Cationic सेल्यूलोज ईथर समाधान के गुण

विभिन्न पीएच मानों पर एक उच्च-चार्ज-डेंसिटी-डेंसिटी सेशनिक सेल्यूलोज ईथर (KG-30M) के पतला समाधान गुणों का अध्ययन एक लेजर बिखरने वाले उपकरण के साथ किया गया था, जो विभिन्न कोणों पर हाइड्रोडायनामिक त्रिज्या (आरएच) से था, और रोटेशन का रूट मतलब वर्ग त्रिज्या आरएच आरएच के अनुपात में यह है कि इसका आकार अनियमित है लेकिन गोलाकार के करीब है। फिर, रियोमीटर की मदद से, अलग -अलग चार्ज घनत्वों के साथ cationic सेल्यूलोज इथर के तीन केंद्रित समाधानों का विस्तार से अध्ययन किया गया, और इसके रियोलॉजिकल गुणों पर एकाग्रता, पीएच मूल्य और इसके स्वयं के चार्ज घनत्व के प्रभाव पर चर्चा की गई। जैसे -जैसे एकाग्रता बढ़ती गई, न्यूटन के प्रतिपादक पहले कम हो गए और फिर कम हो गए। उतार -चढ़ाव या यहां तक ​​कि रिबाउंड होता है, और थिक्सोट्रोपिक व्यवहार 3% (द्रव्यमान अंश) पर होता है। एक मध्यम चार्ज घनत्व एक उच्च शून्य-कतरनी चिपचिपाहट प्राप्त करने के लिए फायदेमंद है, और पीएच की चिपचिपाहट पर बहुत कम प्रभाव पड़ता है।

मुख्य शब्द:कणिका कोशिका; आकृति विज्ञान; शून्य कतरनी चिपचिपाहट; रियोलॉजी

सेल्यूलोज डेरिवेटिव और उनके संशोधित कार्यात्मक पॉलिमर का व्यापक रूप से शारीरिक और सैनिटरी उत्पादों, पेट्रोकेमिकल्स, मेडिसिन, भोजन, व्यक्तिगत देखभाल उत्पादों, पैकेजिंग, आदि के क्षेत्रों में उपयोग किया गया है क्षमता, यह व्यापक रूप से दैनिक रसायनों, विशेष रूप से शैंपू में उपयोग किया जाता है, और शैंपू के बाद बालों की संयोजन में सुधार कर सकता है। उसी समय, इसकी अच्छी संगतता के कारण, इसका उपयोग दो-इन-वन और ऑल-इन-वन शैंपू में किया जा सकता है। इसमें एक अच्छी आवेदन संभावना भी है और इसने विभिन्न देशों का ध्यान आकर्षित किया है। साहित्य में यह बताया गया है कि सेल्यूलोज व्युत्पन्न समाधान न्यूटोनियन द्रव, स्यूडोप्लास्टिक द्रव, थिक्सोट्रोपिक द्रव और विस्कोलेस्टिक द्रव जैसे व्यवहारों को एकाग्रता की वृद्धि के साथ प्रदर्शित करते हैं, लेकिन आकृति विज्ञान, रियोलॉजी और जलीय घोल में कुछ हैं। अनुसंधान रिपोर्ट। यह पेपर व्यावहारिक अनुप्रयोग के लिए एक संदर्भ प्रदान करने के लिए, क्वाटरनरी अमोनियम संशोधित सेल्यूलोज जलीय घोल के रियोलॉजिकल व्यवहार पर केंद्रित है।

1। प्रायोगिक भाग

1.1 कच्चे माल

Cationic सेल्यूलोज ईथर (KG-30M, JR-30M, LR-30M); कनाडा डॉव केमिकल कंपनी उत्पाद, जापान में प्रॉक्टर एंड गैंबल कंपनी कोबे आर एंड डी सेंटर द्वारा प्रदान किया गया, जिसे वैरियो एल एलिमेंटल एनालाइज़र (जर्मन एलिमेंटल कंपनी) द्वारा मापा गया है, नमूना नाइट्रोजन सामग्री क्रमशः 2.7%, 1.8%, 1.0%है (चार्ज घनत्व है 1.9 meq/g, 1.25 meq/g, 0.7 meq/g क्रमशः), और इसका परीक्षण जर्मन ALV-5000E लेजर लाइट स्कैटरिंग इंस्ट्रूमेंट (LLS) द्वारा किया जाता है।×106g/mol।

1.2 समाधान तैयारी

नमूना निस्पंदन, डायलिसिस और फ्रीज-सुखाने द्वारा शुद्ध किया गया था। क्रमशः तीन मात्रात्मक नमूनों की एक श्रृंखला का वजन करें, और आवश्यक एकाग्रता तैयार करने के लिए पीएच 4.00, 6.86, 9.18 के साथ मानक बफर समाधान जोड़ें। यह सुनिश्चित करने के लिए कि नमूने पूरी तरह से भंग कर दिए गए थे, सभी नमूना समाधानों को परीक्षण से पहले 48 घंटे के लिए एक चुंबकीय स्टिरर पर रखा गया था।

1.3 प्रकाश प्रकीर्णन माप

पतला जलीय घोल में नमूना के वजन-औसत आणविक भार को मापने के लिए एलएलएस का उपयोग करें, हाइड्रोडायनामिक त्रिज्या और रूट का मतलब है रोटेशन का वर्ग त्रिज्या जब दूसरा विली गुणांक और अलग कोण,), और यह अनुमान लगाते हैं कि यह cationic सेल्यूलोज ईथर में है इसके अनुपात की स्थिति से जलीय घोल।

1.4 चिपचिपापन माप और रियोलॉजिकल जांच

केंद्रित CCE समाधान का अध्ययन ब्रुकफील्ड RVDV-III+ रियोमीटर द्वारा किया गया था, और नमूना चिपचिपाहट जैसे rheological गुणों पर एकाग्रता, चार्ज घनत्व और पीएच मूल्य के प्रभाव की जांच की गई थी। उच्च सांद्रता में, इसकी थिक्सोट्रॉपी की जांच करना आवश्यक है।

2। परिणाम और चर्चा

2.1 प्रकाश प्रकीर्णन पर शोध

इसकी विशेष आणविक संरचना के कारण, एक अच्छे विलायक में भी एकल अणु के रूप में मौजूद होना मुश्किल है, लेकिन कुछ स्थिर मिसेल, समूहों या संघों के रूप में।

जब ब्लैक क्रॉस ऑर्थोगोनल फील्ड की पृष्ठभूमि के तहत, सीसीई के पतला जलीय घोल (~ o.1%) को एक ध्रुवीकरण माइक्रोस्कोप के साथ देखा गया था, "स्टार" उज्ज्वल धब्बे और उज्ज्वल सलाखों दिखाई दिए। यह आगे प्रकाश प्रकीर्णन की विशेषता है, विभिन्न पीएच और कोणों पर गतिशील हाइड्रोडायनामिक त्रिज्या, रोटेशन का रूट मतलब वर्ग त्रिज्या और बेरी आरेख से प्राप्त दूसरा विली गुणांक टैब में सूचीबद्ध हैं। 1। 10-5 की एकाग्रता पर प्राप्त हाइड्रोडायनामिक त्रिज्या फ़ंक्शन का वितरण ग्राफ मुख्य रूप से एक एकल शिखर है, लेकिन वितरण बहुत व्यापक है (छवि 1), यह दर्शाता है कि सिस्टम में आणविक-स्तरीय संघ और बड़े समुच्चय हैं। ; परिवर्तन हैं, और आरजी/आरबी मान 0.775 के आसपास हैं, यह दर्शाता है कि समाधान में सीसीई का आकार गोलाकार के करीब है, लेकिन नियमित रूप से पर्याप्त नहीं है। आरबी और आरजी पर पीएच का प्रभाव स्पष्ट नहीं है। बफर समाधान में काउंटरियन CCE के साथ अपनी साइड चेन पर चार्ज को ढालने और इसे सिकोड़ने के लिए बातचीत करता है, लेकिन अंतर काउंटरियन के प्रकार के साथ भिन्न होता है। चार्ज किए गए पॉलिमर के प्रकाश प्रकीर्णन माप लंबी दूरी की बल बातचीत और बाहरी हस्तक्षेप के लिए अतिसंवेदनशील है, इसलिए एलएलएस लक्षण वर्णन में कुछ त्रुटियां और सीमाएं हैं। जब द्रव्यमान अंश 0.02%से अधिक होता है, तो आरएच वितरण आरेख में ज्यादातर अविभाज्य डबल चोटियों या यहां तक ​​कि कई चोटियों होते हैं। जैसे -जैसे एकाग्रता बढ़ती जाती है, आरएच भी बढ़ता है, यह दर्शाता है कि अधिक मैक्रोमोलेक्यूलस जुड़े हुए हैं या यहां तक ​​कि एकत्रित हैं। जब काओ एट अल। कार्बोक्सिमेथाइल सेल्यूलोज और सतह-सक्रिय मैक्रोमर्स के कोपोलीमर का अध्ययन करने के लिए लाइट स्कैटरिंग का उपयोग किया गया था, वहाँ भी अविभाज्य डबल चोटियाँ थीं, जिनमें से एक 30nm और 100nm के बीच था, जो आणविक स्तर पर मिसेल के गठन का प्रतिनिधित्व करता है, और दूसरा चरम आरएच अपेक्षाकृत होता है। बड़ा, जिसे एक समुच्चय माना जाता है, जो इस पेपर में निर्धारित परिणामों के समान है।

2.2 रियोलॉजिकल व्यवहार पर शोध

2.2.1 एकाग्रता का प्रभाव:अलग-अलग कतरनी दरों पर अलग-अलग सांद्रता के साथ KG-30M समाधानों की स्पष्ट चिपचिपाहट को मापें, और ओस्टवल्ड-डेवेल द्वारा प्रस्तावित बिजली कानून समीकरण के लॉगरिदमिक रूप के अनुसार, जब द्रव्यमान अंश 0.7% से अधिक नहीं होता है, और सीधी रेखाओं की एक श्रृंखला 0.99 से अधिक रैखिक सहसंबंध गुणांक के साथ प्राप्त किया गया था। और जैसे -जैसे एकाग्रता बढ़ती जाती है, न्यूटन के प्रतिपादक n का मूल्य घटता है (सभी 1 से कम), एक स्पष्ट स्यूडोप्लास्टिक द्रव दिखाते हुए। कतरनी बल द्वारा संचालित, मैक्रोमोलेक्युलर चेन अनटंगल और ओरिएंट करना शुरू कर देते हैं, इसलिए चिपचिपाहट कम हो जाती है। जब द्रव्यमान अंश 0.7%से अधिक होता है, तो प्राप्त सीधी रेखा का रैखिक सहसंबंध गुणांक घट जाता है (लगभग 0.98), और n एकाग्रता की वृद्धि के साथ उतार -चढ़ाव या यहां तक ​​कि वृद्धि करना शुरू कर देता है; जब द्रव्यमान अंश 3% (छवि 2) तक पहुंच जाता है, तो तालिका स्पष्ट चिपचिपाहट पहले बढ़ जाती है और फिर कतरनी दर की वृद्धि के साथ घट जाती है। घटनाओं की यह श्रृंखला अन्य AIONIC और cationic बहुलक समाधानों की रिपोर्टों से अलग है। एन मान बढ़ता है, अर्थात्, गैर-न्यूटोनियन संपत्ति कमजोर हो जाती है; न्यूटोनियन द्रव एक चिपचिपा तरल है, और इंटरमॉलेक्युलर स्लिपेज कतरनी तनाव की कार्रवाई के तहत होता है, और इसे पुनर्प्राप्त नहीं किया जा सकता है; गैर-न्यूटोनियन द्रव में एक वसूली योग्य लोचदार हिस्सा और एक अप्राप्य चिपचिपा भाग होता है। कतरनी तनाव की कार्रवाई के तहत, अणुओं के बीच अपरिवर्तनीय पर्ची होती है, और एक ही समय में, क्योंकि मैक्रोमोलेक्यूलस को कतरनी के साथ फैलाया और उन्मुख किया जाता है, एक वसूली योग्य लोचदार हिस्सा बनता है। जब बाहरी बल को हटा दिया जाता है, तो मैक्रोमोलेक्यूल्स मूल कर्ल किए गए रूप में लौटते हैं, इसलिए एन का मूल्य ऊपर जाता है। नेटवर्क संरचना बनाने के लिए एकाग्रता में वृद्धि जारी है। जब कतरनी तनाव छोटा होता है, तो इसे नष्ट नहीं किया जाएगा, और केवल लोचदार विरूपण होगा। इस समय, लोच अपेक्षाकृत बढ़ाया जाएगा, चिपचिपाहट कमजोर हो जाएगी, और एन का मूल्य कम हो जाएगा; जबकि माप प्रक्रिया के दौरान कतरनी तनाव धीरे -धीरे बढ़ रहा है, इसलिए n मान में उतार -चढ़ाव होता है। जब द्रव्यमान अंश 3%तक पहुंच जाता है, तो स्पष्ट चिपचिपाहट पहले बढ़ जाती है और फिर घट जाती है, क्योंकि छोटा कतरनी बड़े समुच्चय बनाने के लिए मैक्रोमोलेक्यूलस की टक्कर को बढ़ावा देता है, इसलिए चिपचिपाहट बढ़ जाती है, और कतरनी तनाव एकत्रीकरण को तोड़ता रहता है। , चिपचिपाहट फिर से कम हो जाएगी।

Thixotropy की जांच में, वांछित y तक पहुंचने के लिए गति (r/min) सेट करें, नियमित अंतराल पर गति बढ़ाएं जब तक कि यह सेट मान तक नहीं पहुंच जाता है, और फिर जल्दी से अधिकतम गति से वापस प्रारंभिक मूल्य तक वापस आ जाता है। कतरनी तनाव, कतरनी दर के साथ इसका संबंध चित्र 3 में दिखाया गया है। जब द्रव्यमान अंश 2.5%से कम होता है, ऊपर की ओर वक्र और नीचे की ओर वक्र पूरी तरह से ओवरलैप होता है, लेकिन जब द्रव्यमान अंश 3%होता है, तो दो पंक्तियाँ नहीं लंबे समय तक ओवरलैप, और नीचे की रेखा पीछे रहती है, जो थिक्सोट्रॉपी को दर्शाती है।

कतरनी तनाव की समय निर्भरता को रियोलॉजिकल प्रतिरोध के रूप में जाना जाता है। रियोलॉजिकल प्रतिरोध विस्कोलेस्टिक तरल पदार्थों और थिक्सोट्रोपिक संरचनाओं के साथ तरल पदार्थों का एक विशिष्ट व्यवहार है। यह पाया जाता है कि बड़ा वाई एक ही द्रव्यमान अंश पर है, तेजी से आर संतुलन तक पहुंचता है, और समय निर्भरता छोटी होती है; एक कम द्रव्यमान अंश (<2%) पर, CCE रियोलॉजिकल प्रतिरोध नहीं दिखाता है। जब द्रव्यमान अंश 2.5%तक बढ़ जाता है, तो यह एक मजबूत समय निर्भरता (छवि 4) दिखाता है, और संतुलन तक पहुंचने में लगभग 10 मिनट लगते हैं, जबकि 3.0%पर, संतुलन समय में 50 मिनट लगते हैं। सिस्टम के अच्छे थिक्सोट्रॉपी में व्यावहारिक अनुप्रयोग के लिए अनुकूल है।

2.2.2 चार्ज घनत्व का प्रभाव:स्पेंसर-डिलन अनुभवजन्य सूत्र का लॉगरिदमिक रूप चुना जाता है, जिसमें शून्य-कट चिपचिपापन, बी एक ही एकाग्रता और अलग-अलग तापमान पर स्थिर होता है, और एक ही तापमान पर एकाग्रता की वृद्धि के साथ बढ़ता है। 1966 में ओनोगी द्वारा अपनाए गए पावर लॉ समीकरण के अनुसार, एम बहुलक का सापेक्ष आणविक द्रव्यमान है, ए और बी स्थिरांक हैं, और सी द्रव्यमान अंश (%) है। अंजीर।5 तीन घटता में स्पष्ट विभक्ति अंक 0.6%के आसपास हैं, अर्थात, एक महत्वपूर्ण द्रव्यमान अंश है। 0.6%से अधिक, शून्य-कतरनी चिपचिपाहट एकाग्रता सी की वृद्धि के साथ तेजी से बढ़ती है। विभिन्न चार्ज घनत्व वाले तीन नमूनों के घटता बहुत करीब हैं। इसके विपरीत, जब द्रव्यमान अंश 0.2% और 0.8% के बीच होता है, तो सबसे छोटे चार्ज घनत्व के साथ LR नमूने की शून्य-कट चिपचिपापन सबसे बड़ा होता है, क्योंकि हाइड्रोजन बॉन्ड एसोसिएशन को एक निश्चित संपर्क की आवश्यकता होती है। इसलिए, चार्ज घनत्व निकटता से संबंधित है कि क्या मैक्रोमोलेक्यूलस को व्यवस्थित और कॉम्पैक्ट तरीके से व्यवस्थित किया जा सकता है; डीएससी परीक्षण के माध्यम से, यह पाया गया है कि एलआर में एक कमजोर क्रिस्टलीकरण शिखर है, जो एक उपयुक्त चार्ज घनत्व का संकेत देता है, और शून्य-कतरनी चिपचिपाहट एक ही एकाग्रता में अधिक होती है। जब द्रव्यमान अंश 0.2%से कम होता है, तो LR सबसे छोटा होता है, क्योंकि पतला समाधान में, कम चार्ज घनत्व वाले मैक्रोमोलेक्यूल्स को कॉइल ओरिएंटेशन बनाने की अधिक संभावना होती है, इसलिए शून्य-कतरनी चिपचिपाहट कम होती है। यह मोटा प्रदर्शन के मामले में एक अच्छा मार्गदर्शक महत्व है।

2.2.3 पीएच प्रभाव: अंजीर। 6 0.05% से 2.5% द्रव्यमान अंश की सीमा के भीतर अलग -अलग पीएच पर मापा जाता है। 0.45%के आसपास एक विभक्ति बिंदु है, लेकिन तीन घटता लगभग ओवरलैप है, यह दर्शाता है कि पीएच का शून्य-कतरनी चिपचिपाहट पर कोई स्पष्ट प्रभाव नहीं है, जो कि एओनिक सेल्यूलोज ईथर की संवेदनशीलता से काफी अलग है।

3। निष्कर्ष

KG-30M पतला जलीय घोल LLS द्वारा अध्ययन किया जाता है, और प्राप्त हाइड्रोडायनामिक त्रिज्या वितरण एक एकल शिखर है। कोण निर्भरता और आरजी/आरबी अनुपात से, यह अनुमान लगाया जा सकता है कि इसका आकार गोलाकार के करीब है, लेकिन नियमित रूप से पर्याप्त नहीं है। तीन चार्ज घनत्व के साथ सीसीई समाधान के लिए, एकाग्रता की वृद्धि के साथ चिपचिपाहट बढ़ जाती है, लेकिन न्यूटन की शिकार संख्या एन पहले घट जाती है, फिर उतार -चढ़ाव और यहां तक ​​कि बढ़ जाती है; पीएच का चिपचिपाहट पर बहुत कम प्रभाव पड़ता है, और एक मध्यम चार्ज घनत्व एक उच्च चिपचिपाहट प्राप्त कर सकता है।