Synteze en rheologyske eigenskippen fan Hydroxyethyl Cellulose Ether

Yn 'e oanwêzigens fan in selsmakke alkali-katalysator, yndustriële hydroxyethyl cellulose waard reagearre mei N-(2,3-epoksypropyl)trimethylammoniumchloride (GTA) kationisaasjereagens om hege substitúsje quaternary ammonium te meitsjen troch droege metoade.HEC). De effekten fan 'e ferhâlding fan GTA nei hydroxyethylcellulose (HEC), de ferhâlding fan NaOH nei HEC, de reaksjetemperatuer, en de reaksjetiid op 'e reaksje-effisjinsje waarden ûndersocht mei in unifoarm eksperiminteel plan, en de optimalisearre prosesbetingsten waarden krigen troch Monte Carlo simulaasje. En de reaksje-effisjinsje fan it kationyske etherifikaasjereagens berikt 95% troch eksperimintele ferifikaasje. Tagelyk waarden har rheologyske eigenskippen besprutsen. De resultaten lieten sjen dat de oplossing fanHEC toande de skaaimerken fan net-Newtonian floeistof, en syn skynbere viscosity tanommen mei de tanimming fan de oplossing massa konsintraasje; yn in bepaalde konsintraasje fan sâlt oplossing, de skynbere viscosity fanHEC ôfnommen mei de tanimming fan de tafoege sâltkonsintraasje. Under deselde shear rate, de skynbere viscosity fanHEC yn CaCl2 oplossing systeem is heger as dy fanHEC in NaCl oplossing systeem.

kaaiwurden:Hydroxyethylcellulose ether; droech proses; rheologyske eigenskippen

Sellulose hat de skaaimerken fan rike boarnen, biodegradabiliteit, biokompatibiliteit en maklike derivatisaasje, en is in ûndersykshotspot op in protte fjilden. Kationyske cellulose is ien fan 'e wichtichste fertsjintwurdigers fan cellulosederivaten. Under de kationyske polymers foar persoanlike beskermingsprodukten registrearre troch CTFA fan Fragrance Industry Association, is har konsumpsje de earste. It kin in soad brûkt wurde yn hier conditioner conditioning additieven, ontharders, boarjen skalie hydratatie inhibitors en bloed anty-coagulation aginten en oare fjilden.

Op it stuit is de tariedingmetoade fan quaternary ammonium kationyske hydroxyethylcellulose-ether in solventmetoade, dy't in grut bedrach fan djoere organyske solvents fereasket, kostber, ûnfeilich is en it miljeu fersmoarget. Yn ferliking mei de oplosmiddelmetoade hat de droege metoade de treflike foardielen fan ienfâldich proses, hege reaksje-effisjinsje, en minder miljeufersmoarging. Yn dit papier waard kationyske cellulose-ether synthesisearre troch droege metoade en har rheologysk gedrach waard studearre.

1. Eksperiminteel diel

1.1 Materialen en reagenzjes

Hydroxyethyl cellulose (HEC yndustriële produkt, syn molekulêre ferfanging graad DS is 1.8 ~ 2.0); kationisaasjereagens N-(2,3-epoksypropyl)trimethylammoniumchloride (GTA), makke fan epoksychloride Propaan en trimethylamine wurde sels makke ûnder bepaalde betingsten; selsmakke alkali-katalysator; ethanol en glacial acetic acid binne analytysk suvere; NaCl, KCl, CaCl2, en AlCl3 binne gemysk suvere reagents.

1.2 Tarieding fan quaternary ammonium kationyske cellulose

Add 5g hydroxyethyl cellulose en in passend bedrach fan selsmakke alkali katalysator yn in silindryske stielen silinder útrist mei in stirrer, en stir foar 20 minuten by keamertemperatuer; foegje dan in bepaalde hoemannichte GTA ta, trochgean 30 minuten te roeren by keamertemperatuer, en reagearje op in bepaalde temperatuer en tiid, in fêste rau produkt yn wêzen basearre op waard krigen. It rûge produkt wurdt socht yn in ethanol-oplossing dy't in passende hoemannichte acetic acid befettet, filtrearre, wosken en fakuümdroech om poeierde quaternary ammonium kationyske cellulose te krijen.

1.3 Bepaling fan stikstofmassafraksje fan quaternair ammonium kationyske hydroxyethylcellulose

De massafraksje fan stikstof yn 'e samples waard bepaald troch de Kjeldahl-metoade.

2. Eksperiminteel ûntwerp en optimisaasje fan droege syntezeproses

De unifoarme ûntwerpmetoade waard brûkt om it eksperimint te ûntwerpen, en de effekten fan 'e ferhâlding fan GTA nei hydroxyethylcellulose (HEC), de ferhâlding fan NaOH nei HEC, de reaksjetemperatuer en de reaksjetiid op 'e reaksje-effisjinsje waarden ûndersocht.

3. Undersyk nei rheologyske eigenskippen

3.1 Ynfloed fan konsintraasje en rotaasjesnelheid

Nim it effekt fan skuorraten op 'e skynbere viskositeit fanHEC by ferskate konsintraasjes Ds=0,11 as foarbyld, kin sjoen wurde dat as de skuorfrekwinsje stadichoan ferheget fan 0,05 nei 0,5 s-1, de skynbere viskositeit fanHEC oplossing nimt ôf, benammen by 0.05 ~ 0.5s-1 skynbere viskositeit sakke skerp fan 160MPa·s oan 40MPa·s, shear thinning, wat oanjout dat deHEC waterige oplossing eksposearre net-Newtonian rheological eigenskippen. It effekt fan 'e tapaste skuorspanning is om de ynteraksjekrêft te ferminderjen tusken de dieltsjes fan' e ferspraat faze. Under bepaalde betingsten, hoe grutter de krêft, hoe grutter de skynbere viskositeit.

It kin ek sjoen wurde oan 'e skynbere viskositeiten fan 3% en 4%HEC aqueous oplossings dat de massa konsintraasje is respektivelik 3% en 4% op ferskillende shear tariven. De skynbere viskositeit fan 'e oplossing jout oan dat syn viskositeit-ferheegjende fermogen nimt ta mei de konsintraasje. De reden is dat as de konsintraasje yn it oplossingsysteem ferheget, de ûnderlinge ôfwiking tusken de molekulen fan 'e haadketen fanHEC en tusken de molekulêre keatlingen nimt ta, en de skynbere viskositeit nimt ta.

3.2 Effekt fan ferskate konsintraasjes fan tafoege sâlt

De konsintraasje fanHEC waard fêststeld op 3%, en it effekt fan it tafoegjen fan sâlt NaCl op 'e viskositeitseigenskippen fan' e oplossing waard ûndersocht by ferskate skuorraten.

It kin sjoen wurde út de resultaten dat de skynbere viscosity nimt ôf mei de tanimming fan de tafoege sâlt konsintraasje, showing dúdlik polyelectrolyte ferskynsel. Dit komt omdat in part fan de Na + yn de sâlt oplossing is bûn oan it anion fan deHEC side ketting. Hoe grutter de konsintraasje fan 'e sâltoplossing, hoe grutter de graad fan neutralisaasje of ôfskerming fan it polyion troch it tsjinion, en de reduksje fan' e elektrostatyske ôfwizing, wat resulteart yn in fermindering fan 'e ladingstichtens fan' e polyion. , de polymeerketen krimpt en krult, en de skynbere konsintraasje nimt ôf.

3.3 Effekt fan ferskate tafoege sâlten op

It kin sjoen wurde oan 'e ynfloed fan twa ferskillende tafoege sâlten, Nacl en CaCl2, op' e skynbere viskositeit fan 'eHEC oplossing dat de skynbere viskositeit ôfnimt mei it tafoegjen fan it tafoege sâlt, en by deselde skuorsnelheid, de skynbere viskositeit fan 'eHEC oplossing yn it CaCl2-oplossingsysteem De skynbere viskositeit is signifikant heger as dy fanHEC oplossing yn NaCl oplossing systeem. De reden is dat calcium sâlt is in divalent ion, en it is makliker te binen op 'e Cl- fan' e polyelectrolyte sydketen. De kombinaasje fan de quaternaire ammonium groep opHEC mei Cl- wurdt fermindere, en de shielding is minder, en de lading tichtens fan de polymear keten is heger, resultearret yn De elektrostatyske ôfwiking op de polymear keten is grutter, en de polymeer keten wurdt spand, sadat de skynbere viscosity is heger.

4. Konklúzje

Drye tarieding fan tige ferfongen kationyske cellulose is in ideale tarieding metoade mei ienfâldige operaasje, hege reaksje effisjinsje, en minder fersmoarging, en kin mije hege enerzjyferbrûk, miljeu fersmoarging, en toxicity feroarsake troch it brûken fan solvents.

De oplossing fan kationyske cellulose ether presintearret de skaaimerken fan net-Newtonian floeistof en hat de skaaimerken fan shear thinning; as de oplossing massa konsintraasje nimt ta, syn skynbere viscosity nimt ta; yn in bepaalde konsintraasje fan sâltoplossing,HEC skynbere viskositeit nimt ta mei tanimming en ôfname. Under deselde shear rate, de skynbere viscosity fanHEC yn CaCl2 oplossing systeem is heger as dy fanHEC in NaCl oplossing systeem.