Sintesis lan Sifat Rheologi saka Hydroxyethyl Cellulose Ether

Ing ngarsane katalis alkali sing digawe dhewe, hidroksietil industri selulosa direaksikan karo reagen kationisasi N-(2,3-epoxypropyl)trimethylammonium chloride (GTA) kanggo nyiapake amonium kuaterner substitusi dhuwur kanthi metode garing Tipe uyah Hydroxyethyl cellulose ether (HEC). Efek saka rasio GTA kanggo hydroxyethyl cellulose (HEC), rasio NaOH kanggo HEC, suhu reaksi, lan wektu reaksi ing efisiensi reaksi diselidiki kanthi rencana eksperimen seragam, lan kondisi proses sing dioptimalake dipikolehi liwat Monte. simulasi Carlo. Lan efisiensi reaksi saka reagen eterifikasi kationik tekan 95% liwat verifikasi eksperimen. Ing wektu sing padha, sifat rheologis kasebut dibahas. Asil nuduhake yen solusi sakaHEC nuduhake karakteristik cairan non-Newtonian, lan viskositas katon tambah kanthi nambah konsentrasi massa solusi; ing konsentrasi tartamtu saka solusi uyah, viskositas nyoto sakaHEC nyuda kanthi nambah konsentrasi uyah sing ditambahake. Ing tingkat nyukur padha, viskositas nyoto sakaHEC ing sistem solusi CaCl2 luwih dhuwur tinimbang ingHEC ing sistem larutan NaCl.

tembung kunci:Hidroksietilselulosa eter; proses garing; sifat rheologis

Selulosa nduweni karakteristik sumber sing sugih, biodegradabilitas, biokompatibilitas lan derivatisasi sing gampang, lan minangka hotspot riset ing pirang-pirang lapangan. Selulosa kationik minangka salah sawijining wakil paling penting saka turunan selulosa. Antarane polimer kationik kanggo produk perlindungan pribadi sing didaftar dening CTFA of Fragrance Industry Association, konsumsi kasebut minangka sing pertama. Bisa digunakake kanthi akeh ing aditif kondisioner rambut, pelunak, inhibitor hidrasi shale pengeboran lan agen anti-koagulasi getih lan lapangan liyane.

Saiki, cara nyiapake eter hidroksietil selulosa amonium kationik kuarterner minangka cara pelarut, sing mbutuhake pelarut organik sing larang, larang, ora aman, lan ngrusak lingkungan. Dibandhingake karo cara solvent, cara garing nduweni kaluwihan pinunjul saka proses prasaja, efficiency reaksi dhuwur, lan kurang polusi lingkungan. Ing makalah iki, eter selulosa kationik disintesis kanthi metode garing lan prilaku rheologis diteliti.

1. Bagean eksperimen

1.1 Bahan lan reagen

Hidroksietil selulosa (produk industri HEC, gelar substitusi molekuler DS yaiku 1.8 ~ 2.0); reagen kationisasi N-(2,3-epoxypropyl)trimethylammonium chloride (GTA), disiapake saka epoxy chloride Propana lan trimethylamine digawe dhewe ing kondisi tartamtu; katalis alkali digawe dhewe; etanol lan asam asetat glasial murni analitik; NaCl, KCl, CaCl2, lan AlCl3 minangka reagen murni kimia.

1.2 Persiapan selulosa kationik amonium kuarterner

Tambah 5g saka hydroxyethyl selulosa lan jumlah cocok saka katalis alkali krasan menyang silinder baja silinder dilengkapi stirrer, lan aduk kanggo 20 menit ing suhu kamar; banjur nambah jumlah tartamtu saka GTA, terus aduk kanggo 30 menit ing suhu kamar, lan nanggepi ing suhu tartamtu lan wektu , produk crude ngalangi ateges adhedhasar iki dijupuk. Produk mentah direndhem ing larutan etanol sing ngemot jumlah asam asetat sing cocog, disaring, dikumbah, lan dikeringake kanthi vakum kanggo entuk selulosa kationik amonium kuarterner bubuk.

1.3 Penentuan fraksi massa nitrogen saka amonium kationik hidroksietil selulosa kuarterner

Fraksi massa nitrogen ing sampel ditemtokake kanthi metode Kjeldahl.

2. Desain eksperimen lan optimalisasi proses sintesis garing

Cara desain seragam digunakake kanggo ngrancang eksperimen, lan efek saka rasio GTA kanggo hidroksietil selulosa (HEC), rasio NaOH kanggo HEC, suhu reaksi lan wektu reaksi ing efisiensi reaksi diselidiki.

3. Riset babagan sifat rheologis

3.1 Pengaruh konsentrasi lan kacepetan rotasi

Njupuk efek saka tingkat nyukur ing viskositas nyoto sakaHEC ing konsentrasi beda Ds = 0,11 minangka conto, bisa dideleng yen tingkat geser mundhak saka 0,05 nganti 0,5 s-1, viskositas sing katonHEC solusi suda, utamané ing 0,05 ~ 0,5s-1 viskositas katon mudhun banget saka 160MPa·s kanggo 40MPa·s, nyukur thinning, nuduhake yen ingHEC solusi banyu dipamerake non-Newtonian rheological situs. Efek saka tegangan geser sing ditrapake yaiku nyuda gaya interaksi antarane partikel fase terdispersi. Ing kahanan tartamtu, luwih gedhe kekuatan, luwih gedhe viskositas sing katon.

Uga bisa dideleng saka viskositas sing katon 3% lan 4%HEC solusi banyu sing konsentrasi massa mungguh 3% lan 4% ing tingkat nyukur beda. Viskositas sing katon saka solusi kasebut nuduhake yen kemampuan nambah viskositas mundhak kanthi konsentrasi. Alasane yaiku nalika konsentrasi mundhak ing sistem solusi, tolak-tolak bebarengan antarane molekul-molekul rantai utamaHEC lan antarane ranté molekul mundhak, lan viskositas katon mundhak.

3.2 Pengaruh saka macem-macem konsentrasi uyah ditambahake

Konsentrasi sakaHEC iki tetep ing 3%, lan efek saka nambah uyah NaCl ing viskositas saka solusi diselidiki ing tingkat nyukur beda.

Bisa dideleng saka asil yen viskositas katon mudhun kanthi nambah konsentrasi uyah sing ditambahake, nuduhake fenomena polielektrolit sing jelas. Iki amarga bagean saka Na + ing larutan uyah kaiket karo anion sakaHEC ranté sisih. Konsentrasi larutan uyah sing luwih gedhe, luwih gedhe tingkat netralisasi utawa perisai polion dening counterion, lan nyuda tolak elektrostatik, sing nyebabake nyuda densitas muatan poliion. , rantai polimer nyusut lan nggulung, lan konsentrasi sing katon mudhun.

3.3 Efek saka macem-macem uyah ditambahake ing

Bisa dideleng saka pengaruh rong uyah tambahan sing beda, Nacl lan CaCl2, ing viskositas sing katon.HEC solusi sing viskositas katon nyuda kanthi tambahan uyah sing ditambahake, lan kanthi tingkat geser sing padha, viskositas sing katon sakaHEC solusi ing sistem solusi CaCl2 Viskositas katon nyata luwih dhuwur tinimbang singHEC solusi ing sistem larutan NaCl. Alesané yaiku uyah kalsium minangka ion divalen, lan luwih gampang diikat ing Cl- saka rantai sisih polielektrolit. Kombinasi gugus amonium kuarter ingHEC karo Cl- suda, lan shielding kurang, lan Kapadhetan pangisian daya saka chain polimer luwih, asil ing Repulsion elektrostatik ing chain polimer luwih gedhe, lan chain polimer digawe dowo, supaya viskositas katon luwih.

4. Kesimpulan

Preparation garing saka selulosa kationik Highly diganti minangka cara preparation becik karo operasi prasaja, efficiency reaksi dhuwur, lan polusi kurang, lan bisa supaya konsumsi energi dhuwur, polusi lingkungan, lan keracunan disebabake nggunakake pelarut.

Solusi eter selulosa kationik nyedhiyakake karakteristik cairan non-Newtonian lan nduweni karakteristik penipisan geser; minangka konsentrasi massa solusi mundhak, viskositas katon mundhak; ing konsentrasi larutan uyah tartamtu,HEC viskositas katon mundhak kanthi nambah lan nyuda. Ing tingkat nyukur padha, viskositas nyoto sakaHEC ing sistem solusi CaCl2 luwih dhuwur tinimbang ingHEC ing sistem larutan NaCl.