Áhrif varaefna og mólþunga á yfirborðseiginleika ójónísks sellulósaeters

Samkvæmt gegndreypingarkenningu Washburn (Penetration Theory) og samsetningarkenningu van Oss-Good-Chaudhury (Combining Theory) og beitingu súluvarpatækni (Column Wicking Technique), nokkrir ójónaðir sellulósa eter, eins og metýlsellulósa. sellulósa, hýdroxýprópýlsellulósa og hýdroxýprópýlmetýlsellulósa voru prófuð. Vegna mismunandi skiptihópa, skiptingarstiga og mólþunga þessara sellulósaetra eru yfirborðsorka þeirra og efnisþættir verulega mismunandi. Gögnin sýna að Lewis basi ójónaðs sellulósaeters er stærri en Lewis sýran og aðalhluti frjálsu yfirborðsorkunnar er Lifshitz-van der Waals krafturinn. Yfirborðsorka hýdroxýprópýls og samsetning þess er meiri en hýdroxýmetýls. Undir forsendu sama skiptihópsins og skiptingarstigs er yfirborðsorka hýdroxýprópýlsellulósa í réttu hlutfalli við mólmassa; en yfirborðslaus orka hýdroxýprópýlmetýlsellulósa er í réttu hlutfalli við skiptingarstigið og í öfugu hlutfalli við mólmassann. Tilraunin leiddi einnig í ljós að yfirborðsorka tengihópsins hýdroxýprópýl og hýdroxýprópýlmetýl í ójóníska sellulósaeternum virðist vera meiri en yfirborðsorka sellulósa og tilraunin sannar að yfirborðsorka prófaðs sellulósa og samsetning hans. í samræmi við bókmenntir.

Lykilorð: ójónaðir sellulósa eter; skiptihópar og skiptingarstig; mólþyngd; yfirborðseiginleikar; wick tækni

Sellulósi eter er stór flokkur sellulósaafleiða, sem hægt er að skipta í anjóníska, katjóníska og ójóníska etera í samræmi við efnafræðilega uppbyggingu eterskiptahópa þeirra. Sellulósaeter er einnig ein af elstu vörum sem rannsakaðar eru og framleiddar í fjölliðaefnafræði. Hingað til hefur sellulósaeter verið mikið notaður í læknisfræði, hreinlæti, snyrtivörum og matvælaiðnaði.

Þrátt fyrir að sellulósa eter, eins og hýdroxýmetýlsellulósa, hýdroxýprópýlmetýlsellulósa og hýdroxýprópýlmetýlsellulósa, hafi verið framleidd í iðnaði og margir eiginleikar þeirra hafa verið rannsakaðir, hefur ekki verið greint frá yfirborðsorku þeirra, sýru Alkalí-hvarfandi eiginleikum hingað til. Þar sem flestar þessar vörur eru notaðar í fljótandi umhverfi og yfirborðseiginleikar, sérstaklega sýru-basa hvarf eiginleikar, eru líklegir til að hafa áhrif á notkun þeirra, er mjög nauðsynlegt að rannsaka og skilja efnafræðilega eiginleika yfirborðs þessa sölu sellulósa eters.

Með hliðsjón af því að mjög auðvelt er að breyta sýnum af sellulósaafleiðum með breyttum undirbúningsskilyrðum, notar þetta ritgerð viðskiptavörur sem sýni til að einkenna yfirborðsorku þeirra, og út frá því, áhrif skiptihópa og mólmassa slíkra vara á yfirborðið. eiginleikar eru rannsakaðir.

1. Tilraunahluti

1.1 Hráefni

Ójónandi sellulósaeterinn sem notaður var í tilrauninni er afurðKIMA CHEMICAL CO., LTD,. Sýnin voru ekki meðhöndluð fyrir prófun.

Miðað við að sellulósaafleiður eru gerðar úr sellulósa eru byggingin tvö náin og greint hefur verið frá yfirborðseiginleikum sellulósa í bókmenntum, þannig að þessi grein notar sellulósa sem staðlað sýni. Sellulósasýnið sem notað var var kallað C8002 og var keypt afKIMA, CN. Sýnið var ekki sætt neinni meðferð meðan á prófuninni stóð.

Hvarfefnin sem notuð eru í tilrauninni eru: etan, díjoðmetan, afjónað vatn, formamíð, tólúen, klóróform. Allir vökvar voru greiningarhreinar vörur nema vatn sem var fáanlegt í verslun.

1.2 Tilraunaaðferð

Í þessari tilraun var súluvökvunartæknin tekin upp og hluti (um 10 cm) af venjulegri pípettu með innra þvermál 3 mm var skorinn sem súlurörið. Setjið 200 mg af sýni í duftformi í súluglasið í hvert sinn, hristið það svo til að það verði jafnt og setjið það lóðrétt á botn glerílátsins með um það bil 3 cm innra þvermál, svo að vökvinn geti aðsogast sjálfkrafa. Vigðu 1 ml af vökvanum sem á að prófa og settu hann í glerílát og skráðu niðurdýfingartímann t og niðurdýfingarveginn X á sama tíma. Allar tilraunir voru gerðar við stofuhita (25±1°C). Hver gögn eru meðaltal þriggja endurtekinna tilrauna.

1.3 Útreikningur tilraunagagna

Fræðilegur grunnur fyrir beitingu dálkavökvunartækni til að prófa yfirborðsorku duftefna er Washburn gegndreypingarjafnan (Washburn skarpskyggnijöfnan).

1.3.1 Ákvörðun á virka radíus háræðs Reff mælda sýnisins

Þegar Washburn dýfingarformúlan er notuð er skilyrðið fyrir því að ná fullkominni bleytu cos=1. Þetta þýðir að þegar vökvi er valinn til að sökkva niður í fast efni til að ná fullu blautu ástandi, getum við reiknað út háræðaradísarradíus mælda sýnisins með því að prófa niðurdýfingarfjarlægð og tíma samkvæmt sérstöku tilviki Washburn dýfingarformúlunnar.

1.3.2 Lifshitz-van der Waals kraftútreikningur fyrir mælda sýnishornið

Samkvæmt samsetningarreglum van Oss-Chaudhury-Good er sambandið milli viðbragða milli vökva og fastra efna.

1.3.3 Útreikningur á Lewis sýru-basa krafti mældra sýna

Almennt eru sýru-basa eiginleikar fastra efna metnir út frá gögnum gegndreypt með vatni og formamíði. En í þessari grein komumst við að því að það er ekkert vandamál þegar þetta par af skautvökva er notað til að mæla sellulósa, heldur í prófun á sellulósaeter, vegna þess að niðurdýfingarhæð skauta lausnarkerfisins vatns/formamíðs í sellulósaeter er of lág. , sem gerir tímaupptöku mjög erfiða. Þess vegna var tólúen/klóróform lausnarkerfið sem Chibowsk kynnti valið. Samkvæmt Chibowski er tólúen/klóróform skautað lausnarkerfi einnig valkostur. Þetta er vegna þess að þessir tveir vökvar hafa mjög sérstakt sýrustig og basa, til dæmis hefur tólúen ekkert Lewis-sýrustig og klóróform hefur ekkert Lewis-alkaleika. Til þess að fá gögnin sem tólúen/klóróform lausnarkerfið fæst nær ráðlögðu skautlausnakerfi vatns/formamíðs, notum við þessi tvö skautu vökvakerfi til að prófa sellulósa á sama tíma og fáum síðan samsvarandi stækkunar- eða samdráttarstuðla. fyrir notkun Gögnin sem fengin eru með því að gegndreypa sellulósaeter með tólúeni/klóróformi eru nálægt þeim niðurstöðum sem fengust fyrir vatns/formamíðkerfið. Þar sem sellulósaeter eru unnin úr sellulósa og það er mjög svipuð uppbygging á milli þeirra tveggja, getur þessi matsaðferð verið gild.

1.3.4 Útreikningur á heildaryfirborðsorku

2. Niðurstöður og umræður

2.1 Sellulósi staðall

Þar sem prófunarniðurstöður okkar á stöðluðum sellulósasýnum komust að því að þessi gögn eru í góðu samræmi við þær sem greint er frá í bókmenntum, er eðlilegt að ætla að einnig beri að íhuga prófunarniðurstöður á sellulósaeterum.

2.2 Niðurstöður prófunar og umfjöllun um sellulósaeter

Við prófun á sellulósaeter er mjög erfitt að skrá niðurdýfingarfjarlægð og tíma vegna mjög lágrar niðurdýfingarhæðar vatns og formamíðs. Þess vegna velur þessi ritgerð tólúen/klóróform lausnarkerfið sem vallausn og metur Lewis sýrustig sellulósaeter byggt á prófunarniðurstöðum vatns/formamíðs og tólúen/klóróforms á sellulósa og hlutfallssambandi milli lausnakerfanna tveggja. og basískt afl.

Með því að taka sellulósa sem staðlað sýni, eru gefin röð af sýru-basa eiginleikum sellulósa eters. Þar sem niðurstaðan af gegndreypingu á sellulósaeter með tólúeni/klóróformi er prófuð beint er hún sannfærandi.

Þetta þýðir að tegund og mólþungi tengihópanna hefur áhrif á sýru-basa eiginleika sellulósaeters, og sambandið milli tengihópanna tveggja, hýdroxýprópýl og hýdroxýprópýlmetýl, á sýru-basa eiginleika sellulósaeters og mólmassa algjörlega gagnstætt. En það gæti líka tengst því að þingmenn eru blandaðir varamenn.

Þar sem skiptihópar MO43 og K8913 eru ólíkir og hafa sama mólmassa, til dæmis, er tengihópur þess fyrrnefnda hýdroxýmetýl og tengihópur hins síðarnefnda er hýdroxýprópýl, en mólþyngd beggja er 100.000, þannig að það þýðir líka að forsenda með sama mólþunga Við þessar aðstæður geta S+ og S- hýdroxýmetýlhópsins verið minni en hýdroxýprópýlhópurinn. En skiptingarstigið er líka mögulegt, vegna þess að skiptingarstig K8913 er um það bil 3,00, en MO43 er aðeins 1,90.

Þar sem skiptingarstig og skiptihópar K8913 og K9113 eru þau sömu en aðeins mólþunginn er ólíkur sýnir samanburður á þessu tvennu að S+ hýdroxýprópýlsellulósa minnkar með aukningu mólþunga, en S- eykst þvert á móti. .

Af samantekt á prófunarniðurstöðum á yfirborðsorku allra sellulósaetra og íhluta þeirra má sjá að hvort sem um er að ræða sellulósa eða sellulósaeter þá er meginþáttur yfirborðsorku þeirra Lifshitz-van der Waals krafturinn sem gerir grein fyrir um 98% ~ 99%. Þar að auki eru Lifshitz-van der Waals kraftar þessara ójónuðu sellulósaetra (nema MO43) einnig að mestu meiri en sellulósa, sem gefur til kynna að eterunarferli sellulósa sé einnig ferli til að auka Lifshitz-van der Waals krafta. Og þessar hækkanir leiða til þess að yfirborðsorka sellulósaeter er meiri en sellulósa. Þetta fyrirbæri er mjög áhugavert vegna þess að þessir sellulósa eter eru almennt notaðir við framleiðslu á yfirborðsvirkum efnum. En gögnin eru athyglisverð, ekki aðeins vegna þess að gögnin um viðmiðunarstaðlasýnið sem var prófað í þessari tilraun eru mjög í samræmi við gildið sem greint er frá í bókmenntum, gögnin um viðmiðunarstaðalsýnin eru mjög í samræmi við gildið sem greint er frá í bókmenntum, þ. Dæmi: allur þessi sellulósa SAB etera er umtalsvert minni en sellulósa, og það er vegna mjög stórra Lewis-basa þeirra. Undir forsendu sama skiptihópsins og skiptingarstigs er yfirborðsorka hýdroxýprópýlsellulósa í réttu hlutfalli við mólmassa; en yfirborðsorka hýdroxýprópýlmetýlsellulósa er í réttu hlutfalli við skiptingarstigið og í öfugu hlutfalli við mólmassann.

Þar að auki, vegna þess að sellulósa eter hefur stærri SLW en sellulósa, en við vitum nú þegar að dreifihæfni þeirra er betri en sellulósa, þannig að það má fyrst telja að aðalþáttur SLW sem samanstendur af ójónuðum sellulósa eter ætti að vera London krafturinn.

3. Niðurstaða

Rannsóknir hafa sýnt að tegund staðgengils, skiptingarstig og mólþungi hafa mikil áhrif á yfirborðsorku og samsetningu ójónaðs sellulósaeters. Og þessi áhrif virðast hafa eftirfarandi reglulega:

(1) S+ af ójónuðum sellulósaeter er minni en S-.

(2) Yfirborðsorka ójónaðs sellulósaeters einkennist af krafti Lifshitz-van der Waals.

(3) Mólþungi og skiptihópar hafa áhrif á yfirborðsorku ójónískra sellulósaethera, en það fer aðallega eftir gerð skiptihópa.

(4) Undir forsendu sama skiptihópsins og skiptingarstigs er yfirborðsorka hýdroxýprópýlsellulósa í réttu hlutfalli við mólmassa; en yfirborðslaus orka hýdroxýprópýlmetýlsellulósa er í réttu hlutfalli við skiptingarstigið og í öfugu hlutfalli við mólmassann.

(5) Eterunarferli sellulósa er ferli þar sem Lifshitz-van der Waals krafturinn eykst, og það er einnig ferli þar sem Lewis sýrustig minnkar og Lewis basagildi eykst.