Հիդրօքսիէթիլ ցելյուլոզային եթերի սինթեզ և ռեոլոգիական հատկություններ

Ինքնագործվող ալկալային կատալիզատորի՝ արդյունաբերական հիդրօքսիէթիլի առկայության դեպքում Ցելյուլոզը փոխազդեցության է ենթարկվել N-(2,3-էպօքսիպրոպիլ)տրիմեթիլամոնիումի քլորիդ (GTA) կատիոնացման ռեագենտի հետ՝ չոր մեթոդով բարձր փոխարինող չորրորդական ամոնիում ստանալու համար Աղի տիպի հիդրօքսիէթիլ ցելյուլոզային եթեր (ՀԵԿ). GTA-ի և հիդրօքսիէթիլ ցելյուլոզայի (HEC) հարաբերակցության, NaOH-ի և HEC-ի հարաբերակցության, ռեակցիայի ջերմաստիճանի և արձագանքման ժամանակի ազդեցությունը ռեակցիայի արդյունավետության վրա հետազոտվել են միատեսակ փորձարարական պլանով, և օպտիմիզացված գործընթացի պայմանները ստացվել են Մոնթեի միջոցով: Կառլոյի սիմուլյացիա. Իսկ կատիոնային եթերիֆիկացման ռեագենտի ռեակցիայի արդյունավետությունը փորձնական ստուգման միջոցով հասնում է 95%-ի։ Միաժամանակ քննարկվել են նրա ռեոլոգիական հատկությունները։ Արդյունքները ցույց են տվել, որ լուծումըՀԵԿ ցույց է տվել ոչ նյուտոնյան հեղուկի բնութագրերը, և դրա տեսանելի մածուցիկությունը մեծացել է լուծույթի զանգվածի կոնցենտրացիայի աճով. աղի լուծույթի որոշակի կոնցենտրացիայի մեջ, տեսանելի մածուցիկությունըՀԵԿ նվազել է ավելացված աղի կոնցենտրացիայի աճով: Միևնույն կտրվածքի արագությամբ, ակնհայտ մածուցիկությունըՀԵԿ CaCl2 լուծույթի համակարգում ավելի բարձր է, քանՀԵԿ NaCl լուծույթի համակարգում:

Բանալի բառեր:Հիդրօքսիէթիլցելյուլոզային եթեր; չոր գործընթաց; ռեոլոգիական հատկություններ

Ցելյուլոզն ունի հարուստ աղբյուրների, կենսաքայքայման, կենսահամատեղելիության և հեշտ ածանցյալի բնութագրեր և շատ ոլորտներում հետազոտական ​​թեժ կետ է: Կատիոնային ցելյուլոզը ցելյուլոզային ածանցյալների ամենակարևոր ներկայացուցիչներից է։ Օծանելիքի արդյունաբերության ասոցիացիայի CTFA-ի կողմից գրանցված անհատական ​​պաշտպանության միջոցների կատիոնային պոլիմերների թվում դրա սպառումն առաջինն է: Այն կարող է լայնորեն օգտագործվել մազերի կոնդիցիոներների կոնդիցիոներների, փափկեցնող նյութերի, հորատման թերթաքարային խոնավացման ինհիբիտորների և արյան հակամակարդման միջոցների և այլ ոլորտներում:

Ներկայումս չորրորդական ամոնիումային կատիոնային հիդրօքսիէթիլ ցելյուլոզային եթերի պատրաստման մեթոդը լուծողական մեթոդ է, որը պահանջում է մեծ քանակությամբ թանկարժեք օրգանական լուծիչներ, ծախսատար է, անվտանգ և աղտոտում է շրջակա միջավայրը։ Համեմատած լուծողական մեթոդի հետ՝ չոր մեթոդն ունի պարզ գործընթացի, ռեակցիայի բարձր արդյունավետության և շրջակա միջավայրի ավելի քիչ աղտոտման ակնառու առավելություններ: Այս աշխատանքում կատիոնային ցելյուլոզային եթերը սինթեզվել է չոր մեթոդով և ուսումնասիրվել է նրա ռեոլոգիական վարքը:

1. Փորձարարական մաս

1.1 Նյութեր և ռեակտիվներ

հիդրօքսիէթիլ ցելյուլոզա (HEC արդյունաբերական արտադրանք, դրա մոլեկուլային փոխարինման աստիճանը DS է 1,8~2,0); կատիոնացման ռեակտիվ N-(2,3-էպօքսիպրոպիլ)տրիմեթիլամոնիումի քլորիդը (GTA), որը պատրաստված է էպոքսիդային քլորիդից Պրոպանն ու տրիմեթիլամինը ինքնուրույն պատրաստված են որոշակի պայմաններում. ինքնուրույն պատրաստված ալկալային կատալիզատոր; էթանոլը և սառցադաշտային քացախաթթուն անալիտիկորեն մաքուր են. NaCl, KCl, CaCl2 և AlCl3-ը քիմիապես մաքուր ռեագենտներ են:

1.2 Չորրորդական ամոնիումային կատիոնային բջջանյութի պատրաստում

Ավելացնել 5 գ հիդրօքսիէթիլ ցելյուլոզա և համապատասխան քանակությամբ տնական ալկալիական կատալիզատոր գլանաձև պողպատե գլան, որը հագեցած է հարիչով և խառնել 20 րոպե սենյակային ջերմաստիճանում; Այնուհետև ավելացրեք որոշակի քանակությամբ GTA, շարունակեք հարել 30 րոպե սենյակային ջերմաստիճանում և արձագանքեք որոշակի ջերմաստիճանի և ժամանակի վրա, որի հիման վրա ստացվեց պինդ հում արտադրանք: Հում արտադրանքը ներծծվում է էթանոլի լուծույթում, որը պարունակում է համապատասխան քանակությամբ քացախաթթու, ֆիլտրում, լվանում և չորացնում վակուումով՝ չորրորդական ամոնիումային կատիոնային բջջանյութ ստանալու համար։

1.3 Չորրորդական ամոնիումային կատիոնային հիդրօքսիէթիլ ցելյուլոզայի ազոտի զանգվածային բաժնի որոշում

Նմուշներում ազոտի զանգվածային բաժինը որոշվել է Կջելդալի մեթոդով։

2. Չոր սինթեզի գործընթացի փորձարարական նախագծում և օպտիմալացում

Փորձի նախագծման համար օգտագործվել է նախագծման միասնական մեթոդ, և հետազոտվել են GTA-ի և հիդրօքսիէթիլ ցելյուլոզայի (HEC) հարաբերակցության, NaOH-ի և HEC-ի հարաբերակցության, ռեակցիայի ջերմաստիճանի և ռեակցիայի ժամանակի ազդեցությունը ռեակցիայի արդյունավետության վրա:

3. Հետազոտություն ռեոլոգիական հատկությունների վերաբերյալ

3.1 Համակենտրոնացման և պտտման արագության ազդեցությունը

Հաշվի առնելով ճեղման արագության ազդեցությունը տեսանելի մածուցիկության վրաՀԵԿ տարբեր կոնցենտրացիաներում Ds=0.11 որպես օրինակ, կարելի է տեսնել, որ երբ կտրման արագությունը աստիճանաբար աճում է 0.05-ից մինչև 0.5 s-1, ակնհայտ մածուցիկությունը.ՀԵԿ լուծումը նվազում է, հատկապես 0.05 ~ 0.5s-1-ի դեպքում ակնհայտ մածուցիկությունը կտրուկ իջել է 160 ՄՊա-ից·s-ից մինչև 40 ՄՊա·s, կտրվածքային նոսրացում՝ նշելով, որՀԵԿ ջրային լուծույթը դրսևորել է ոչ նյուտոնյան ռեոլոգիական հատկություններ: Կիրառվող կտրվածքային լարվածության ազդեցությունը ցրված փուլի մասնիկների միջև փոխազդեցության ուժի նվազեցումն է: Որոշակի պայմաններում որքան մեծ է ուժը, այնքան մեծ է ակնհայտ մածուցիկությունը:

Այն կարելի է տեսնել նաև 3% և 4% ակնհայտ մածուցիկությունիցՀԵԿ ջրային լուծույթներ, որոնց զանգվածային կոնցենտրացիան համապատասխանաբար 3% և 4% է կտրվածքի տարբեր արագություններով: Լուծույթի ակնհայտ մածուցիկությունը ցույց է տալիս, որ դրա մածուցիկության բարձրացման ունակությունը մեծանում է կոնցենտրացիայի հետ: Պատճառն այն է, որ լուծույթի համակարգում կոնցենտրացիան մեծանալով, հիմնական շղթայի մոլեկուլների միջև փոխադարձ վանում է տեղի ունենում.ՀԵԿ և մոլեկուլային շղթաների միջև մեծանում է, և ակնհայտ մածուցիկությունը մեծանում է:

3.2 Ավելացված աղի տարբեր կոնցենտրացիաների ազդեցությունը

-ի կոնցենտրացիանՀԵԿ ֆիքսվել է 3%-ի վրա, և NaCl աղի ավելացման ազդեցությունը լուծույթի մածուցիկության հատկությունների վրա ուսումնասիրվել է տարբեր կտրվածքային արագությամբ:

Արդյունքներից երևում է, որ աղի ավելացված կոնցենտրացիայի ավելացմամբ ակնհայտ մածուցիկությունը նվազում է՝ ցույց տալով ակնհայտ պոլիէլեկտրոլիտային երևույթ։ Դա պայմանավորված է նրանով, որ աղի լուծույթում Na+-ի մի մասը կապված է աղի անիոնի հետՀԵԿ կողային շղթա. Որքան մեծ է աղի լուծույթի կոնցենտրացիան, այնքան մեծ է պոլիիոնի չեզոքացման կամ պաշտպանվածության աստիճանը հակաիոնի կողմից, և նվազում է էլեկտրաստատիկ վանումը, ինչը հանգեցնում է պոլիոնի լիցքի խտության նվազմանը։ , պոլիմերային շղթան փոքրանում և գանգուրվում է, և ակնհայտ կոնցենտրացիան նվազում է։

3.3 Տարբեր ավելացված աղերի ազդեցությունը

Դա երևում է երկու տարբեր ավելացված աղերի՝ Nacl-ի և CaCl2-ի ազդեցությունից աղի ակնհայտ մածուցիկության վրա։ՀԵԿ լուծույթ, որի ակնհայտ մածուցիկությունը նվազում է ավելացված աղի ավելացման հետ, և նույն կտրվածքի արագությամբ՝ աղի ակնհայտ մածուցիկությունը.ՀԵԿ լուծում CaCl2 լուծույթի համակարգում Տեսանելի մածուցիկությունը զգալիորեն ավելի բարձր է, քանՀԵԿ լուծում NaCl լուծույթի համակարգում: Պատճառն այն է, որ կալցիումի աղը երկվալենտ իոն է, և այն ավելի հեշտ է կապել պոլիէլեկտրոլիտային կողային շղթայի Cl-ի հետ։ Չորրորդական ամոնիումային խմբի համակցությունը վրաՀԵԿ Cl-ով կրճատվում է, և պաշտպանությունն ավելի քիչ է, և պոլիմերային շղթայի լիցքի խտությունը ավելի բարձր է, ինչի հետևանքով պոլիմերային շղթայի վրա էլեկտրաստատիկ վանումն ավելի մեծ է, և պոլիմերային շղթան ձգվում է, ուստի ակնհայտ մածուցիկությունը ավելի բարձր է:

4. Եզրակացություն

Բարձր փոխարինված կատիոնային ցելյուլոզայի չոր պատրաստումը պատրաստման իդեալական մեթոդ է պարզ գործողությամբ, ռեակցիայի բարձր արդյունավետությամբ և ավելի քիչ աղտոտվածությամբ և կարող է խուսափել էներգիայի մեծ սպառումից, շրջակա միջավայրի աղտոտումից և լուծիչների օգտագործման հետևանքով առաջացած թունավորությունից:

Կատիոնային ցելյուլոզային եթերի լուծույթը ներկայացնում է ոչ նյուտոնյան հեղուկի բնութագրերը և ունի կտրվածքային նոսրացման առանձնահատկություններ. քանի որ լուծույթի զանգվածային կոնցենտրացիան մեծանում է, նրա ակնհայտ մածուցիկությունը մեծանում է. աղի լուծույթի որոշակի կոնցենտրացիայի մեջ,ՀԵԿ ակնհայտ մածուցիկությունը մեծանում է աճի և նվազման հետ: Միևնույն կտրվածքի արագությամբ, ակնհայտ մածուցիկությունըՀԵԿ CaCl2 լուծույթի համակարգում ավելի բարձր է, քանՀԵԿ NaCl լուծույթի համակարգում: