Гидроксиэтилцеллюлоза эфирінің синтезі және реологиялық қасиеттері

Өздігінен жасалған сілтілі катализатордың қатысуымен өнеркәсіптік гидроксиэтил целлюлоза N-(2,3-эпоксипропил)триметиламмоний хлориді (GTA) катионизациялау реагентімен әрекеттесті, құрғақ әдіспен жоғары алмастырғыш төрттік аммонийді дайындады. Тұз түрі гидроксиэтил целлюлоза эфирі (ЖОО). ГТА-ның гидроксиэтил целлюлозасына (ГЦК) қатынасының, NaOH-ның ГЭК-ке қатынасының, реакция температурасының және реакция уақытының реакция тиімділігіне әсері біркелкі эксперименттік жоспармен зерттеліп, Монте арқылы оңтайландырылған процесс шарттары алынды. Карло симуляциясы. Ал катионды эфирлік реагенттің реакция тиімділігі тәжірибелік тексеру арқылы 95%-ға жетеді. Сонымен бірге оның реологиялық қасиеттері талқыланды. Нәтижелері шешімін көрсеттіЖОО Ньютондық емес сұйықтықтың сипаттамаларын көрсетті, ал оның айқын тұтқырлығы ерітінді массасының концентрациясының жоғарылауымен өсті; тұз ерітіндісінің белгілі бір концентрациясында, көрінетін тұтқырлығыЖОО қосылған тұз концентрациясының жоғарылауымен төмендейді. Бірдей ығысу жылдамдығымен көрінетін тұтқырлығыЖОО CaCl2 ерітінділер жүйесінде одан жоғарыЖОО NaCl ерітінділер жүйесінде.

Негізгі сөздер:Гидроксиэтилцеллюлоза эфирі; құрғақ процесс; реологиялық қасиеттері

Целлюлоза бай көздердің, биологиялық ыдыраудың, биоүйлесімділіктің және оңай деривациялаудың сипаттамаларына ие және көптеген салаларда зерттеу нүктесі болып табылады. Катионды целлюлоза целлюлоза туындыларының маңызды өкілдерінің бірі болып табылады. Хош иіс өнеркәсібі қауымдастығының CTFA тіркеген жеке қорғаныс құралдарына арналған катионды полимерлердің ішінде оны тұтыну бірінші орында. Оны шаш кондиционеріне арналған кондиционер қоспаларында, жұмсартқыштарда, бұрғылау тақтатастарын ылғалдандыру ингибиторларында және қанның коагуляцияға қарсы агенттерінде және басқа салаларда кеңінен қолдануға болады.

Қазіргі кезде төрттік аммоний катионды гидроксиэтилцеллюлоза эфирін дайындау әдісі қымбат органикалық еріткіштерді көп қажет ететін, шығынды, қауіпті, қоршаған ортаны ластайтын еріткіш әдіс болып табылады. Еріткіш әдіспен салыстырғанда құрғақ әдіс қарапайым процестің, жоғары реакция тиімділігінің және қоршаған ортаның аз ластануының тамаша артықшылықтарына ие. Бұл жұмыста катиондық целлюлоза эфирі құрғақ әдіспен синтезделіп, оның реологиялық әрекеті зерттелді.

1. Эксперименттік бөлім

1.1 Материалдар мен реагенттер

Гидроксиэтил целлюлоза (HEC өнеркәсіп өнімі, оның молекулалық алмастыру дәрежесі DS 1,8~2,0); катионизациялық реагент N-(2,3-эпоксипропил)триметиламмоний хлориді (ГТА), эпоксидті хлоридтен дайындалған Пропан және триметиламин белгілі бір жағдайларда өздігінен жасалады; өздігінен жасалған сілті катализаторы; этанол және мұзды сірке қышқылы аналитикалық таза; NaCl, KCl, CaCl2 және AlCl3 химиялық таза реагенттер болып табылады.

1.2 Төрттік аммоний катионды целлюлозаны алу

Араластырғышпен жабдықталған цилиндрлік болат цилиндрге 5 г гидроксиэтил целлюлозасын және тиісті мөлшерде қолдан жасалған сілті катализаторын қосып, бөлме температурасында 20 минут бойы араластырыңыз; содан кейін GTA белгілі бір мөлшерін қосып, бөлме температурасында 30 минут бойы араластыруды жалғастырыңыз және белгілі бір температура мен уақытта әрекеттесіңіз, негізінде қатты шикі өнім алынды. Шикі өнім құрамында сірке қышқылының тиісті мөлшері бар этанол ерітіндісіне малынған, сүзілген, жуылған және вакуумда кептірілген төрттік аммоний катионды целлюлоза ұнтағын алу үшін.

1.3 Төрттік аммоний катионды гидроксиэтил целлюлозасының азоттық массалық үлесін анықтау

Үлгілердегі азоттың массалық үлесі Кьельдал әдісімен анықталды.

2. Тәжірибелік жобалау және құрғақ синтез процесін оңтайландыру

Тәжірибені жобалау үшін біркелкі жобалау әдісі қолданылды және ГТА-ның гидроксиэтил целлюлозаға (ГЦК) қатынасы, NaOH-ның HEC қатынасы, реакция температурасы мен реакция уақытының реакция тиімділігіне әсері зерттелді.

3. Реологиялық қасиеттерін зерттеу

3.1 Концентрация мен айналу жылдамдығының әсері

Көрінетін тұтқырлыққа ығысу жылдамдығының әсерін қабылдауЖОО Мысал ретінде әртүрлі концентрацияларда Ds=0,11, ығысу жылдамдығы біртіндеп 0,05-тен 0,5 с-1-ге дейін артқан сайын, көрінетін тұтқырлығының көрінетінін көруге болады.ЖОО ерітінді азаяды, әсіресе 0,05 ~ 0,5 с-1 кезінде айқын тұтқырлық 160 МПа-дан күрт төмендейді·с 40МПа дейін·s, кесу жіңішкеру, бұл көрсетедіЖОО сулы ерітінді Ньютондық емес реологиялық қасиеттерді көрсетті. Қолданылған ығысу кернеуінің әсері дисперсті фазаның бөлшектері арасындағы әрекеттесу күшін азайту болып табылады. Белгілі бір жағдайларда күш неғұрлым көп болса, соғұрлым айқын тұтқырлық жоғары болады.

Оны 3% және 4% көрінетін тұтқырлықтарынан да көруге болады.ЖОО әр түрлі ығысу жылдамдығында массалық концентрациясы сәйкесінше 3% және 4% болатын сулы ерітінділер. Ерітіндінің көрінетін тұтқырлығы оның тұтқырлығын арттыру қабілеті концентрацияға қарай арта түсетінін көрсетеді. Себебі ерітінді жүйесінде концентрация артқан сайын негізгі тізбектің молекулалары арасында өзара тебілу пайда болады.ЖОО және молекулалық тізбектер арасында жоғарылайды, ал көрінетін тұтқырлық артады.

3.2 Қосылған тұздың әртүрлі концентрациясының әсері

концентрациясыЖОО 3% деңгейінде бекітілді, ал NaCl тұзын қосудың ерітіндінің тұтқырлық қасиеттеріне әсері әртүрлі ығысу жылдамдығында зерттелді.

Нәтижелерден көрінетін тұтқырлықтың қосылған тұз концентрациясының жоғарылауымен төмендейтінін, айқын полиэлектролиттік құбылысты көрсететінін көруге болады. Себебі тұз ерітіндісіндегі Na+ бір бөлігі оның анионымен байланысадыЖОО бүйірлік тізбек. Тұз ерітіндісінің концентрациясы неғұрлым көп болса, соғұрлым қарсы ионмен полиионды бейтараптандыру немесе экрандау дәрежесі жоғары болады және электростатикалық серпіліс азаяды, нәтижесінде полиионның заряд тығыздығы төмендейді. , полимер тізбегі қысқарады және бұйраланады, ал көрінетін концентрация төмендейді.

3.3 Әртүрлі қосылатын тұздардың әсері

Оны екі түрлі қосылатын тұздардың, Nacl және CaCl2-нің көрінетін тұтқырлығына әсерінен көруге болады.ЖОО Қосылған тұзды қосқанда көрінетін тұтқырлық төмендейтін ерітінді және сол ығысу жылдамдығында көрінетін тұтқырлықЖОО CaCl2 ерітінді жүйесіндегі ерітінді Көрінетін тұтқырлық осыған қарағанда айтарлықтай жоғарыЖОО NaCl ерітінділер жүйесіндегі ерітінді. Себебі, кальций тұзы екі валентті ион болып табылады және полиэлектролиттің бүйірлік тізбегінің Cl-мен байланысуы оңайырақ. Төрттік аммоний тобының қосындысыЖОО Cl-мен азаяды, ал экрандау азаяды, ал полимер тізбегінің заряд тығыздығы жоғары болады, нәтижесінде полимер тізбегіндегі электростатикалық серпіліс үлкенірек және полимер тізбегі созылады, сондықтан көрінетін тұтқырлық жоғары болады.

4. Қорытынды

Жоғары алмастырылған катиондық целлюлозаны құрғақ дайындау қарапайым жұмыс, жоғары реакция тиімділігі және аз ластануы бар тамаша дайындау әдісі болып табылады және еріткіштерді пайдаланудан туындаған жоғары энергия шығынын, қоршаған ортаның ластануын және уыттылығын болдырмайды.

Катионды целлюлоза эфирінің ерітіндісі Ньютондық емес сұйықтықтың сипаттамаларын көрсетеді және ығысудың жұқару сипаттамаларына ие; ерітінді массасының концентрациясы жоғарылаған сайын оның көрінетін тұтқырлығы артады; тұз ерітіндісінің белгілі бір концентрациясында,ЖОО көрінетін тұтқырлық өсу және азаю кезінде артады. Бірдей ығысу жылдамдығымен көрінетін тұтқырлығыЖОО CaCl2 ерітінділер жүйесінде одан жоғарыЖОО NaCl ерітінділер жүйесінде.