હાઇડ્રોક્સિએથિલ સેલ્યુલોઝ ઇથરનું સંશ્લેષણ અને રિઓલોજિકલ ગુણધર્મો

સ્વ-નિર્મિત આલ્કલી ઉત્પ્રેરકની હાજરીમાં, ઔદ્યોગિક હાઇડ્રોક્સાઇથિલ સેલ્યુલોઝને N-(2,3-epoxypropyl) trimethylammonium chloride (GTA) કેશનાઈઝેશન રીએજન્ટ સાથે ડ્રાય મેથડ સોલ્ટ ટાઈપ હાઈડ્રોક્સીથાઈલ સેલ્યુલોઝ ઈથર દ્વારા હાઈ-અવેજી ક્વાટર્નરી એમોનિયમ તૈયાર કરવા માટે પ્રતિક્રિયા આપવામાં આવી હતી.HEC). GTA થી હાઇડ્રોક્સાઇથિલ સેલ્યુલોઝ (HEC) ના ગુણોત્તરની અસરો, NaOH થી HEC નો ગુણોત્તર, પ્રતિક્રિયા તાપમાન અને પ્રતિક્રિયા કાર્યક્ષમતા પર પ્રતિક્રિયા સમયની એક સમાન પ્રાયોગિક યોજના સાથે તપાસ કરવામાં આવી હતી, અને ઑપ્ટિમાઇઝ પ્રક્રિયાની સ્થિતિઓ મોન્ટે દ્વારા મેળવવામાં આવી હતી. કાર્લો સિમ્યુલેશન. અને પ્રાયોગિક ચકાસણી દ્વારા cationic etherification રીએજન્ટની પ્રતિક્રિયા કાર્યક્ષમતા 95% સુધી પહોંચે છે. તે જ સમયે, તેના rheological ગુણધર્મો ચર્ચા કરવામાં આવી હતી. પરિણામો દર્શાવે છે કે ઉકેલHEC બિન-ન્યુટોનિયન પ્રવાહીની લાક્ષણિકતાઓ દર્શાવે છે, અને સોલ્યુશનની સામૂહિક સાંદ્રતામાં વધારો સાથે તેની સ્પષ્ટ સ્નિગ્ધતામાં વધારો થયો છે; મીઠાના દ્રાવણની ચોક્કસ સાંદ્રતામાં, ની સ્પષ્ટ સ્નિગ્ધતાHEC ઉમેરવામાં આવેલ મીઠાની સાંદ્રતામાં વધારો સાથે ઘટાડો. સમાન શીયર રેટ હેઠળ, ની સ્પષ્ટ સ્નિગ્ધતાHEC CaCl2 સોલ્યુશન સિસ્ટમ કરતાં વધુ છેHEC NaCl સોલ્યુશન સિસ્ટમમાં.

મુખ્ય શબ્દો:હાઇડ્રોક્સાઇથિલસેલ્યુલોઝ ઈથર; શુષ્ક પ્રક્રિયા; rheological ગુણધર્મો

સેલ્યુલોઝ સમૃદ્ધ સ્ત્રોતો, બાયોડિગ્રેડબિલિટી, બાયોકોમ્પેટિબિલિટી અને સરળ ડેરિવેટાઇઝેશનની લાક્ષણિકતાઓ ધરાવે છે અને તે ઘણા ક્ષેત્રોમાં સંશોધનનું હોટસ્પોટ છે. Cationic સેલ્યુલોઝ સેલ્યુલોઝ ડેરિવેટિવ્ઝના સૌથી મહત્વપૂર્ણ પ્રતિનિધિઓમાંનું એક છે. ફ્રેગરન્સ ઇન્ડસ્ટ્રી એસોસિએશનના સીટીએફએ દ્વારા નોંધાયેલ વ્યક્તિગત સુરક્ષા ઉત્પાદનો માટેના કેશનિક પોલિમરમાં, તેનો વપરાશ પ્રથમ છે. તેનો ઉપયોગ હેર કન્ડીશનર કન્ડીશનીંગ એડિટિવ્સ, સોફ્ટનર્સ, ડ્રિલિંગ શેલ હાઇડ્રેશન ઇન્હિબિટર અને બ્લડ એન્ટી કોગ્યુલેશન એજન્ટ્સ અને અન્ય ક્ષેત્રોમાં વ્યાપકપણે થઈ શકે છે.

હાલમાં, ક્વાટર્નરી એમોનિયમ કેશનિક હાઇડ્રોક્સાઇથિલ સેલ્યુલોઝ ઈથરની તૈયારી પદ્ધતિ દ્રાવક પદ્ધતિ છે, જેમાં મોટા પ્રમાણમાં ખર્ચાળ કાર્બનિક દ્રાવકોની જરૂર પડે છે, તે ખર્ચાળ, અસુરક્ષિત છે અને પર્યાવરણને પ્રદૂષિત કરે છે. દ્રાવક પદ્ધતિની તુલનામાં, સૂકી પદ્ધતિમાં સરળ પ્રક્રિયા, ઉચ્ચ પ્રતિક્રિયા કાર્યક્ષમતા અને ઓછા પર્યાવરણીય પ્રદૂષણના ઉત્કૃષ્ટ ફાયદા છે. આ પેપરમાં, કેશનીક સેલ્યુલોઝ ઈથરને શુષ્ક પદ્ધતિ દ્વારા સંશ્લેષણ કરવામાં આવ્યું હતું અને તેના રેયોલોજિકલ વર્તનનો અભ્યાસ કરવામાં આવ્યો હતો.

1. પ્રાયોગિક ભાગ

1.1 સામગ્રી અને રીએજન્ટ્સ

હાઇડ્રોક્સાઇથિલ સેલ્યુલોઝ (HEC ઔદ્યોગિક ઉત્પાદન, તેની મોલેક્યુલર અવેજીની ડિગ્રી DS 1.8~2.0 છે); કેશનાઇઝેશન રીએજન્ટ N-(2,3-epoxypropyl)trimethylammonium chloride (GTA), જે ઇપોક્સી ક્લોરાઇડ પ્રોપેનમાંથી તૈયાર કરવામાં આવે છે અને ટ્રાઇમેથાઇલામિન અમુક શરતો હેઠળ સ્વ-નિર્મિત છે; સ્વ-નિર્મિત આલ્કલી ઉત્પ્રેરક; ઇથેનોલ અને ગ્લેશિયલ એસિટિક એસિડ વિશ્લેષણાત્મક રીતે શુદ્ધ છે; NaCl, KCl, CaCl2 અને AlCl3 રાસાયણિક રીતે શુદ્ધ રીએજન્ટ છે.

1.2 ચતુર્થાંશ એમોનિયમ કેશનિક સેલ્યુલોઝની તૈયારી

સ્ટિરરથી સજ્જ નળાકાર સ્ટીલ સિલિન્ડરમાં 5 ગ્રામ હાઇડ્રોક્સાઇથિલ સેલ્યુલોઝ અને યોગ્ય માત્રામાં હોમમેઇડ આલ્કલી ઉત્પ્રેરક ઉમેરો અને ઓરડાના તાપમાને 20 મિનિટ સુધી હલાવો; પછી GTA ની ચોક્કસ માત્રા ઉમેરો, ઓરડાના તાપમાને 30 મિનિટ સુધી હલાવતા રહો, અને ચોક્કસ તાપમાન અને સમયે પ્રતિક્રિયા આપો, જેના પર આધારિત નક્કર ક્રૂડ ઉત્પાદન પ્રાપ્ત થયું હતું. ક્રૂડ પ્રોડક્ટને યોગ્ય માત્રામાં એસિટિક એસિડ ધરાવતા ઇથેનોલ દ્રાવણમાં પલાળીને, પાઉડર ક્વાટર્નરી એમોનિયમ કેશનિક સેલ્યુલોઝ મેળવવા માટે ફિલ્ટર, ધોવાઇ અને વેક્યૂમ-સૂકવવામાં આવે છે.

1.3 ચતુર્થાંશ એમોનિયમ કેશનિક હાઇડ્રોક્સાઇથિલ સેલ્યુલોઝના નાઇટ્રોજન સમૂહ અપૂર્ણાંકનું નિર્ધારણ

નમૂનાઓમાં નાઇટ્રોજનનો સમૂહ અપૂર્ણાંક Kjeldahl પદ્ધતિ દ્વારા નક્કી કરવામાં આવ્યો હતો.

2. શુષ્ક સંશ્લેષણ પ્રક્રિયાની પ્રાયોગિક ડિઝાઇન અને ઑપ્ટિમાઇઝેશન

પ્રયોગની રચના કરવા માટે એકસમાન ડિઝાઇન પદ્ધતિનો ઉપયોગ કરવામાં આવ્યો હતો, અને GTA થી હાઇડ્રોક્સાઇથિલ સેલ્યુલોઝ (HEC) ના ગુણોત્તરની અસરો, NaOH થી HEC નો ગુણોત્તર, પ્રતિક્રિયા તાપમાન અને પ્રતિક્રિયા કાર્યક્ષમતા પર પ્રતિક્રિયા સમયની તપાસ કરવામાં આવી હતી.

3. રિઓલોજિકલ ગુણધર્મો પર સંશોધન

3.1 એકાગ્રતા અને રોટેશનલ સ્પીડનો પ્રભાવ

ની દેખીતી સ્નિગ્ધતા પર શીયર રેટની અસર લેવીHEC વિવિધ સાંદ્રતામાં Ds=0.11 ઉદાહરણ તરીકે, તે જોઈ શકાય છે કે શીયર રેટ ધીમે ધીમે 0.05 થી 0.5 s-1 સુધી વધે છે, તેની સ્પષ્ટ સ્નિગ્ધતાHEC સોલ્યુશન ઘટે છે, ખાસ કરીને 0.05 ~ 0.5s-1 પર સ્પષ્ટ સ્નિગ્ધતા 160MPa થી ઝડપથી ઘટી જાય છે·s થી 40MPa·s, શીયર થિનિંગ, જે દર્શાવે છે કેHEC જલીય દ્રાવણ બિન-ન્યુટોનિયન રેયોલોજિકલ ગુણધર્મો દર્શાવે છે. લાગુ પડતર તણાવની અસર વિખરાયેલા તબક્કાના કણો વચ્ચેની ક્રિયાપ્રતિક્રિયા બળને ઘટાડવા માટે છે. અમુક પરિસ્થિતિઓ હેઠળ, બળ જેટલું વધારે છે, તેટલું વધારે સ્પષ્ટ સ્નિગ્ધતા.

તે 3% અને 4% ની સ્પષ્ટ સ્નિગ્ધતામાંથી પણ જોઈ શકાય છેHEC જલીય દ્રાવણો કે સામૂહિક સાંદ્રતા અનુક્રમે 3% અને 4% અલગ અલગ શીયર દરે છે. ઉકેલની દેખીતી સ્નિગ્ધતા સૂચવે છે કે તેની સ્નિગ્ધતા-વધવાની ક્ષમતા એકાગ્રતા સાથે વધે છે. કારણ એ છે કે જેમ જેમ સોલ્યુશન સિસ્ટમમાં એકાગ્રતા વધે છે તેમ, મુખ્ય સાંકળના પરમાણુઓ વચ્ચે પરસ્પર વિકારHEC અને મોલેક્યુલર સાંકળો વચ્ચે વધારો થાય છે, અને દેખીતી સ્નિગ્ધતા વધે છે.

3.2 ઉમેરવામાં આવેલ મીઠાની વિવિધ સાંદ્રતાની અસર

ની એકાગ્રતાHEC 3% પર નિર્ધારિત કરવામાં આવ્યું હતું, અને સોલ્યુશનના સ્નિગ્ધતા ગુણધર્મો પર મીઠું NaCl ઉમેરવાની અસરની તપાસ વિવિધ શીયર દરો પર કરવામાં આવી હતી.

તે પરિણામો પરથી જોઈ શકાય છે કે ઉમેરાયેલ મીઠાની સાંદ્રતાના વધારા સાથે સ્પષ્ટ સ્નિગ્ધતા ઘટે છે, જે સ્પષ્ટ પોલિઈલેક્ટ્રોલાઈટ ઘટના દર્શાવે છે. આ એટલા માટે છે કારણ કે મીઠાના દ્રાવણમાં Na+ નો ભાગ ની આયન સાથે બંધાયેલો છેHEC બાજુની સાંકળ. મીઠાના દ્રાવણની સાંદ્રતા જેટલી વધારે છે, કાઉન્ટરિયન દ્વારા પોલિઅનનું તટસ્થીકરણ અથવા રક્ષણ કરવાની ડિગ્રી વધારે છે, અને ઇલેક્ટ્રોસ્ટેટિક રિસ્પ્લેશનમાં ઘટાડો થાય છે, પરિણામે પોલિઅનની ચાર્જ ઘનતામાં ઘટાડો થાય છે. , પોલિમર સાંકળ સંકોચાય છે અને કર્લ્સ, અને દેખીતી સાંદ્રતા ઘટે છે.

3.3 પર વિવિધ ઉમેરેલા ક્ષારની અસર

તે સ્પષ્ટ સ્નિગ્ધતા પર બે જુદા જુદા ઉમેરાયેલા ક્ષાર, Nacl અને CaCl2 ના પ્રભાવથી જોઈ શકાય છે.HEC સોલ્યુશન કે ઉમેરવામાં આવેલા મીઠાના ઉમેરા સાથે દેખીતી સ્નિગ્ધતા ઘટે છે, અને તે જ શીયર રેટ પર, સ્પષ્ટ સ્નિગ્ધતાHEC CaCl2 સોલ્યુશન સિસ્ટમમાં સોલ્યુશન સ્પષ્ટ સ્નિગ્ધતા કરતાં નોંધપાત્ર રીતે વધારે છેHEC NaCl સોલ્યુશન સિસ્ટમમાં સોલ્યુશન. કારણ એ છે કે કેલ્શિયમ મીઠું એક દ્વિભાષી આયન છે, અને તેને પોલિઈલેક્ટ્રોલાઈટ બાજુની સાંકળના Cl- પર બાંધવું સરળ છે. ચતુર્થાંશ એમોનિયમ જૂથનું સંયોજન ચાલુHEC Cl- સાથે ઘટાડો થાય છે, અને કવચ ઓછું હોય છે, અને પોલિમર સાંકળની ચાર્જ ઘનતા વધારે હોય છે, પરિણામે પોલિમર ચેઇન પરનું ઇલેકટ્રોસ્ટેટિક રિસ્પ્લેશન મોટું હોય છે, અને પોલિમર ચેઇન ખેંચાય છે, તેથી દેખીતી સ્નિગ્ધતા વધારે હોય છે.

4. નિષ્કર્ષ

અત્યંત અવેજીકૃત કેશનિક સેલ્યુલોઝની સૂકી તૈયારી એ સરળ કામગીરી, ઉચ્ચ પ્રતિક્રિયા કાર્યક્ષમતા અને ઓછા પ્રદૂષણ સાથેની એક આદર્શ તૈયારી પદ્ધતિ છે અને તે દ્રાવકના ઉપયોગને કારણે ઉચ્ચ ઊર્જા વપરાશ, પર્યાવરણીય પ્રદૂષણ અને ઝેરીતાને ટાળી શકે છે.

કેશનિક સેલ્યુલોઝ ઈથરનું સોલ્યુશન બિન-ન્યુટોનિયન પ્રવાહીની લાક્ષણિકતાઓ રજૂ કરે છે અને શીયર પાતળા થવાની લાક્ષણિકતાઓ ધરાવે છે; જેમ જેમ સોલ્યુશનની સામૂહિક સાંદ્રતા વધે છે, તેની સ્પષ્ટ સ્નિગ્ધતા વધે છે; મીઠાના દ્રાવણની ચોક્કસ સાંદ્રતામાં,HEC વધારો અને ઘટાડો સાથે દેખીતી સ્નિગ્ધતા વધે છે. સમાન શીયર રેટ હેઠળ, ની સ્પષ્ટ સ્નિગ્ધતાHEC CaCl2 સોલ્યુશન સિસ્ટમ કરતાં વધુ છેHEC NaCl સોલ્યુશન સિસ્ટમમાં.