Priodweddau Datrysiad Ether Cellwlos Cationig

Astudiwyd priodweddau datrysiad gwanedig ether cellwlos cationig dwysedd uchel (KG-30M) ar wahanol werthoedd pH gydag offeryn gwasgaru laser, o'r radiws hydrodynamig (Rh) ar wahanol onglau, a radiws sgwâr cymedrig y gwraidd o gylchdroi. RG Mae'r gymhareb i Rh yn awgrymu bod ei siâp yn afreolaidd ond yn agos at sfferig. Yna, gyda chymorth rheometer, astudiwyd yn fanwl dri datrysiad cryno o etherau cellwlos cationig gyda dwyseddau tâl gwahanol, a thrafodwyd dylanwad crynodiad, gwerth pH a'i ddwysedd gwefr ei hun ar ei briodweddau rheolegol. Wrth i'r crynodiad gynyddu, gostyngodd esboniwr Newton yn gyntaf ac yna gostyngodd. Mae amrywiad neu hyd yn oed adlam yn digwydd, ac mae ymddygiad thixotropig yn digwydd ar 3% (ffracsiwn màs). Mae dwysedd gwefr gymedrol yn fuddiol i gael gludedd sero-cneifio uwch, ac nid yw pH yn cael fawr o effaith ar ei gludedd.

Geiriau allweddol:ether cellwlos cationig; morffoleg; gludedd cneifio sero; rheoleg

Mae deilliadau cellwlos a'u polymerau swyddogaethol wedi'u haddasu wedi'u defnyddio'n helaeth ym meysydd cynhyrchion ffisiolegol a glanweithiol, petrocemegol, meddygaeth, bwyd, cynhyrchion gofal personol, pecynnu, ac ati Mae ether cellwlos cationig sy'n hydoddi mewn dŵr (CCE) oherwydd ei drwchus gallu, fe'i defnyddir yn eang mewn cemegau dyddiol, yn enwedig siampŵau, a gall wella hylosgedd gwallt ar ôl siampŵ. Ar yr un pryd, oherwydd ei gydnawsedd da, gellir ei ddefnyddio mewn siampŵau dau-yn-un a popeth-mewn-un. Mae ganddo hefyd ragolygon ymgeisio da ac mae wedi denu sylw gwahanol wledydd. Adroddwyd yn y llenyddiaeth bod datrysiadau deilliadol cellwlos yn arddangos ymddygiadau megis hylif Newtonaidd, hylif pseudoplastig, hylif thixotropig a hylif viscoelastig gyda'r cynnydd mewn crynodiad, ond mae morffoleg, rheoleg a ffactorau dylanwadol ether cellwlos cationig mewn hydoddiant dyfrllyd. adroddiadau ymchwil. Mae'r papur hwn yn canolbwyntio ar ymddygiad rheolegol hydoddiant dyfrllyd cellwlos wedi'i addasu amoniwm cwaternaidd, er mwyn darparu cyfeiriad ar gyfer defnydd ymarferol.

1. rhan arbrofol

1.1 Deunyddiau crai

Ether cellwlos cationig (KG-30M, JR-30M, LR-30M); Cynnyrch Canada Dow Chemical Company, a ddarperir gan Ganolfan Ymchwil a Datblygu Procter & Gamble Company Kobe yn Japan, wedi'i fesur gan ddadansoddwr elfennol Vario EL (Cwmni Elfennol Almaeneg), y sampl Mae'r cynnwys nitrogen yn 2.7%, 1.8%, 1.0% yn y drefn honno (y dwysedd tâl yw 1.9 Meq/g, 1.25 Meq/g, 0.7 Meq/g yn y drefn honno), ac mae'n cael ei brofi gan offeryn gwasgariad golau laser ALV-5000E Almaeneg (LLS) ei bwysau pwysau moleciwlaidd cyfartalog tua 1.64×106g/môl.

1.2 Paratoi datrysiadau

Cafodd y sampl ei buro trwy hidlo, dialysis a rhewi-sychu. Pwyswch gyfres o dri sampl meintiol yn y drefn honno, ac ychwanegwch hydoddiant byffer safonol gyda pH 4.00, 6.86, 9.18 i baratoi'r crynodiad gofynnol. Er mwyn sicrhau bod y samplau wedi'u diddymu'n llawn, gosodwyd yr holl atebion sampl ar stirrer magnetig am 48 awr cyn profi.

1.3 Mesur gwasgariad ysgafn

Defnyddiwch LLS i fesur pwysau moleciwlaidd pwysau-cyfartaledd y sampl mewn hydoddiant dyfrllyd gwan,, y radiws hydrodynamig a'r gwraidd radiws sgwâr cymedrig cylchdro pan fydd yr ail cyfernod Villi ac onglau gwahanol,), a dod i'r casgliad bod yr ether cellwlos cationig hwn yn yr hydoddiant dyfrllyd yn ôl ei statws cymhareb.

1.4 Mesur gludedd ac ymchwiliad rheolegol

Astudiwyd y datrysiad CCE crynodedig gan Brookfield RVDV-III+ rheometer, ac ymchwiliwyd i ddylanwad crynodiad, dwysedd gwefr a gwerth pH ar briodweddau rheolegol megis gludedd sampl. Mewn crynodiadau uwch, mae angen ymchwilio i'w thixotropi.

2. Canlyniadau a thrafodaeth

2.1 Ymchwil ar Wasgaru Golau

Oherwydd ei strwythur moleciwlaidd arbennig, mae'n anodd bodoli ar ffurf moleciwl sengl hyd yn oed mewn toddydd da, ond ar ffurf micelles sefydlog penodol, clystyrau neu gymdeithasau.

Pan welwyd hydoddiant dyfrllyd gwanedig (~o.1%) CCE gyda microsgop polareiddio, o dan gefndir y cae orthogonal croes ddu, ymddangosodd smotiau llachar “seren” a bariau llachar. Fe'i nodweddir ymhellach gan wasgaru golau, mae'r radiws hydrodynamig deinamig ar wahanol pH ac onglau, radiws sgwâr cymedrig y gwreiddyn a'r ail gyfernod Villi a gafwyd o'r diagram Berry wedi'u rhestru yn Tab. 1. Mae graff dosbarthiad y swyddogaeth radiws hydrodynamig a geir mewn crynodiad o 10-5 yn uchafbwynt sengl yn bennaf, ond mae'r dosbarthiad yn eang iawn (Ffig. 1), sy'n nodi bod yna gymdeithasau lefel moleciwlaidd ac agregau mawr yn y system ; Mae yna newidiadau, ac mae'r gwerthoedd Rg/Rb i gyd tua 0.775, sy'n dangos bod siâp CCE mewn hydoddiant yn agos at sfferig, ond nid yn ddigon rheolaidd. Nid yw effaith pH ar Rb ac RG yn amlwg. Mae gwrthweithio'r toddiant byffer yn rhyngweithio â CCE i gysgodi'r tâl ar ei gadwyn ochr a gwneud iddi grebachu, ond mae'r gwahaniaeth yn amrywio yn ôl y math o wrthiad. Mae mesuriad gwasgariad ysgafn o bolymerau wedi'u gwefru yn agored i ryngweithiad grym hirdymor ac ymyrraeth allanol, felly mae rhai gwallau a chyfyngiadau wrth nodweddu LLS. Pan fo'r ffracsiwn màs yn fwy na 0.02%, mae copaon dwbl anwahanadwy yn bennaf neu hyd yn oed gopaon lluosog yn y diagram dosbarthiad Rh. Wrth i'r crynodiad gynyddu, mae Rh hefyd yn cynyddu, gan nodi bod mwy o macromoleciwlau yn gysylltiedig neu hyd yn oed wedi'u hagregu. Pan oedd Cao et al. defnyddio gwasgariad golau i astudio copolymer cellwlos carboxymethyl a macromerau arwyneb-weithredol, roedd hefyd gopaon dwbl anwahanadwy, un ohonynt rhwng 30nm a 100nm, yn cynrychioli ffurfio micelles ar y lefel moleciwlaidd, a'r llall Mae brig Rh yn gymharol mawr, yr hwn a ystyrir yn gyfun, yr hwn sydd gyffelyb i'r canlyniadau a benderfynir yn y papyr hwn.

2.2 Ymchwil ar ymddygiad rheolegol

2.2.1 Effaith crynodiad:Mesur gludedd ymddangosiadol atebion KG-30M gyda chrynodiadau gwahanol ar gyfraddau cneifio gwahanol, ac yn ôl ffurf logarithmig yr hafaliad cyfraith pŵer a gynigir gan Ostwald-Dewaele, pan nad yw'r ffracsiwn màs yn fwy na 0.7%, a chyfres o linellau syth gyda chyfernodau cydberthynas llinol yn fwy na 0.99. Ac wrth i'r crynodiad gynyddu, mae gwerth esboniwr Newton n yn gostwng (i gyd yn llai nag 1), gan ddangos hylif ffug-blastig amlwg. Wedi'u gyrru gan rym cneifio, mae'r cadwyni macromoleciwlaidd yn dechrau dadelfennu a chyfeirio, felly mae'r gludedd yn lleihau. Pan fo'r ffracsiwn màs yn fwy na 0.7%, mae cyfernod cydberthynas llinol y llinell syth a gafwyd yn gostwng (tua 0.98), ac mae n yn dechrau amrywio neu hyd yn oed godi gyda'r cynnydd mewn crynodiad; pan fydd y ffracsiwn màs yn cyrraedd 3% (Ffig. 2), y tabl Mae'r gludedd ymddangosiadol yn gyntaf yn cynyddu ac yna'n gostwng gyda chynnydd y gyfradd cneifio. Mae'r gyfres hon o ffenomenau yn wahanol i adroddiadau atebion polymer anionig a cationig eraill. Y mae y gwerth n yn codi, hyny yw, yr eiddo an-Newtonaidd yn cael ei wanhau ; Mae hylif Newtonian yn hylif gludiog, ac mae llithriad rhyngfoleciwlaidd yn digwydd o dan straen cneifio, ac ni ellir ei adennill; mae hylif an-Newtonaidd yn cynnwys rhan elastig adenilladwy a rhan gludiog anadferadwy. O dan weithred straen cneifio, mae'r slip anadferadwy rhwng moleciwlau yn digwydd, ac ar yr un pryd, oherwydd bod y macromoleciwlau wedi'u hymestyn a'u cyfeirio gyda'r cneifio, mae rhan elastig y gellir ei hadennill yn cael ei ffurfio. Pan fydd y grym allanol yn cael ei dynnu, mae'r macromoleciwlau'n tueddu i ddychwelyd i'r ffurf gyrliog wreiddiol, felly mae gwerth n yn codi. Mae'r crynodiad yn parhau i gynyddu i ffurfio strwythur rhwydwaith. Pan fydd y straen cneifio yn fach, ni fydd yn cael ei ddinistrio, a dim ond dadffurfiad elastig fydd yn digwydd. Ar yr adeg hon, bydd yr elastigedd yn cael ei wella'n gymharol, bydd y gludedd yn cael ei wanhau, a bydd gwerth n yn gostwng; tra bod y straen cneifio yn cynyddu'n raddol yn ystod y broses fesur, felly n Mae'r gwerth yn amrywio. Pan fydd y ffracsiwn màs yn cyrraedd 3%, mae'r gludedd ymddangosiadol yn cynyddu yn gyntaf ac yna'n gostwng, oherwydd bod y cneifio bach yn hyrwyddo gwrthdrawiad macromoleciwlau i ffurfio agregau mawr, felly mae'r gludedd yn codi, ac mae'r straen cneifio yn parhau i dorri'r agregau. , bydd y gludedd yn gostwng eto.

Wrth ymchwilio i thixotropi, gosodwch y cyflymder (r / mun) i gyrraedd y dymunol y, cynyddwch y cyflymder yn rheolaidd nes ei fod yn cyrraedd y gwerth gosodedig, ac yna'n gollwng yn gyflym o'r cyflymder uchaf yn ôl i'r gwerth cychwynnol i gael y cyfatebol Dangosir y straen cneifio, ei berthynas â'r gyfradd cneifio yn Ffig. 3. Pan fo'r ffracsiwn màs yn llai na 2.5%, mae'r gromlin i fyny a'r gromlin ar i lawr yn gorgyffwrdd yn llwyr, ond pan fo'r ffracsiwn màs yn 3%, mae'r ddwy linell ddim gorgyffwrdd hirach, ac mae'r llinell ar i lawr ar ei hôl hi, gan nodi thixotropi.

Gelwir dibyniaeth amser straen cneifio yn ymwrthedd rheolegol. Mae ymwrthedd rheolegol yn ymddygiad nodweddiadol hylifau viscoelastig a hylifau gyda strwythurau thixotropig. Darganfyddir bod y mwyaf y ar yr un ffracsiwn màs, y cyflymaf r yn cyrraedd ecwilibriwm, ac mae'r ddibyniaeth amser yn llai; ar ffracsiwn màs is (<2%), nid yw CCE yn dangos ymwrthedd rheolegol. Pan fydd y ffracsiwn màs yn cynyddu i 2.5%, mae'n dangos dibyniaeth amser gref (Ffig. 4), ac mae'n cymryd tua 10 munud i gyrraedd ecwilibriwm, tra ar 3.0%, mae'r amser ecwilibriwm yn cymryd 50 munud. Mae thixotropi da'r system yn ffafriol i gymhwyso ymarferol.

2.2.2 Effaith dwysedd gwefr:dewisir ffurf logarithmig fformiwla empirig Spencer-Dillon, lle mae'r gludedd toriad sero, b yn gyson ar yr un crynodiad a thymheredd gwahanol, ac yn cynyddu gyda chynnydd crynodiad ar yr un tymheredd. Yn ôl yr hafaliad cyfraith pŵer a fabwysiadwyd gan Onogi ym 1966, M yw màs moleciwlaidd cymharol y polymer, mae A a B yn gysonion, ac c yw'r ffracsiwn màs (%). Ffig.5 Mae gan y tair cromlin bwyntiau ffurfdro amlwg o gwmpas 0.6%, hynny yw, mae ffracsiwn màs critigol. Yn fwy na 0.6%, mae'r gludedd sero cneifio yn cynyddu'n gyflym gyda chynnydd crynodiad C. Mae cromliniau'r tri sampl â dwyseddau tâl gwahanol yn agos iawn. Mewn cyferbyniad, pan fo'r ffracsiwn màs rhwng 0.2% a 0.8%, gludedd toriad sero y sampl LR gyda'r dwysedd tâl lleiaf yw'r mwyaf, oherwydd mae angen cyswllt penodol ar y cysylltiad bond hydrogen. Felly, mae'r dwysedd tâl yn gysylltiedig yn agos ag a ellir trefnu'r macromoleciwlau mewn modd trefnus a chryno; trwy brofion DSC, canfyddir bod gan LR uchafbwynt crisialu gwan, sy'n nodi dwysedd tâl addas, ac mae'r gludedd sero cneifio yn uwch ar yr un crynodiad. Pan fydd y ffracsiwn màs yn llai na 0.2%, LR yw'r lleiaf, oherwydd mewn hydoddiant gwanedig, mae macromoleciwlau â dwysedd tâl isel yn fwy tebygol o ffurfio cyfeiriadedd coil, felly mae'r gludedd sero cneifio yn isel. Mae gan hyn arwyddocâd arweiniol da o ran perfformiad tewychu.

2.2.3 effaith pH: Ffig. 6 yw'r canlyniad a fesurir ar wahanol pH o fewn yr ystod o ffracsiwn màs 0.05% i 2.5%. Mae pwynt ffurfdro o gwmpas 0.45%, ond mae'r tair cromlin bron yn gorgyffwrdd, sy'n dangos nad oes gan pH unrhyw effaith amlwg ar gludedd sero cneifio, sy'n dra gwahanol i sensitifrwydd ether seliwlos anionig i pH.

3. Casgliad

Mae LLS yn astudio hydoddiant dyfrllyd gwanedig KG-30M, ac mae'r dosbarthiad radiws hydrodynamig a geir yn un brig. O'r ddibyniaeth ar ongl a chymhareb Rg / Rb, gellir casglu bod ei siâp yn agos at sfferig, ond nid yn ddigon rheolaidd. Ar gyfer y datrysiadau CCE gyda thri dwysedd gwefr, mae'r gludedd yn cynyddu gyda chynnydd y crynodiad, ond mae nifer hela'r Newton n yn gostwng yn gyntaf, yna'n amrywio a hyd yn oed yn codi; Nid yw pH yn cael fawr o effaith ar y gludedd, a gall dwysedd gwefr gymedrol gael gludedd uwch.