Hidroxietil zelulosa eteraren sintesia eta propietate erreologikoak

Norberak egindako katalizatzaile alkalino baten aurrean, hidroxietil industriala zelulosa N-(2,3-epoxipropil)trimetilamonio kloruroa (GTA) kationizazio erreaktiboarekin erreakzionatu zen, ordezkapen handiko amonio kuaternarioa metodo lehorrez prestatzeko Gatz mota Hidroxietil zelulosa eterra (HEC). GTA eta hidroxietil zelulosa (HEC) erlazioaren ondorioak, NaOH eta HEC erlazioaren, erreakzio tenperatura eta erreakzio denbora erreakzioaren eraginkortasunean ikertu ziren plan esperimental uniforme batekin, eta Monte-ren bidez optimizatutako prozesuaren baldintzak lortu ziren. Carlo simulazioa. Eta eterifikazio-erreaktibo katioikoaren erreakzio-eraginkortasuna % 95era iristen da egiaztapen esperimentalaren bidez. Aldi berean, bere propietate erreologikoak eztabaidatu ziren. Emaitzek erakutsi zuten irtenbideaHEC fluido ez-newtondarraren ezaugarriak erakutsi zituen, eta haren itxurazko biskositatea handitu egin zen disoluzioaren masa-kontzentrazioa handitzean; gatz-disoluzio-kontzentrazio jakin batean, itxurazko biskositateaHEC gehitutako gatz-kontzentrazioa handitu ahala gutxitzen da. Zizaila-tasa beraren pean, itxurazko biskositateaHEC CaCl2 soluzio-sisteman baino handiagoa daHEC NaCl disoluzio sisteman.

Hitz gakoak:Hidroxietilzelulosa eter; prozesu lehorra; propietate erreologikoak

Zelulosa iturri aberatsen ezaugarriak ditu, biodegradagarritasuna, biobateragarritasuna eta derivatizazio erraza, eta ikerketa-gune bat da alor askotan. Zelulosa kationikoa zelulosa deribatuen ordezkari garrantzitsuenetako bat da. Fragrance Industry Association-ko CTFAk erregistratutako babes pertsonalerako produktuetarako polimero katioikoen artean, bere kontsumoa da lehena. Oso erabilia izan daiteke ile-egokitzaileak girotzeko gehigarrietan, leungarrietan, zulatzeko eskistoen hidratazio inhibitzaileetan eta odol-koagulazioaren aurkako agenteetan eta beste eremu batzuetan.

Gaur egun, amonio kuaternarioaren hidroxietil zelulosa eter kationikoaren prestaketa metodoa disolbatzaile metodo bat da, disolbatzaile organiko garesti asko behar dituena, garestia, segurua eta ingurumena kutsatzen duena. Disolbatzaile metodoarekin alderatuta, metodo lehorra prozesu sinplearen, erreakzio eraginkortasun handiko eta ingurumenaren kutsadura gutxiagoren abantaila nabarmenak ditu. Artikulu honetan, zelulosa-eter kationikoa metodo lehorrez sintetizatu da eta bere portaera erreologikoa aztertu da.

1. Zati esperimentala

1.1 Materialak eta erreaktiboak

Hidroxietil zelulosa (HEC produktu industriala, bere ordezkapen molekularra DS 1,8 ~ 2,0 da); kationizazio-erreaktiboa N-(2,3-epoxipropil)trimetilamonio kloruroa (GTA), epoxi klorurotik prestatutako Propanoa eta trimetilamina baldintza jakin batzuetan norberak egiten dira; norberak egindako katalizatzaile alkalinoa; etanola eta azido azetiko glaziala analitikoki puruak dira; NaCl, KCl, CaCl2 eta AlCl3 erreaktibo kimiko hutsak dira.

1.2 Amonio kuaternarioko zelulosa kationikoaren prestaketa

Gehitu 5 g hidroxietil zelulosa eta etxeko katalizatzaile alkalino kopuru egoki bat irabiagailuz hornitutako altzairuzko zilindro zilindriko batean, eta irabiatu 20 minutuz giro-tenperaturan; ondoren, gehitu GTA kopuru jakin bat, jarraitu 30 minutuz giro-tenperaturan irabiatzen eta tenperatura eta denbora jakin batean erreakzionatu, funtsean oinarritutako produktu gordina solido bat lortu zen. Produktu gordina azido azetiko kopuru egokia duen etanol-disoluzioan bustitzen da, iragazi, garbitu eta hutsean lehortzen da amonio kuaternarioko zelulosa katioiko hautsa lortzeko.

1.3 Hidroxietil zelulosa kationikoaren amonio kuaternarioaren nitrogeno-masa-frakzioa zehaztea

Laginetako nitrogenoaren masa-frakzioa Kjeldahl metodoaren bidez zehaztu zen.

2. Sintesi lehorreko prozesuaren diseinu esperimentala eta optimizazioa

Diseinu uniformearen metodoa erabili zen esperimentua diseinatzeko, eta GTA eta hidroxietil zelulosa (HEC) proportzioa, NaOH eta HEC erlazioa, erreakzio tenperatura eta erreakzio denbora erreakzioaren eraginkortasunean ikertu ziren.

3. Propietate erreologikoei buruzko ikerketa

3.1 Kontzentrazioaren eta biraketa-abiaduraren eragina

Zizaila-abiadurak itxurazko biskositatean duen eragina hartutaHEC Ds=0,11 kontzentrazio desberdinetan, adibide gisa, ikus daiteke ebakidura-abiadura 0,05etik 0,5 s-1-ra pixkanaka handitzen den heinean, itxurazko biskositatea.HEC disoluzioa gutxitzen da, batez ere 0,05 ~ 0,5s-1 itxurazko biskositatea 160MPatik nabarmen jaitsi da.·s 40MPa-ra·s, zizaila mehetzea, adierazizHEC ur-disoluzioak propietate erreologiko ez-newtoniarrak zituen. Aplikaturiko ebakidura-tentsioaren eragina fase sakabanatuaren partikulen arteko elkarrekintza-indarra murriztea da. Baldintza jakin batzuetan, zenbat eta indar handiagoa izan, orduan eta handiagoa da itxurazko biskositatea.

%3 eta %4ko itxurazko biskositateetatik ere ikus daiteke.HEC ur-disoluzioak masa-kontzentrazioa %3 eta %4koa dela hurrenez hurren, zizaila-abiadura desberdinetan. Disoluzioaren itxurazko biskositateak adierazten du bere biskositatea handitzeko duen gaitasuna kontzentrazioarekin batera handitzen dela. Arrazoia da disoluzio-sisteman kontzentrazioa handitzen den heinean, kate nagusiko molekulen arteko elkarrekiko aldarapena.HEC eta kate molekularren artean handitzen da, eta itxurazko biskositatea handitzen da.

3.2 Gehitutako gatz-kontzentrazio ezberdinen eragina

ren kontzentrazioaHEC %3an finkatu zen, eta NaCl gatza gehitzeak disoluzioaren biskositate propietateetan duen eragina ebakidura-abiadura ezberdinetan ikertu zen.

Emaitzetatik ikus daiteke itxurazko biskositatea gutxitzen dela gehitutako gatz-kontzentrazioa handitzean, fenomeno polielektrolito nabaria erakutsiz. Hau da, gatz-disoluzioko Na+aren zati bat anioiari lotuta dagoelakoHEC alboko katea. Gatz-disoluzioaren kontzentrazioa zenbat eta handiagoa izan, orduan eta handiagoa izango da poliioiaren neutralizazio- edo blindaje-maila kontraioiaren bidez, eta aldarapen elektrostatikoa murriztea, poliioiaren karga-dentsitatea gutxitzea eraginez. , polimero-katea uzkurtu eta kizkurtu egiten da, eta itxurazko kontzentrazioa gutxitzen da.

3.3 Gehitutako gatz ezberdinen eragina

Gehitutako bi gatz ezberdinek, Nacl eta CaCl2-ren eraginez ikus daiteke, itxurazko biskositatean.HEC disoluzioa, itxurazko biskositatea gutxitzen dela erantsitako gatza gehitzean, eta ebakidura-abiadura berean, itxurazko biskositatea.HEC disoluzioa CaCl2 disoluzio-sisteman Itxurazko biskositatearena baino nabarmen handiagoa daHEC soluzioa NaCl soluzio sisteman. Arrazoia da kaltzio-gatza ioi dibalentea dela, eta polielektrolitoen albo-katearen Cl-ari lotzea errazagoa dela. Amonio kuaternarioaren taldearen konbinazioaHEC Cl-rekin murrizten da, eta blindajea txikiagoa da, eta polimero-katearen karga-dentsitatea handiagoa da, ondorioz polimero-katearen aldaratze elektrostatikoa handiagoa da eta polimero-katea luzatu egiten da, beraz, itxurazko biskositatea handiagoa da.

4. Ondorioa

Oso ordezkatuta dagoen zelulosa katioikoaren prestaketa lehorra prestatzeko metodo aproposa da funtzionamendu sinplearekin, erreakzio-eraginkortasun handiko eta kutsadura gutxiagorekin, eta disolbatzaileen erabilerak eragindako energia-kontsumo handia, ingurumen-kutsadura eta toxikotasuna ekidin ditzake.

Zelulosa-eter katioikoaren disoluzioak fluido ez-newtondarraren ezaugarriak ditu eta zizaila-mehetzearen ezaugarriak ditu; disoluzioaren masa-kontzentrazioa handitu ahala, bere itxurazko biskositatea handitzen da; gatz-disoluzio-kontzentrazio jakin batean,HEC itxurazko biskositatea handitzen eta txikitzean handitzen da. Zizaila-tasa beraren pean, itxurazko biskositateaHEC CaCl2 soluzio-sisteman baino handiagoa daHEC NaCl disoluzio sisteman.