ការសំយោគនិងលក្ខណៈសម្បត្តិ rheological នៃ Hydroxyethyl Cellulose Ether

នៅក្នុងវត្តមាននៃកាតាលីករអាល់កាឡាំងដែលផលិតដោយខ្លួនឯង hydroxyethyl ឧស្សាហកម្ម សែលុយឡូសត្រូវបានប្រតិកម្មជាមួយនឹង N-(2,3-epoxypropyl) trimethylammonium chloride (GTA) cationization reagent ដើម្បីរៀបចំអាម៉ូញ៉ូម quaternary ជំនួសខ្ពស់ដោយវិធីសាស្រ្តស្ងួតប្រភេទអំបិល Hydroxyethyl cellulose ether (HEC) ផលប៉ះពាល់នៃសមាមាត្រនៃ GTA ទៅ hydroxyethyl cellulose (HEC) សមាមាត្រនៃ NaOH ទៅ HEC សីតុណ្ហភាពប្រតិកម្ម និងពេលវេលាប្រតិកម្មលើប្រសិទ្ធភាពនៃប្រតិកម្មត្រូវបានស៊ើបអង្កេតជាមួយនឹងផែនការពិសោធន៍ឯកសណ្ឋាន ហើយលក្ខខណ្ឌដំណើរការដែលប្រសើរឡើងត្រូវបានទទួលតាមរយៈ Monte ការក្លែងធ្វើ Carlo ។ ហើយប្រសិទ្ធភាពប្រតិកម្មនៃសារធាតុ cationic etherification reagent ឈានដល់ 95% តាមរយៈការផ្ទៀងផ្ទាត់ពិសោធន៍។ ក្នុងពេលជាមួយគ្នានេះលក្ខណៈសម្បត្តិ rheological របស់វាត្រូវបានពិភាក្សា។ លទ្ធផលបានបង្ហាញថា ដំណោះស្រាយរបស់HEC បានបង្ហាញលក្ខណៈនៃអង្គធាតុរាវដែលមិនមែនជាញូតុន ហើយ viscosity ជាក់ស្តែងរបស់វាបានកើនឡើងជាមួយនឹងការកើនឡើងនៃកំហាប់ម៉ាស់ដំណោះស្រាយ។ នៅក្នុងកំហាប់ជាក់លាក់នៃដំណោះស្រាយអំបិល viscosity ជាក់ស្តែងនៃHEC ថយចុះជាមួយនឹងការកើនឡើងនៃកំហាប់អំបិលបន្ថែម។ នៅក្រោមអត្រាកាត់ដូចគ្នា, viscosity ជាក់ស្តែងនៃHEC នៅក្នុងប្រព័ន្ធដំណោះស្រាយ CaCl2 គឺខ្ពស់ជាងHEC នៅក្នុងប្រព័ន្ធដំណោះស្រាយ NaCl ។

ពាក្យគន្លឹះ៖អ៊ីដ្រូស៊ីអេទីលសែលុយឡូសអេធើរ; ដំណើរការស្ងួត; លក្ខណៈសម្បត្តិ rheological

សែលុយឡូសមានលក្ខណៈនៃប្រភពដ៏សម្បូរបែប ភាពអាចរំលាយបាននៃជីវគីមី ភាពឆបគ្នានៃជីវសាស្រ្ត និងងាយចម្លងពីដេរីវេត៍ ហើយជាចំណុចក្តៅនៃការស្រាវជ្រាវក្នុងវិស័យជាច្រើន។ សែលុយឡូស Cationic គឺជាអ្នកតំណាងដ៏សំខាន់បំផុតមួយនៃដេរីវេនៃសែលុយឡូស។ ក្នុងចំណោមសារធាតុប៉ូលីម៊ែរស៊ីស៊ីកិកសម្រាប់ផលិតផលការពារផ្ទាល់ខ្លួនដែលបានចុះបញ្ជីដោយ CTFA នៃសមាគមឧស្សាហកម្មគ្រឿងក្រអូប ការប្រើប្រាស់របស់វាគឺជាលើកដំបូង។ វា​អាច​ត្រូវ​បាន​គេ​ប្រើ​យ៉ាង​ទូលំទូលាយ​នៅ​ក្នុង​ថ្នាំ​បន្ថែ​ម​ម៉ាស៊ីន​ត្រជាក់​សក់ សារធាតុ​បន្ទន់ សារធាតុ​រារាំង​ការ​ជ្រាប​ទឹក​នៃ​ស្រទាប់​ថ្ម និង​ភ្នាក់ងារ​ប្រឆាំង​ការ​កក​ឈាម និង​ផ្នែក​ផ្សេង​ទៀត។

នាពេលបច្ចុប្បន្ននេះ វិធីសាស្រ្តនៃការរៀបចំ quaternary ammonium cationic hydroxyethyl cellulose ether គឺជាវិធីសាស្ត្រសារធាតុរំលាយ ដែលទាមទារបរិមាណសារធាតុរំលាយសរីរាង្គថ្លៃៗ មានតម្លៃថ្លៃ មិនមានសុវត្ថិភាព និងបំពុលបរិស្ថាន។ បើប្រៀបធៀបជាមួយវិធីសាស្ត្ររំលាយ វិធីសាស្ត្រស្ងួតមានគុណសម្បត្តិលេចធ្លោនៃដំណើរការសាមញ្ញ ប្រសិទ្ធភាពប្រតិកម្មខ្ពស់ និងការបំពុលបរិស្ថានតិច។ នៅក្នុងក្រដាសនេះ អេធើរ cationic cellulose ត្រូវបានសំយោគដោយវិធីសាស្រ្តស្ងួត ហើយឥរិយាបថ rheological របស់វាត្រូវបានសិក្សា។

1. ផ្នែកពិសោធន៍

1.1 សម្ភារៈនិងសារធាតុ

Hydroxyethyl cellulose (ផលិតផលឧស្សាហកម្ម HEC សញ្ញាបត្រជំនួសម៉ូលេគុល DS គឺ 1.8 ~ 2.0); សារធាតុ cationization reagent N-(2,3-epoxypropyl)trimethylammonium chloride (GTA) ដែលរៀបចំពី epoxy chloride Propane និង trimethylamine ត្រូវបានផលិតដោយខ្លួនឯងក្រោមលក្ខខណ្ឌជាក់លាក់។ កាតាលីករអាល់កាឡាំងដែលផលិតដោយខ្លួនឯង; អេតាណុល និងអាស៊ីតអាសេទិកទឹកកកគឺសុទ្ធសម្រាប់វិភាគ។ NaCl, KCl, CaCl2, និង AlCl3 គឺជាភ្នាក់ងារគីមីសុទ្ធ។

1.2 ការរៀបចំ quaternary ammonium cationic cellulose

បន្ថែម 5 ក្រាមនៃ hydroxyethyl cellulose និងបរិមាណសមស្របនៃកាតាលីករអាល់កាឡាំងដែលផលិតនៅផ្ទះចូលទៅក្នុងស៊ីឡាំងដែកស៊ីឡាំងដែលបំពាក់ដោយម៉ាស៊ីនកូរហើយកូររយៈពេល 20 នាទីនៅសីតុណ្ហភាពបន្ទប់។ បន្ទាប់មកបន្ថែមបរិមាណជាក់លាក់នៃ GTA បន្តកូររយៈពេល 30 នាទីនៅសីតុណ្ហភាពបន្ទប់ហើយធ្វើប្រតិកម្មនៅសីតុណ្ហភាពនិងពេលវេលាជាក់លាក់មួយផលិតផលឆៅរឹងដែលមានមូលដ្ឋានលើត្រូវបានទទួល។ ផលិតផលឆៅត្រូវបានត្រាំក្នុងដំណោះស្រាយអេតាណុលដែលមានបរិមាណសមស្របនៃអាស៊ីតអាសេទិក ត្រង លាង និងសម្ងួតដោយខ្វះចន្លោះដើម្បីទទួលបានម្សៅ quaternary ammonium cationic cellulose ។

1.3 ការ​កំណត់​ប្រភាគ​ម៉ាស់​អាសូត​នៃ​អាម៉ូញ៉ូម ស៊ីតូនីញ៉ូម អ៊ីដ្រូស៊ីអ៊ីទីល សែលុយឡូស

ប្រភាគដ៏ធំនៃអាសូតនៅក្នុងសំណាកគំរូត្រូវបានកំណត់ដោយវិធីសាស្ត្រ Kjeldahl ។

2. ការរចនាពិសោធន៍ និងការបង្កើនប្រសិទ្ធភាពនៃដំណើរការសំយោគស្ងួត

វិធីសាស្រ្តរចនាឯកសណ្ឋានត្រូវបានប្រើដើម្បីរចនាការពិសោធន៍ ហើយឥទ្ធិពលនៃសមាមាត្រនៃ GTA ទៅ hydroxyethyl cellulose (HEC) សមាមាត្រនៃ NaOH ទៅ HEC សីតុណ្ហភាពប្រតិកម្ម និងពេលវេលាប្រតិកម្មលើប្រសិទ្ធភាពប្រតិកម្មត្រូវបានស៊ើបអង្កេត។

3. ការស្រាវជ្រាវលើលក្ខណៈសម្បត្តិ rheological

3.1 ឥទ្ធិពលនៃការប្រមូលផ្តុំ និងល្បឿនបង្វិល

ការទទួលយកឥទ្ធិពលនៃអត្រាកាត់លើ viscosity ជាក់ស្តែងនៃHEC នៅកំហាប់ផ្សេងគ្នា Ds = 0.11 ជាឧទាហរណ៍ វាអាចត្រូវបានគេមើលឃើញថានៅពេលដែលអត្រាកាត់កើនឡើងបន្តិចម្តងៗពី 0.05 ទៅ 0.5 s-1 នោះ viscosity ជាក់ស្តែងនៃHEC ដំណោះស្រាយថយចុះជាពិសេសនៅ 0.05 ~ 0.5s-1 viscosity ជាក់ស្តែងធ្លាក់ចុះយ៉ាងខ្លាំងពី 160MPa·s ទៅ 40MPa·s, shear thinning, បង្ហាញថាHEC ដំណោះស្រាយ aqueous បានបង្ហាញលក្ខណៈសម្បត្តិ rheological មិនមែន Newtonian ។ ឥទ្ធិពលនៃភាពតានតឹងកាត់ដែលបានអនុវត្តគឺកាត់បន្ថយកម្លាំងអន្តរកម្មរវាងភាគល្អិតនៃដំណាក់កាលបែកខ្ញែក។ នៅក្រោមលក្ខខណ្ឌជាក់លាក់ កម្លាំងកាន់តែច្រើន ភាព viscosity កាន់តែច្បាស់។

វាក៏អាចមើលឃើញពី viscosities ជាក់ស្តែងនៃ 3% និង 4%HEC ដំណោះស្រាយ aqueous ដែលកំហាប់ម៉ាសគឺរៀងគ្នា 3% និង 4% ក្នុងអត្រាកាត់ផ្សេងគ្នា។ viscosity ជាក់ស្តែងនៃដំណោះស្រាយបង្ហាញថាសមត្ថភាព viscosity របស់វាកើនឡើងជាមួយនឹងកំហាប់។ ហេតុផលគឺថានៅពេលដែលកំហាប់កើនឡើងនៅក្នុងប្រព័ន្ធដំណោះស្រាយ ការច្រានទៅវិញទៅមករវាងម៉ូលេគុលនៃខ្សែសង្វាក់សំខាន់នៃHEC ហើយរវាងសង្វាក់ម៉ូលេគុលកើនឡើង ហើយ viscosity ជាក់ស្តែងកើនឡើង។

3.2 ឥទ្ធិពលនៃកំហាប់ផ្សេងៗនៃអំបិលបន្ថែម

ការផ្តោតអារម្មណ៍នៃHEC ត្រូវបានជួសជុលនៅ 3% ហើយឥទ្ធិពលនៃការបន្ថែមអំបិល NaCl លើលក្ខណៈសម្បត្តិ viscosity នៃដំណោះស្រាយត្រូវបានស៊ើបអង្កេតក្នុងអត្រាកាត់ផ្សេងគ្នា។

វាអាចត្រូវបានគេមើលឃើញពីលទ្ធផលដែល viscosity ជាក់ស្តែងថយចុះជាមួយនឹងការកើនឡើងនៃកំហាប់អំបិលបន្ថែម ដែលបង្ហាញពីបាតុភូត polyelectrolyte ជាក់ស្តែង។ នេះគឺដោយសារតែផ្នែកនៃ Na+ នៅក្នុងដំណោះស្រាយអំបិលត្រូវបានចងភ្ជាប់ទៅនឹង anion នៃHEC ខ្សែសង្វាក់ចំហៀង។ កំហាប់នៃសូលុយស្យុងអំបិលកាន់តែច្រើន កម្រិតនៃភាពអព្យាក្រឹត ឬការការពារប៉ូលីអ៊ីយ៉ុងកាន់តែធំដោយការប្រឆាំង និងការថយចុះនៃការបញ្ចេញអេឡិចត្រូស្តាត ដែលបណ្តាលឱ្យមានការថយចុះនៃដង់ស៊ីតេបន្ទុកនៃប៉ូលីអ៊ីយ៉ុង។ ខ្សែសង្វាក់វត្ថុធាតុ polymer រួញ និងរួញ ហើយកំហាប់ជាក់ស្តែងថយចុះ។

3.3 ឥទ្ធិពលនៃអំបិលបន្ថែមផ្សេងៗគ្នាលើ

វាអាចត្រូវបានគេមើលឃើញពីឥទ្ធិពលនៃអំបិលបន្ថែមពីរផ្សេងគ្នា Nacl និង CaCl2 នៅលើ viscosity ជាក់ស្តែងនៃHEC សូលុយស្យុងដែល viscosity ជាក់ស្តែងថយចុះជាមួយនឹងការបន្ថែមអំបិល ហើយក្នុងអត្រានៃការកាត់ដូចគ្នា viscosity ជាក់ស្តែងនៃHEC ដំណោះស្រាយនៅក្នុងប្រព័ន្ធដំណោះស្រាយ CaCl2 ភាព viscosity ជាក់ស្តែងគឺខ្ពស់ជាងយ៉ាងខ្លាំងHEC ដំណោះស្រាយនៅក្នុងប្រព័ន្ធដំណោះស្រាយ NaCl ។ ហេតុផលគឺថាអំបិលកាល់ស្យូមគឺជាអ៊ីយ៉ុង divalent ហើយវាកាន់តែងាយស្រួលក្នុងការចងនៅលើ Cl- នៃខ្សែសង្វាក់ចំហៀង polyelectrolyte ។ ការរួមបញ្ចូលគ្នានៃក្រុមអាម៉ូញ៉ូម quaternary នៅលើHEC ជាមួយ Cl- ត្រូវ​បាន​កាត់​បន្ថយ ហើយ​ការ​ការពារ​កាន់​តែ​តិច ហើយ​ដង់ស៊ីតេ​បន្ទុក​នៃ​ខ្សែសង្វាក់​វត្ថុធាតុ polymer គឺ​ខ្ពស់​ជាង ដែល​ជា​លទ្ធផល​ការ​ច្រាន​ចេញ​ពី​អេឡិចត្រូត​នៅ​លើ​សង្វាក់​វត្ថុធាតុ polymer មាន​ទំហំ​ធំ​ជាង ហើយ​ខ្សែសង្វាក់​វត្ថុធាតុ polymer ត្រូវ​បាន​លាតសន្ធឹង ដូច្នេះ viscosity ជាក់ស្តែង​គឺ​ខ្ពស់​ជាង។

4. សេចក្តីសន្និដ្ឋាន

ការរៀបចំស្ងួតនៃសែលុយឡូសដែលជំនួសដោយ cationic ខ្ពស់គឺជាវិធីសាស្រ្តរៀបចំដ៏ល្អជាមួយនឹងប្រតិបត្តិការសាមញ្ញ ប្រសិទ្ធភាពប្រតិកម្មខ្ពស់ និងការបំពុលតិច ហើយអាចជៀសវាងការប្រើប្រាស់ថាមពលខ្ពស់ ការបំពុលបរិស្ថាន និងការពុលដែលបណ្តាលមកពីការប្រើប្រាស់សារធាតុរំលាយ។

ដំណោះស្រាយនៃ cationic cellulose ether បង្ហាញពីលក្ខណៈនៃសារធាតុរាវដែលមិនមែនជា Newtonian និងមានលក្ខណៈនៃការកាត់ស្តើង។ នៅពេលដែលកំហាប់ម៉ាសនៃដំណោះស្រាយកើនឡើង viscosity ជាក់ស្តែងរបស់វាកើនឡើង។ នៅក្នុងកំហាប់ជាក់លាក់នៃដំណោះស្រាយអំបិលHEC viscosity ជាក់ស្តែងកើនឡើងជាមួយនឹងការកើនឡើងនិងថយចុះ។ នៅក្រោមអត្រាកាត់ដូចគ្នា, viscosity ជាក់ស្តែងនៃHEC នៅក្នុងប្រព័ន្ធដំណោះស្រាយ CaCl2 គឺខ្ពស់ជាងHEC នៅក្នុងប្រព័ន្ធដំណោះស្រាយ NaCl ។