Sintezo kaj Reologiaj Propraĵoj de Hidroksietil Celuloza Etero

En ĉeesto de memfarita alkala katalizilo, industria hidroksietil celulozo estis reagita kun N-(2,3-epoksipropil)trimetilamonia klorido (GTA) katjoniga reakciilo por prepari alt-anstataŭan kvaternaran amonion per seka metodo Sala tipo Hidroksietil-celuloza etero (HEC). La efikoj de la rilatumo de GTA al hidroksietilcelulozo (HEC), la rilatumo de NaOH al HEC, la reagtemperaturo, kaj la reakcia tempo sur la reakcia efikeco estis esploritaj kun unuforma eksperimenta plano, kaj la optimumigitaj procezkondiĉoj estis akiritaj per Monte. Carlo simulado. Kaj la reakcia efikeco de la katjona eteriga reakciilo atingas 95% per eksperimenta konfirmo. En la sama tempo, ĝiaj reologiaj trajtoj estis diskutitaj. La rezultoj montris, ke la solvo deHEC montris la karakterizaĵojn de ne-Newtoniana fluido, kaj ĝia ŝajna viskozeco pliiĝis kun la pliiĝo de la solva maskoncentriĝo; en certa koncentriĝo de salo solvo, la ŝajna viskozeco deHEC malpliiĝis kun la pliiĝo de la aldonita salokoncentriĝo. Sub la sama tondrapideco, la ŝajna viskozeco deHEC en CaCl2 solvsistemo estas pli alta ol tiu deHEC en NaCl solvsistemo.

Ŝlosilvortoj:Hidroksietilceluloza etero; seka procezo; reologiaj propraĵoj

Celulozo havas la karakterizaĵojn de riĉaj fontoj, biodegradebleco, biokongrueco kaj facila derivado, kaj estas esplora retpunkto en multaj kampoj. Katjona celulozo estas unu el la plej gravaj reprezentantoj de celulozaj derivaĵoj. Inter la katjonaj polimeroj por personaj protektaj produktoj registritaj de CTFA de Fragrance Industry Association, ĝia konsumo estas la unua. Ĝi povas esti vaste uzata en haraj klimatizilaj kondiĉigaj aldonaĵoj, moligiloj, borado de ardezargilaj hidratigaj inhibidores kaj sangaj kontraŭ-koagulaj agentoj kaj aliaj kampoj.

Nuntempe, la preparmetodo de kvaternara amonia katjona hidroksietilceluloza etero estas solva metodo, kiu postulas grandan kvanton da multekostaj organikaj solviloj, estas multekosta, nesekura kaj poluas la medion. Kompare kun la solva metodo, la seka metodo havas la elstarajn avantaĝojn de simpla procezo, alta reakcia efikeco kaj malpli da media poluado. En ĉi tiu artikolo, katjona celuloza etero estis sintezita per seka metodo kaj ĝia reologia konduto estis studita.

1. Eksperimenta parto

1.1 Materialoj kaj reakciiloj

Hidroksietil-celulozo (HEC-industria produkto, ĝia molekula anstataŭiga grado DS estas 1.8~2.0); katjoniga reakciilo N-(2,3-epoksipropil)trimetilamonia klorido (GTA), preparita el epoksiklorido Propano kaj trimetilamino estas memfaritaj sub certaj kondiĉoj; memfarita alkala katalizilo; etanolo kaj glacia acetacido estas analize puraj; NaCl, KCl, CaCl2, kaj AlCl3 estas kemie puraj reakciiloj.

1.2 Preparado de kvaternara amonia katjona celulozo

Aldonu 5g da hidroksietilcelulozo kaj taŭgan kvanton da memfarita alkala katalizilo en cilindran ŝtalan cilindron ekipitan per kirlilo, kaj movu dum 20 minutoj ĉe ĉambra temperaturo; tiam aldonu certan kvanton da GTA, daŭre moviĝu dum 30 minutoj ĉe ĉambra temperaturo, kaj reagu je certa temperaturo kaj tempo , solida kruda produkto esence bazita sur estis akirita. La kruda produkto estas trempita en etanolsolvo enhavanta taŭgan kvanton da acetacido, filtrita, lavita kaj vakue sekigita por akiri pulvoran kvaternaran amonian katjonan celulozon.

1.3 Determino de nitrogena masfrakcio de kvaternara amonia katjona hidroksietilcelulozo

La masfrakcio de nitrogeno en la provaĵoj estis determinita per la Kjeldahl-metodo.

2. Eksperimenta dezajno kaj optimumigo de seka sinteza procezo

La unuforma dezajnometodo estis uzita por dizajni la eksperimenton, kaj la efikoj de la rilatumo de GTA al hidroksietilcelulozo (HEC), la rilatumo de NaOH al HEC, la reakcia temperaturo kaj la reakcia tempo sur la reakcia efikeco estis esploritaj.

3. Esploro pri reologiaj ecoj

3.1 Influo de koncentriĝo kaj rotacia rapideco

Prenante la efikon de tondofteco sur la ŝajna viskozeco deHEC ĉe malsamaj koncentriĝoj Ds=0.11 kiel ekzemplo, povas esti vidite ke kiam la tondrapideco iom post iom pliiĝas de 0.05 ĝis 0.5 s-1, la ŝajna viskozeco deHEC solvo malpliiĝas, precipe ĉe 0.05 ~ 0.5s-1 ŝajna viskozeco falis akre de 160MPa·s ĝis 40MPa·s, tondo maldikiĝo, indikante ke laHEC akva solvaĵo elmontris ne-Newtonianajn reologiajn trajtojn. La efiko de la aplikata tondstreĉo devas redukti la interagadforton inter la partikloj de la disigita fazo. Sub certaj kondiĉoj, ju pli granda la forto, des pli granda la ŝajna viskozeco.

Ĝi ankaŭ povas esti vidita de la ŝajnaj viskozecoj de 3% kaj 4%HEC akvaj solvaĵoj, ke la maskoncentriĝo estas respektive 3% kaj 4% ĉe malsamaj tondrapidecoj. La ŝajna viskozeco de la solvaĵo indikas ke ĝia viskozec-kreskanta kapablo pliiĝas kun la koncentriĝo. La kialo estas, ke kiam la koncentriĝo pliiĝas en la solvsistemo, la reciproka repuŝo inter la molekuloj de la ĉefa ĉeno deHEC kaj inter la molekulaj ĉenoj pliiĝas, kaj la ŝajna viskozeco pliiĝas.

3.2 Efiko de malsamaj koncentriĝoj de aldonita salo

La koncentriĝo deHEC estis fiksita ĉe 3%, kaj la efiko de aldonado de salo NaCl sur la viskozecpropraĵoj de la solvo estis esplorita ĉe malsamaj tondrapidecoj.

Oni povas vidi el la rezultoj ke la ŝajna viskozeco malpliiĝas kun la pliiĝo de la aldonita salokoncentriĝo, montrante evidentan polielektrolitfenomenon. Ĉi tio estas ĉar parto de la Na+ en la salsolvo estas ligita al la anjono de laHEC flanka ĉeno. Ju pli granda la koncentriĝo de la salsolvo, des pli granda estas la grado de neŭtraligo aŭ ŝirmado de la polijono per la kontraŭjono, kaj la redukto de la elektrostatika repuŝo, rezultigante malpliigon de la ŝargodenseco de la polijono. , la polimerĉeno ŝrumpas kaj bukliĝas, kaj la ŝajna koncentriĝo malpliiĝas.

3.3 Efiko de malsamaj aldonitaj saloj sur

Ĝi povas esti vidita de la influo de du malsamaj aldonitaj saloj, Nacl kaj CaCl2, sur la ŝajna viskozeco de laHEC solvo ke la ŝajna viskozeco malpliiĝas kun la aldono de la aldonita salo, kaj kun la sama tondrapideco, la ŝajna viskozeco de laHEC solvo en la CaCl2 solvsistemo La ŝajna viskozeco estas signife pli alta ol tiu deHEC solvo en NaCl solvsistemo. La kialo estas ke kalcia salo estas duvalenta jono, kaj estas pli facile ligi sur la Cl- de la polielektrolita flanka ĉeno. La kombinaĵo de la kvaternara amonia grupo surHEC kun Cl- estas reduktita, kaj la ŝirmado estas malpli, kaj la ŝarĝa denseco de la polimera ĉeno estas pli alta, rezultigante La elektrostatika repuŝo sur la polimera ĉeno estas pli granda, kaj la polimera ĉeno estas etendita, do la ŝajna viskozeco estas pli alta.

4. Konkludo

Seka preparado de tre anstataŭita katjona celulozo estas ideala preparmetodo kun simpla funkciado, alta reakcia efikeco kaj malpli da poluo, kaj povas eviti altan energikonsumon, median poluon kaj toksecon kaŭzitan de la uzo de solviloj.

La solvaĵo de katjona celuloza etero prezentas la karakterizaĵojn de ne-Newtoniana fluido kaj havas la karakterizaĵojn de tondmaldikiĝo; kiam la solva maskoncentriĝo pliiĝas, ĝia ŝajna viskozeco pliiĝas; en certa koncentriĝo de sala solvaĵo,HEC ŝajna viskozeco pliiĝas kun pliiĝo kaj malkresko. Sub la sama tondrapideco, la ŝajna viskozeco deHEC en CaCl2 solvsistemo estas pli alta ol tiu deHEC en NaCl solvsistemo.