Effekten fan substituenten en molekulêre gewicht op oerflakeigenskippen fan nonionyske cellulose-ether

Neffens Washburn syn ympregnaasje teory (Penetration Theory) en van Oss-Good-Chaudhury syn kombinaasje teory (Combining Theory) en de tapassing fan columnar wick technology (Column Wicking Technique), ferskate net-ionyske cellulose ethers, lykas methyl cellulose. cellulose, hydroxypropylcellulose en hydroxypropylmethylcellulose waarden hifke. Troch de ferskillende substituenten, substitúsjegraden en molekulêre gewichten fan dizze cellulose-ethers, binne har oerflak-enerzjyen en har komponinten signifikant ferskillend. De gegevens litte sjen dat de Lewis-basis fan net-ionyske cellulose-ether grutter is as de Lewis-sûr, en de wichtichste komponint fan 'e frije enerzjy fan it oerflak is de Lifshitz-van der Waals-krêft. De oerflakenerzjy fan hydroxypropyl en syn gearstalling binne grutter dan dy fan hydroxymethyl. Under it útgongspunt fan deselde substituent en graad fan substitúsje, it oerflak frije enerzjy fan hydroxypropyl cellulose is evenredich mei it molekulêre gewicht; wylst it oerflak frije enerzjy fan hydroxypropyl methylcellulose is evenredich mei de graad fan substitúsje en omkeard evenredich mei it molekulêre gewicht. It eksperimint fûn ek dat de oerflakenerzjy fan 'e substituint hydroxypropyl en hydroxypropylmethyl yn' e net-ionyske cellulose-ether grutter liket te wêzen as de oerflakenerzjy fan cellulose, en it eksperimint bewiist dat de oerflakenerzjy fan 'e hifke cellulose en syn gearstalling De gegevens binne yn oerienstimming mei de literatuer.

kaaiwurden: nonionyske cellulose-ethers; substitúsjes en graden fan substitúsje; molekulêre gewicht; oerflak eigenskippen; wick technology

Sellulose-ether is in grutte kategory fan cellulose-derivaten, dy't kinne wurde ferdield yn anionyske, kationyske en nonionyske ethers neffens de gemyske struktuer fan har etersubstituenten. Cellulose-ether is ek ien fan 'e ierste produkten dy't ûndersocht en produsearre binne yn polymeergemy. Oant no is cellulose-ether in protte brûkt yn medisinen, hygiëne, kosmetika en fiedingsindustry.

Hoewol cellulose-ethers, lykas hydroxymethylcellulose, hydroxypropylcellulose en hydroxypropylmethylcellulose, yndustrieel binne produsearre en in protte fan har eigenskippen binne studearre, binne har oerflakenerzjy, soere Alkali-reaktive eigenskippen oant no net rapporteare. Om't de measte fan dizze produkten wurde brûkt yn in floeibere omjouwing, en de oerflakkenmerken, benammen de eigenskippen fan 'e soere-base-reaksje, wierskynlik har gebrûk sille beynfloedzje, is it heul nedich om de gemyske skaaimerken fan it oerflak fan dizze kommersjele cellulose-ether te studearjen en te begripen.

Yn betinken nommen dat de samples fan cellulose derivaten binne hiel maklik te feroarjen mei de feroaring fan tarieding betingsten, dit papier brûkt kommersjele produkten as samples te karakterisearjen harren oerflak enerzjy, en basearre op dit, de ynfloed fan substituenten en molekulêre gewichten fan sokke produkten op it oerflak eigenskippen wurdt bestudearre.

1. Eksperiminteel diel

1.1 Grûnstoffen

De non-ionyske cellulose ether brûkt yn it eksperimint is it produkt fanDe bedriuw KIMA CHEMICAL CO., LTD,. De samples waarden foar testen net ûnderwurpen oan behanneling.

Yn betinken nommen dat cellulose derivaten binne makke fan cellulose, de twa struktueren binne tichtby, en de oerflak eigenskippen fan cellulose binne rapportearre yn 'e literatuer, dus dit papier brûkt cellulose as de standert stekproef. It brûkte cellulosemonster wie koadenamme C8002 en waard kocht fanKIMA, CN. It stekproef waard net ûnderwurpen oan behanneling tidens de test.

De reagentia brûkt yn it eksperimint binne: etaan, diiodomethane, deionized wetter, formamide, toluene, chloroform. Alle floeistoffen wiene analytysk suvere produkten útsein wetter dat kommersjeel beskikber wie.

1.2 Eksperimintele metoade

Yn dit eksperimint waard de kolom wicking technyk oannommen, en in seksje (sawat 10 sm) fan in standert pipet mei in ynderlike diameter fan 3 mm waard snien as de kolom buis. Set elke kear 200 mg poeierde monster yn 'e kolombuis, skodzje it dan om it even te meitsjen en pleats it fertikaal op' e boaiem fan 'e glêzen kontener mei in binnendiameter fan sawat 3 sm, sadat de floeistof spontaan kin wurde adsorbearre. Weagje 1 mL fan 'e te testen floeistof en set it yn in glêzen kontener, en registrearje tagelyk de immersiontiid t en immersionôfstân X. Alle eksperiminten waarden útfierd by keamertemperatuer (25±1°C). Elke gegevens is it gemiddelde fan trije replika-eksperiminten.

1.3 Berekkening fan eksperimintele gegevens

De teoretyske basis foar de tapassing fan kolom wicking technyk om it oerflak enerzjy fan poeder materialen te testen is de Washburn impregnation fergeliking (Washburn penetraasje fergeliking).

1.3.1 Bepaling fan de kapillêre effektive radius Reff fan it mjitten monster

By it tapassen fan de Washburn-dompelformule is de betingst foar it realisearjen fan folsleine befeiliging cos=1. Dit betsjut dat as in floeistof wurdt selektearre om te dompeljen yn in fêste om in folslein wiete tastân te berikken, kinne wy ​​​​de kapillêre effektive straal Reff fan 'e mjitten stekproef berekkenje troch de ûnderdompelingsôfstân en tiid te testen neffens in spesjaal gefal fan 'e Washburn-dompelformule.

1.3.2 Lifshitz-van der Waals krêft berekkening foar de mjitten stekproef

Neffens van Oss-Chaudhury-Good syn kombinearjen regels, de relaasje tusken de reaksjes tusken floeistoffen en fêste stoffen.

1.3.3 Berekkening fan Lewis acid-base krêft fan de metten samples

Yn 't algemien wurde de soere-base-eigenskippen fan fêste stoffen rûsd út gegevens dy't mei wetter en formamide impregnearre binne. Mar yn dit artikel fûnen wy dat d'r gjin probleem is by it brûken fan dit pear polêre floeistoffen om cellulose te mjitten, mar yn 'e test fan cellulose-ether, om't de immersionhichte fan it polêre oplossingsysteem fan wetter / formamide yn cellulose-ether te leech is , wêrtroch tiidregistraasje tige lestich is. Dêrom waard it toluene / chloroform-oplossingsysteem yntrodusearre troch Chibowsk selektearre. Neffens Chibowski is in toluene / chloroform polar oplossing systeem ek in opsje. Dit komt omdat dizze twa floeistoffen hawwe hiel bysûndere acidity en alkaliniteit, bygelyks, toluene hat gjin Lewis acidity, en chloroform hat gjin Lewis alkalinity. Om de gegevens krigen troch it tolueen / chloroform-oplossingsysteem tichter by it oanrikkemandearre poaloplossingsysteem fan wetter / formamide te krijen, brûke wy dizze twa polêre floeibere systemen om cellulose tagelyk te testen, en krije dan de korrespondearjende útwreidings- of krimpkoeffisienten foardat it oanbringen De gegevens krigen troch it impregnearjen fan cellulose-ether mei tolueen/chloroform binne ticht by de konklúzjes krigen foar it wetter/formamidesysteem. Sûnt cellulose-ethers binne ôflaat fan cellulose en d'r is in heul ferlykbere struktuer tusken de twa, kin dizze skattingsmetoade jildich wêze.

1.3.4 Berekkening fan totale oerflak frije enerzjy

2. Resultaten en diskusje

2.1 Cellulose standert

Sûnt ús testresultaten op cellulose-standertmonsters fûnen dat dizze gegevens yn goede oerienstimming binne mei dy rapporteare yn 'e literatuer, is it ridlik te leauwen dat de testresultaten op cellulose-ethers ek moatte wurde beskôge.

2.2 Test resultaten en diskusje fan cellulose ether

Tidens de test fan cellulose-ether is it heul lestich om de ûnderdompelingsôfstân en tiid op te nimmen fanwegen de heul lege ûnderdompelhichte fan wetter en formamide. Dêrom, dit papier kiest de toluene / chloroform oplossing systeem as in alternative oplossing, en skatte de Lewis acidity fan cellulose ether basearre op de test resultaten fan wetter / formamide en toluene / chloroform op cellulose en de evenredige relaasje tusken de twa oplossing systemen. en alkaline krêft.

Troch cellulose as standertmonster te nimmen, wurde in searje soere-base-kenmerken fan cellulose-ethers jûn. Sûnt it resultaat fan impregnating cellulose ether mei toluene / chloroform wurdt direkt hifke, it is oertsjûgjend.

Dit betsjut dat it type en molekulêre gewicht fan 'e substituenten ynfloed hawwe op' e acid-base-eigenskippen fan cellulose-ether, en de relaasje tusken de twa substituenten, hydroxypropyl en hydroxypropylmethyl, op 'e acid-base-eigenskippen fan cellulose-ether en it molekulêre gewicht folslein tsjinoersteld. Mar it kin ek te krijen hawwe mei it feit dat parlemintsleden mingde ferfangers binne.

Om't de substituenten fan MO43 en K8913 ferskillend binne en itselde molekulêre gewicht hawwe, is bygelyks de substituint fan de eardere hydroxymethyl en de substituint fan de lêste is hydroxypropyl, mar it molekulêre gewicht fan beide is 100.000, dus it betsjut ek dat de útgongspunt fan itselde molekulêre gewicht Under de omstannichheden kinne de S+ en S- fan 'e hydroxymethylgroep lytser wêze as de hydroxypropylgroep. Mar de substitúsjegraad is ek mooglik, om't de substitúsjegraad fan K8913 sa'n 3,00 is, wylst dy fan MO43 mar 1,90 is.

Sûnt de graad fan substitúsje en substituenten fan K8913 en K9113 binne itselde, mar allinnich it molekulêre gewicht is oars, de ferliking tusken de twa lit sjen dat de S + fan hydroxypropyl cellulose ôfnimt mei de tanimming fan molekulêre gewicht, mar S- nimt ta op it tsjinoerstelde. .

Ut 'e gearfetting fan' e testresultaten fan 'e oerflak-enerzjy fan alle cellulose-ethers en har komponinten kin sjoen wurde dat oft it cellulose of cellulose-ether is, de wichtichste komponint fan har oerflak-enerzjy de Lifshitz-van der Waals-krêft is, goed foar sawat 98% ~ 99%. Boppedat binne de Lifshitz-van der Waals-krêften fan dizze nonionyske cellulose-ethers (útsein MO43) ek meast grutter as dy fan cellulose, wat oanjout dat it etherifikaasjeproses fan cellulose ek in proses is fan tanimmende Lifshitz-van der Waals-krêften. En dizze ferhegings liede ta dat de oerflakenerzjy fan cellulose-ether grutter is as dy fan cellulose. Dit ferskynsel is tige nijsgjirrich om't dizze cellulose-ethers faak brûkt wurde yn 'e produksje fan surfaktanten. Mar de gegevens binne opmerklik, net allinich om't de gegevens oer it referinsjestandertmonster testen yn dit eksperimint ekstreem konsistint binne mei de wearde rapportearre yn 'e literatuer, de gegevens oer it referinsjestandertmonster binne ekstreem konsistint mei de wearde rapportearre yn' e literatuer, foar foarbyld: al dizze cellulose De SAB fan ethers is signifikant lytser as dy fan cellulose, en dit komt troch harren hiel grutte Lewis bases. Under it útgongspunt fan deselde substituent en graad fan substitúsje, it oerflak frije enerzjy fan hydroxypropyl cellulose is evenredich mei it molekulêre gewicht; wylst it oerflak frije enerzjy fan hydroxypropyl methylcellulose is evenredich mei de graad fan substitúsje en omkeard evenredich mei it molekulêre gewicht.

Derneist, om't cellulose-ethers gruttere SLW hawwe as cellulose, mar wy witte al dat har dispersibiliteit better is as cellulose, dus kin it foarearst beskôge wurde dat de wichtichste komponint fan SLW dy't nonionyske cellulose-ethers foarmje, de Londenske krêft wêze moat.

3. Konklúzje

Stúdzjes hawwe útwiisd dat it type substituint, substitúsjegraad en molekulêre gewicht in grutte ynfloed hawwe op 'e oerflakenerzjy en gearstalling fan net-ionyske cellulose-ether. En dit effekt liket de folgjende regelmjittigens te hawwen:

(1) S+ fan net-ionyske cellulose-ether is lytser as S-.

(2) De oerflak enerzjy fan nonionic cellulose ether wurdt dominearre troch Lifshitz-van der Waals krêft.

(3) Molekulêre gewicht en substituenten hawwe in effekt op it oerflak enerzjy fan net-ionyske cellulose ethers, mar it is benammen ôfhinklik fan it type fan substituents.

(4) Under it útgongspunt fan deselde substituent en graad fan substitúsje, de oerflak frije enerzjy fan hydroxypropyl cellulose is evenredich mei it molekulêre gewicht; wylst it oerflak frije enerzjy fan hydroxypropyl methylcellulose is evenredich mei de graad fan substitúsje en omkeard evenredich mei it molekulêre gewicht.

(5) It etherifikaasjeproses fan cellulose is in proses wêryn't de Lifshitz-van der Waals-krêft ferheget, en it is ek in proses wêryn Lewis-aciditeit ôfnimt en Lewis-alkaliniteit ferheget.