking Colofn), mae nifer o etherau seliwlos anïonig, megis methyl cellwlos Priodweddau wyneb y profwyd cellwlos, hydroxypropyl cellwlos a hydroxypropyl methylcellulose. Oherwydd y gwahanol eilyddion, graddau amnewid a phwysau moleciwlaidd yr etherau cellwlos hyn, mae eu hegni arwyneb a'u cydrannau yn sylweddol wahanol. Mae'r data'n dangos bod sylfaen Lewis o ether cellwlos nad yw'n ïonig yn fwy na'r asid Lewis, a phrif gydran yr egni di-wyneb yw grym Lifshitz-van der Waals. Mae egni arwyneb hydroxypropyl a'i gyfansoddiad yn fwy nag egni hydroxymethyl. O dan y rhagosodiad o'r un eilydd a gradd o amnewid, mae egni rhydd arwyneb hydroxypropyl cellwlos yn gymesur â'r pwysau moleciwlaidd; tra bod ynni rhydd arwyneb hydroxypropyl methylcellulose yn gymesur â'r radd o amnewid ac yn gymesur yn wrthdro â'r pwysau moleciwlaidd. Canfu'r arbrawf hefyd ei bod yn ymddangos bod egni wyneb yr amnewidyn hydroxypropyl a hydroxypropylmethyl yn yr ether cellwlos nad yw'n ïonig yn fwy nag egni arwyneb cellwlos, ac mae'r arbrawf yn profi bod egni arwyneb y seliwlos a brofwyd a'i gyfansoddiad Mae'r data yn gyson â'r llenyddiaeth.

Geiriau allweddol: etherau cellwlos nonionic; dirprwyon a graddau dirprwyo; pwysau moleciwlaidd; eiddo arwyneb; technoleg wick

Mae ether cellwlos yn gategori mawr o ddeilliadau seliwlos, y gellir eu rhannu'n etherau anionig, cationig a nonionig yn ôl strwythur cemegol eu dirprwyon ether. Mae ether cellwlos hefyd yn un o'r cynhyrchion cynharaf a ymchwiliwyd ac a gynhyrchwyd mewn cemeg polymer. Hyd yn hyn, mae ether seliwlos wedi'i ddefnyddio'n helaeth mewn meddygaeth, hylendid, colur a diwydiant bwyd.

Er bod etherau cellwlos, megis hydroxymethylcellulose, hydroxypropylcellulose a hydroxypropylmethylcellulose, wedi'u cynhyrchu'n ddiwydiannol ac mae llawer o'u heiddo wedi'u hastudio, nid yw eu hegni arwyneb, eiddo asid Alcali-adweithiol wedi'u hadrodd hyd yn hyn. Gan fod y rhan fwyaf o'r cynhyrchion hyn yn cael eu defnyddio mewn amgylchedd hylif, ac mae'r nodweddion arwyneb, yn enwedig y nodweddion adwaith sylfaen asid, yn debygol o effeithio ar eu defnydd, mae'n angenrheidiol iawn astudio a deall nodweddion cemegol wyneb yr ether cellwlos masnachol hwn.

O ystyried bod y samplau o ddeilliadau seliwlos yn hawdd iawn i'w newid gyda newid amodau paratoi, mae'r papur hwn yn defnyddio cynhyrchion masnachol fel samplau i nodweddu eu hegni arwyneb, ac yn seiliedig ar hyn, dylanwad eilyddion a phwysau moleciwlaidd cynhyrchion o'r fath ar yr wyneb. eiddo yn cael ei astudio.

1. rhan arbrofol

1.1 Deunyddiau crai

Mae'r ether cellwlos anïonig a ddefnyddir yn yr arbrawf yn gynnyrchCO CEMEGOL KIMA, LTD,. Ni chafodd y samplau eu trin cyn eu profi.

O ystyried bod deilliadau seliwlos yn cael eu gwneud o seliwlos, mae'r ddau strwythur yn agos, ac mae priodweddau wyneb cellwlos wedi'u hadrodd yn y llenyddiaeth, felly mae'r papur hwn yn defnyddio seliwlos fel y sampl safonol. Rhoddwyd yr enw cod C8002 ar y sampl cellwlos a brynwyd oddi wrthKIMA, CN. Ni chafodd y sampl ei drin o gwbl yn ystod y prawf.

Yr adweithyddion a ddefnyddir yn yr arbrawf yw: ethan, deuodomethan, dŵr wedi'i ddadïoneiddio, ffurfamid, tolwen, clorofform. Roedd pob hylif yn gynnyrch dadansoddol pur ac eithrio dŵr a oedd ar gael yn fasnachol.

1.2 Dull arbrofol

Yn yr arbrawf hwn, mabwysiadwyd y dechneg wicking colofn, a thorrwyd rhan (tua 10 cm) o bibed safonol gyda diamedr mewnol o 3 mm fel y tiwb colofn. Rhowch 200 mg o sampl powdr yn y tiwb colofn bob tro, yna ysgwydwch ef i'w wneud yn wastad a'i osod yn fertigol ar waelod y cynhwysydd gwydr gyda diamedr mewnol o tua 3 cm, fel y gellir arsugniad yr hylif yn ddigymell. Pwyswch 1 mL o'r hylif i'w brofi a'i roi mewn cynhwysydd gwydr, a chofnodwch yr amser trochi t a'r pellter trochi X ar yr un pryd. Perfformiwyd yr holl arbrofion ar dymheredd ystafell (25±1°C). Mae pob data yn gyfartaledd o dri arbrawf ailadrodd.

1.3 Cyfrifo data arbrofol

Y sail ddamcaniaethol ar gyfer cymhwyso techneg wicking colofn i brofi egni arwyneb deunyddiau powdr yw hafaliad trwytho Washburn (haaliad treiddiad Washburn).

1.3.1 Pennu radiws capilari effeithiol Reff y sampl a fesurwyd

Wrth gymhwyso fformiwla trochi Washburn, yr amod ar gyfer gwlychu'n llwyr yw cos=1. Mae hyn yn golygu, pan ddewisir hylif i drochi i mewn i solid i gyflawni cyflwr cwbl wlyb, gallwn gyfrifo radiws capilari Reff effeithiol y sampl fesuredig trwy brofi'r pellter a'r amser trochi yn ôl achos arbennig o fformiwla trochi Washburn.

1.3.2 Cyfrifiad grym Lifshitz-van der Waals ar gyfer y sampl fesuredig

Yn ôl rheolau cyfuno van Oss-Chaudhury-Good, y berthynas rhwng yr adweithiau rhwng hylifau a solidau.

1.3.3 Cyfrifo grym asid-bas Lewis o'r samplau a fesurwyd

Yn gyffredinol, mae priodweddau asid-bas solidau yn cael eu hamcangyfrif o ddata sydd wedi'u trwytho â dŵr a formamid. Ond yn yr erthygl hon, canfuwyd nad oes problem wrth ddefnyddio'r pâr hwn o hylifau pegynol i fesur cellwlos, ond yn y prawf ether seliwlos, oherwydd bod uchder trochi system datrysiad pegynol dŵr / fformamid mewn ether seliwlos yn rhy isel. , gan wneud cofnodi amser yn anodd iawn. Felly, dewiswyd y system hydoddiant tolwen/clorofform a gyflwynwyd gan Chibowsk. Yn ôl Chibowski, mae system hydoddiant pegynol tolwen/clorofform hefyd yn opsiwn. Mae hyn oherwydd bod gan y ddau hylif hyn asidedd ac alcalinedd arbennig iawn, er enghraifft, nid oes gan tolwen unrhyw asidedd Lewis, ac nid oes gan glorofform unrhyw alcalinedd Lewis. Er mwyn cael y data a gafwyd gan y system hydoddiant tolwen / clorofform yn nes at y system datrysiad pegynol a argymhellir o ddŵr / fformamid, rydym yn defnyddio'r ddwy system hylif pegynol hyn i brofi seliwlos ar yr un pryd, ac yna cael y cyfernodau ehangu neu grebachu cyfatebol. cyn gwneud cais Mae'r data a gafwyd trwy drwytho ether seliwlos â tholwen/clorofform yn agos at y casgliadau a gafwyd ar gyfer y system dŵr/formamid. Gan fod etherau seliwlos yn deillio o seliwlos a bod strwythur tebyg iawn rhwng y ddau, gall y dull amcangyfrif hwn fod yn ddilys.

1.3.4 Cyfrifo cyfanswm ynni di-wyneb

2. Canlyniadau a Thrafodaeth

2.1 safon cellwlos

Gan fod canlyniadau ein profion ar samplau safonol cellwlos wedi canfod bod y data hyn yn cytuno'n dda â'r rhai a adroddwyd yn y llenyddiaeth, mae'n rhesymol credu y dylid ystyried canlyniadau profion ar etherau seliwlos hefyd.

2.2 Canlyniadau profion a thrafodaeth ar ether seliwlos

Yn ystod y prawf o ether seliwlos, mae'n anodd iawn cofnodi'r pellter a'r amser trochi oherwydd uchder trochi isel iawn dŵr a formamid. Felly, mae'r papur hwn yn dewis y system hydoddiant tolwen/clorofform fel ateb amgen, ac yn amcangyfrif asidedd Lewis o ether cellwlos yn seiliedig ar ganlyniadau profion dŵr/formamid a tholwen/clorofform ar seliwlos a'r berthynas gyfrannol rhwng y ddwy system hydoddiant. a phŵer alcalïaidd.

Gan gymryd seliwlos fel sampl safonol, rhoddir cyfres o nodweddion asid-bas etherau cellwlos. Gan fod canlyniad trwytho ether cellwlos â tholwen / clorofform yn cael ei brofi'n uniongyrchol, mae'n argyhoeddiadol.

Mae hyn yn golygu bod math a phwysau moleciwlaidd yr eilyddion yn effeithio ar briodweddau asid-bas ether cellwlos, a'r berthynas rhwng y ddau amnewidydd, hydroxypropyl a hydroxypropylmethyl, ar briodweddau asid-bas ether cellwlos a'r pwysau moleciwlaidd yn hollol gyferbyn. Ond gallai hefyd fod yn gysylltiedig â'r ffaith bod ASau yn dirprwyon cymysg.

Gan fod eilyddion MO43 a K8913 yn wahanol a bod ganddynt yr un pwysau moleciwlaidd, er enghraifft, mae eilydd y cyntaf yn hydroxymethyl ac eilydd yr olaf yn hydroxypropyl, ond mae pwysau moleciwlaidd y ddau yn 100,000, felly mae hefyd yn golygu bod y rhagosodiad o'r un pwysau moleciwlaidd O dan yr amgylchiadau, gall S+ ac S- y grŵp hydroxymethyl fod yn llai na'r grŵp hydroxypropyl. Ond mae graddfa'r amnewid hefyd yn bosibl, oherwydd mae gradd amnewid K8913 tua 3.00, tra mai dim ond 1.90 yw graddfa MO43.

Gan fod gradd amnewid ac eilyddion K8913 a K9113 yr un peth ond dim ond y pwysau moleciwlaidd sy'n wahanol, mae'r gymhariaeth rhwng y ddau yn dangos bod y S + o cellwlos hydroxypropyl yn lleihau gyda chynnydd pwysau moleciwlaidd, ond mae S- yn cynyddu i'r gwrthwyneb. .

O'r crynodeb o ganlyniadau profion ynni wyneb yr holl etherau cellwlos a'u cydrannau, gellir gweld, p'un a yw'n ether seliwlos neu seliwlos, prif gydran eu hegni arwyneb yw grym Lifshitz-van der Waals, sy'n cyfrif am tua 98% ~ 99%. Ar ben hynny, mae grymoedd Lifshitz-van der Waals o'r etherau cellwlos nonionig hyn (ac eithrio MO43) hefyd yn bennaf yn fwy na rhai seliwlos, sy'n dangos bod y broses etherification o seliwlos hefyd yn broses o gynyddu grymoedd Lifshitz-van der Waals. Ac mae'r cynnydd hwn yn arwain at egni arwyneb ether seliwlos yn fwy nag egni seliwlos. Mae'r ffenomen hon yn ddiddorol iawn oherwydd mae'r etherau seliwlos hyn yn cael eu defnyddio'n gyffredin wrth gynhyrchu syrffactyddion. Ond mae'r data yn nodedig, nid yn unig oherwydd bod y data am y sampl safonol cyfeirio a brofwyd yn yr arbrawf hwn yn hynod gyson â'r gwerth a adroddwyd yn y llenyddiaeth, mae'r data am y sampl safonol cyfeirio yn hynod gyson â'r gwerth a adroddwyd yn y llenyddiaeth, er enghraifft: pob un o'r seliwlos Mae'r SAB o etherau gryn dipyn yn llai na'r un o seliwlos, ac mae hyn oherwydd eu basau Lewis mawr iawn. O dan y rhagosodiad o'r un eilydd a gradd o amnewid, mae egni rhydd arwyneb hydroxypropyl cellwlos yn gymesur â'r pwysau moleciwlaidd; tra bod ynni rhydd arwyneb hydroxypropyl methylcellulose yn gymesur â'r radd o amnewid ac yn gymesur yn wrthdro â'r pwysau moleciwlaidd.

Yn ogystal, oherwydd bod gan etherau cellwlos SLW mwy na seliwlos, ond rydym eisoes yn gwybod bod eu gwasgariad yn well na seliwlos, felly gellir ystyried yn rhagarweiniol mai prif gydran SLW sy'n ffurfio etherau cellwlos nonionig ddylai fod yn heddlu Llundain.

3. Casgliad

Mae astudiaethau wedi dangos bod y math o eilydd, gradd amnewid a phwysau moleciwlaidd yn cael dylanwad mawr ar egni wyneb a chyfansoddiad ether seliwlos nad yw'n ïonig. Ac mae'n ymddangos bod gan yr effaith hon y rheoleidd-dra canlynol:

(1) Mae S+ o ether seliwlos nad yw'n ïonig yn llai na S-.

(2) Mae egni arwyneb ether cellwlos nonionig yn cael ei ddominyddu gan rym Lifshitz-van der Waals.

(3) Mae pwysau moleciwlaidd ac eilyddion yn cael effaith ar egni wyneb etherau cellwlos nad yw'n ïonig, ond mae'n dibynnu'n bennaf ar y math o eilyddion.

(4) O dan ragosodiad yr un eilydd a gradd o amnewid, mae egni rhydd arwyneb hydroxypropyl cellwlos yn gymesur â'r pwysau moleciwlaidd; tra bod ynni rhydd arwyneb hydroxypropyl methylcellulose yn gymesur â'r radd o amnewid ac yn gymesur yn wrthdro â'r pwysau moleciwlaidd.

(5) Mae'r broses etherification o seliwlos yn broses lle mae grym Lifshitz-van der Waals yn cynyddu, ac mae hefyd yn broses lle mae asidedd Lewis yn lleihau ac mae alcalinedd Lewis yn cynyddu.