Փոխարինիչների և մոլեկուլային քաշի ազդեցությունը ոչ նիոնային ցելյուլոզային եթերի մակերևութային հատկությունների վրա

Համաձայն Ուոշբերնի ներծծման տեսության (Ներթափանցման տեսություն) և վան Օս-Գուդ-Չաուդհուրիի համակցման տեսության (Համակցման տեսություն) և սյունակային ֆիտիլի տեխնոլոգիայի կիրառման (Column Wicking Technique) մի քանի ոչ իոնային ցելյուլոզային եթերներ, ինչպիսիք են մեթիլ ցելյուլոզը: Փորձարկվել են ցելյուլոզա, հիդրօքսիպրոպիլ ցելյուլոզա և հիդրօքսիպրոպիլ մեթիլցելյուլոզա: Այս ցելյուլոզային եթերների փոխարինման աստիճանները և մոլեկուլային կշիռները, դրանց մակերեսային էներգիաները և դրանց բաղադրիչները զգալիորեն տարբերվում են տարբեր փոխարինիչների պատճառով: Տվյալները ցույց են տալիս, որ ոչ իոնային ցելյուլոզային եթերի Լյուիսի հիմքը ավելի մեծ է, քան Լյուիս թթուն, և մակերեսի ազատ էներգիայի հիմնական բաղադրիչը Լիֆշից-վան դեր Վալսի ուժն է։ Հիդրօքսիպրոպիլի մակերևութային էներգիան և նրա բաղադրությունը ավելի մեծ են, քան հիդրօքսիմեթիլինը։ Նույն փոխարինողի և փոխարինման աստիճանի համաձայն՝ հիդրօքսիպրոպիլ ցելյուլոզայի մակերեսային ազատ էներգիան համաչափ է մոլեկուլային քաշին. մինչդեռ հիդրօքսիպրոպիլ մեթիլցելյուլոզայի մակերեսային ազատ էներգիան համաչափ է փոխարինման աստիճանին և հակադարձ համեմատական ​​է մոլեկուլային քաշին։ Փորձը նաև պարզել է, որ ոչ իոնային ցելյուլոզային եթերի մեջ փոխարինող հիդրօքսիպրոպիլի և հիդրօքսիպրոպիլմեթիլի մակերևութային էներգիան ավելի մեծ է, քան ցելյուլոզայի մակերևութային էներգիան, և փորձը ապացուցում է, որ փորձարկված ցելյուլոզայի մակերևութային էներգիան և դրա բաղադրությունը: գրականությանը համապատասխան:

Բանալի բառեր: ոչ իոնային ցելյուլոզային եթերներ; փոխարինիչներ և փոխարինման աստիճաններ; մոլեկուլային քաշը; մակերեսային հատկություններ; wick տեխնոլոգիա

Ցելյուլոզային եթերը բջջանյութի ածանցյալների մեծ կատեգորիա է, որը կարելի է բաժանել անիոնային, կատիոնային և ոչ իոնային եթերների՝ ըստ իրենց եթերային փոխարինիչների քիմիական կառուցվածքի։ Ցելյուլոզային եթերը նաև պոլիմերային քիմիայում հետազոտված և արտադրված ամենավաղ արտադրանքներից է: Մինչ այժմ ցելյուլոզային եթերը լայնորեն օգտագործվել է բժշկության, հիգիենայի, կոսմետիկայի և սննդի արդյունաբերության մեջ։

Թեև ցելյուլոզային եթերները, ինչպիսիք են հիդրօքսիմեթիլցելյուլոզը, հիդրօքսիպրոպիլցելյուլոզը և հիդրօքսիպրոպիլմեթիլցելյուլոզը, արտադրվել են արդյունաբերական ճանապարհով և ուսումնասիրվել են դրանց շատ հատկություններ, դրանց մակերեսային էներգիան, թթու Ալկալի-ռեակտիվ հատկությունները դեռևս չեն հաղորդվել: Քանի որ այս արտադրատեսակների մեծ մասն օգտագործվում է հեղուկ միջավայրում, և մակերևույթի բնութագրերը, հատկապես թթու-բազային ռեակցիայի բնութագրերը, հավանաբար կազդեն դրանց օգտագործման վրա, շատ անհրաժեշտ է ուսումնասիրել և հասկանալ այս առևտրային ցելյուլոզային եթերի մակերեսային քիմիական բնութագրերը:

Հաշվի առնելով, որ ցելյուլոզայի ածանցյալների նմուշները շատ հեշտ են փոփոխվում պատրաստման պայմանների փոփոխության հետ մեկտեղ, այս հոդվածում օգտագործվում են առևտրային արտադրանքներ որպես նմուշներ՝ բնութագրելու դրանց մակերեսային էներգիան, և դրա հիման վրա՝ նման արտադրանքի փոխարինողների և մոլեկուլային կշիռների ազդեցությունը մակերեսի վրա։ հատկությունները ուսումնասիրվում են.

1. Փորձարարական մաս

1.1 Հումք

Փորձի մեջ օգտագործված ոչ իոնային ցելյուլոզային եթերը արդյունք էKIMA CHEMICAL CO., LTD,. Փորձարկումներից առաջ նմուշները չեն ենթարկվել որևէ մշակման:

Հաշվի առնելով, որ ցելյուլոզայի ածանցյալները պատրաստված են ցելյուլոզից, երկու կառուցվածքները մոտ են, և ցելյուլոզայի մակերևութային հատկությունները զեկուցվել են գրականության մեջ, ուստի այս փաստաթուղթը օգտագործում է ցելյուլոզը որպես ստանդարտ նմուշ: Ցելյուլոզայի օգտագործված նմուշը կրել է C8002 ծածկագիրը և գնվել է այնտեղիցԿԻՄԱ, CN. Փորձարկման ընթացքում նմուշը չի ենթարկվել որևէ բուժման:

Փորձի մեջ օգտագործված ռեագենտներն են՝ էթան, դիոդոմեթան, դեիոնացված ջուր, ֆորմամիդ, տոլուոլ, քլորոֆորմ։ Բոլոր հեղուկները անալիտիկորեն մաքուր արտադրանք էին, բացառությամբ ջրի, որը կոմերցիոն հասանելի էր:

1.2 Փորձարարական մեթոդ

Այս փորձի ժամանակ ընդունվեց սյունակի մաքրման տեխնիկան, և 3 մմ ներքին տրամագծով ստանդարտ խողովակի հատվածը (մոտ 10 սմ) կտրվեց որպես սյունակի խողովակ: Ամեն անգամ 200 մգ փոշիացված նմուշը լցրեք սյունակ խողովակի մեջ, այնուհետև թափահարեք, որպեսզի այն հավասարվի և ուղղահայաց դրեք ապակե տարայի հատակին՝ մոտ 3 սմ ներքին տրամագծով, որպեսզի հեղուկը կարող է ինքնաբուխ ներծծվել: Կշռեք 1 մլ փորձարկվող հեղուկը և դրեք այն ապակե տարայի մեջ և միաժամանակ գրանցեք ընկղմման ժամանակը t և ընկղմման հեռավորությունը X: Բոլոր փորձերը կատարվել են սենյակային ջերմաստիճանում (25±1°Գ). Յուրաքանչյուր տվյալ երեք կրկնվող փորձերի միջինն է:

1.3 Փորձարարական տվյալների հաշվարկ

Փոշու նյութերի մակերևութային էներգիան փորձարկելու համար սյունակի մաքրման տեխնիկայի կիրառման տեսական հիմքը Washburn ներծծման հավասարումն է (Washburn ներթափանցման հավասարում):

1.3.1 Չափված նմուշի մազանոթային արդյունավետ շառավիղի որոշումը

Washburn ընկղմման բանաձևը կիրառելիս ամբողջական թրջվելու պայմանը cos=1 է։ Սա նշանակում է, որ երբ հեղուկը ընտրվում է պինդ նյութի մեջ ընկղմվելու համար՝ լիովին թաց վիճակի հասնելու համար, մենք կարող ենք հաշվարկել չափված նմուշի մազանոթային արդյունավետ շառավիղը Reff՝ ստուգելով ընկղմման հեռավորությունը և ժամանակը՝ համաձայն Washburn ընկղմման բանաձևի հատուկ դեպքի:

1.3.2 Լիֆշից-վան դեր Վալսի ուժի հաշվարկը չափված նմուշի համար

Վան Օս-Չաուդհուրի-Գուդի համակցման կանոնների համաձայն՝ հեղուկների և պինդ մարմինների միջև ռեակցիաների փոխհարաբերությունները։

1.3.3 Չափված նմուշների Լյուիս թթու-բազային ուժի հաշվարկը

Ընդհանուր առմամբ, պինդ մարմինների թթու-հիմնային հատկությունները գնահատվում են ջրով և ֆորմամիդով ներծծված տվյալների հիման վրա: Բայց այս հոդվածում մենք պարզեցինք, որ այս զույգ բևեռային հեղուկների ցելյուլոզը չափելու համար խնդիր չկա, այլ ցելյուլոզային եթերի փորձարկման ժամանակ, քանի որ ջրի/ֆորմամիդի բևեռային լուծույթի համակարգի ընկղմման բարձրությունը ցելյուլոզային եթերի մեջ չափազանց ցածր է։ , ինչը շատ դժվարացնում է ժամանակի գրանցումը: Հետևաբար, ընտրվել է Չիբովսկի կողմից ներկայացված տոլուոլ/քլորոֆորմ լուծույթի համակարգը: Չիբովսկու խոսքով, տոլուոլ/քլորոֆորմ բևեռային լուծույթի համակարգը նույնպես տարբերակ է: Դա պայմանավորված է նրանով, որ այս երկու հեղուկներն ունեն շատ հատուկ թթվայնություն և ալկալայնություն, օրինակ՝ տոլուոլը չունի Լյուիսի թթվայնություն, իսկ քլորոֆորմը՝ Լյուիսի ալկալիականություն։ Որպեսզի տոլուոլ/քլորոֆորմ լուծույթի համակարգի կողմից ստացված տվյալները մոտենան ջրի/ֆորմամիդի առաջարկվող բևեռային լուծույթի համակարգին, մենք օգտագործում ենք այս երկու բևեռային հեղուկ համակարգերը՝ միաժամանակ ցելյուլոզը փորձարկելու համար, այնուհետև ստանում ենք համապատասխան ընդարձակման կամ կծկման գործակիցները: կիրառելուց առաջ Ցելյուլոզային եթերը տոլուոլով/քլորոֆորմով ներծծելով ստացված տվյալները մոտ են ջուր/ֆորմամիդ համակարգի համար ստացված եզրակացություններին։ Քանի որ ցելյուլոզային եթերները բխում են ցելյուլոզից, և դրանց միջև կա շատ նման կառուցվածք, գնահատման այս մեթոդը կարող է վավեր լինել:

1.3.4 Ընդհանուր մակերեսային ազատ էներգիայի հաշվարկ

2. Արդյունքներ և քննարկում

2.1 Ցելյուլոզային ստանդարտ

Քանի որ մեր փորձարկման արդյունքները ցելյուլոզային ստանդարտ նմուշների վրա պարզել են, որ այս տվյալները լավ համընկնում են գրականության մեջ ներկայացված տվյալների հետ, ողջամիտ է ենթադրել, որ ցելյուլոզային եթերների փորձարկման արդյունքները նույնպես պետք է հաշվի առնվեն:

2.2 Փորձարկման արդյունքներ և ցելյուլոզային եթերի քննարկում

Ցելյուլոզային եթերի փորձարկման ժամանակ շատ դժվար է գրանցել ընկղմման հեռավորությունը և ժամանակը ջրի և ֆորմամիդի սուզման շատ ցածր բարձրության պատճառով: Հետևաբար, այս փաստաթուղթը որպես այլընտրանքային լուծում ընտրում է տոլուոլ/քլորոֆորմ լուծույթի համակարգը և գնահատում է ցելյուլոզային եթերի Լյուիսի թթվայնությունը՝ հիմնվելով ցելյուլոզայի վրա ջրի/ֆորմամիդի և տոլուոլի/քլորոֆորմի փորձարկման արդյունքների և լուծույթի երկու համակարգերի միջև համաչափ հարաբերությունների վրա: և ալկալային ուժ։

Որպես ստանդարտ նմուշ վերցնելով ցելյուլոզը՝ տրված են ցելյուլոզային եթերների մի շարք թթու-բազային բնութագրեր։ Քանի որ ցելյուլոզային եթերը տոլուոլով/քլորոֆորմով ներծծելու արդյունքը ուղղակիորեն փորձարկված է, այն համոզիչ է։

Սա նշանակում է, որ փոխարինողների տեսակը և մոլեկուլային քաշը ազդում են ցելյուլոզային եթերի թթու-բազային հատկությունների վրա, և երկու փոխարինողների՝ հիդրօքսիպրոպիլ և հիդրօքսիպրոպիլմեթիլ, փոխհարաբերությունները բջջանյութի եթերի թթու-բազային հատկությունների և մոլեկուլային քաշի բոլորովին հակադիր հատկությունների վրա։ Բայց դա կարող է կապված լինել նաև պատգամավորների խառը փոխարինողների հետ:

Քանի որ MO43-ի և K8913-ի փոխարինողները տարբեր են և ունեն նույն մոլեկուլային քաշը, օրինակ, առաջինի փոխարինողը հիդրօքսիմեթիլն է, իսկ երկրորդի փոխարինողը հիդրօքսիպրոպիլն է, բայց երկուսի մոլեկուլային զանգվածը 100000 է, հետևաբար դա նաև նշանակում է, որ Նույն մոլեկուլային քաշի նախադրյալները Հիդրօքսիմեթիլ խմբի S+ և S-ը կարող են ավելի փոքր լինել, քան հիդրօքսիպրոպիլ խումբը: Բայց փոխարինման աստիճանը նույնպես հնարավոր է, քանի որ K8913-ի փոխարինման աստիճանը կազմում է մոտ 3.00, մինչդեռ MO43-ինը՝ ընդամենը 1.90։

Քանի որ K8913-ի և K9113-ի փոխարինման աստիճանը և փոխարինողները նույնն են, բայց միայն մոլեկուլային քաշն է տարբեր, երկուսի միջև համեմատությունը ցույց է տալիս, որ հիդրօքսիպրոպիլ ցելյուլոզայի S+-ը նվազում է մոլեկուլային քաշի ավելացման հետ, իսկ S-ը մեծանում է ընդհակառակը: .

Բոլոր ցելյուլոզային եթերների և դրանց բաղադրիչների մակերևութային էներգիայի փորձարկման արդյունքների ամփոփումից երևում է, որ լինի դա ցելյուլոզա, թե ցելյուլոզային եթեր, դրանց մակերևութային էներգիայի հիմնական բաղադրիչը Լիֆշից-վան դեր Վալսի ուժն է. մոտ 98%-99%: Ավելին, այս ոչ իոնային ցելյուլոզային եթերների Լիֆշից-վան դեր Վալսի ուժերը (բացառությամբ MO43-ի) նույնպես հիմնականում ավելի մեծ են, քան ցելյուլոզինը, ինչը ցույց է տալիս, որ ցելյուլոզայի եթերացման գործընթացը նաև Լիֆշից-վան դեր Վալսի ուժերի ավելացման գործընթաց է: Եվ այս ավելացումները հանգեցնում են նրան, որ ցելյուլոզային եթերի մակերևութային էներգիան ավելի մեծ է, քան ցելյուլոզինը: Այս երեւույթը շատ հետաքրքիր է, քանի որ այս ցելյուլոզային եթերները սովորաբար օգտագործվում են մակերեսային ակտիվ նյութերի արտադրության մեջ: Սակայն տվյալներն ուշագրավ են ոչ միայն այն պատճառով, որ այս փորձի ժամանակ փորձարկված տեղեկատու ստանդարտ նմուշի տվյալները չափազանց համահունչ են գրականության մեջ ներկայացված արժեքին, այլև ստանդարտ նմուշի տվյալները չափազանց համահունչ են գրականության մեջ նշված արժեքին, քանի որ. Օրինակ. այս ամբողջ ցելյուլոզը Եթերների SAB-ը զգալիորեն փոքր է ցելյուլոզից, և դա պայմանավորված է նրանց շատ մեծ Լյուիսի հիմքերով: Նույն փոխարինողի և փոխարինման աստիճանի համաձայն՝ հիդրօքսիպրոպիլ ցելյուլոզայի մակերեսային ազատ էներգիան համաչափ է մոլեկուլային քաշին. մինչդեռ հիդրօքսիպրոպիլ մեթիլցելյուլոզայի մակերեսային ազատ էներգիան համաչափ է փոխարինման աստիճանին և հակադարձ համեմատական ​​է մոլեկուլային քաշին։

Բացի այդ, քանի որ ցելյուլոզային եթերներն ունեն ավելի մեծ SLW, քան ցելյուլոզը, բայց մենք արդեն գիտենք, որ դրանց ցրվածությունն ավելի լավ է, քան ցելյուլոզը, ուստի կարելի է նախապես համարել, որ ոչ իոնային ցելյուլոզային եթերները կազմող SLW-ի հիմնական բաղադրիչը պետք է լինի Լոնդոնի ուժը:

3. Եզրակացություն

Ուսումնասիրությունները ցույց են տվել, որ փոխարինողի տեսակը, փոխարինման աստիճանը և մոլեկուլային քաշը մեծ ազդեցություն ունեն ոչ իոնային ցելյուլոզային եթերի մակերևութային էներգիայի և կազմի վրա։ Եվ այս ազդեցությունը կարծես ունի հետևյալ օրինաչափությունը.

(1) Ոչ իոնային ցելյուլոզային եթերի S+-ը S-ից փոքր է:

(2) Ոչ իոնային ցելյուլոզային եթերի մակերևութային էներգիան գերակշռում է Լիֆշից-վան դեր Վալսի ուժը:

(3) Մոլեկուլային քաշը և փոխարինիչները ազդում են ոչ իոնային ցելյուլոզային եթերների մակերևութային էներգիայի վրա, բայց դա հիմնականում կախված է փոխարինողների տեսակից։

(4) Նույն փոխարինողի և փոխարինման աստիճանի համաձայն՝ հիդրօքսիպրոպիլ ցելյուլոզայի մակերեսային ազատ էներգիան համաչափ է մոլեկուլային քաշին. մինչդեռ հիդրօքսիպրոպիլ մեթիլցելյուլոզայի մակերեսային ազատ էներգիան համաչափ է փոխարինման աստիճանին և հակադարձ համեմատական ​​է մոլեկուլային քաշին։

(5) Ցելյուլոզայի եթերիֆիկացման գործընթացը մի գործընթաց է, որի ժամանակ մեծանում է Լիֆշից-վան դեր Վալսի ուժը, և դա նաև գործընթաց է, երբ Լյուիսի թթվայնությունը նվազում է և Լյուիսի ալկալայնությունը մեծանում է: