양이온 성 셀룰로오스 에테르 용액의 특성

상이한 pH 값에서 고전압 밀도 양이온 성 셀룰로오스 에테르 (KG-30M)의 희석 용액 특성을 상이한 각도에서 유체 역학적 반경 (RH)으로부터 레이저 산란 기기로 연구하고, 회전의 뿌리 평균 제곱 반경을 연구 하였다. rg RH 대 비율은 모양이 불규칙하지만 구형에 가깝다는 것을 유추합니다. 그런 다음, 레오 미터의 도움으로, 상이한 전하 밀도를 갖는 양이온 성 셀룰로오스 에테르의 3 개의 농축 용액을 상세하게 연구했으며, 농도, pH 값 및 유변학 적 특성에 대한 자체 전하 밀도의 영향이 논의되었다. 농도가 증가함에 따라 뉴턴 지수는 먼저 감소한 후 감소했습니다. 변동 또는 반등이 발생하며, 혈소성 거동은 3% (질량 분율)에서 발생합니다. 적당한 전하 밀도는 더 높은 제로 전단 점도를 얻는 데 유리하며, pH는 점도에 거의 영향을 미치지 않는다.

핵심 단어 :양이온 성 셀룰로오스 에테르; 형태; 제로 전단 점도; 유변학

셀룰로오스 유도체 및 이들의 변형 된 기능적 중합체는 생리 및 위생 제품, 석유 화학 물질, 의약품, 식품, 개인 관리 제품, 포장 등의 분야에서 널리 사용되어왔다. 수용성 양이온 셀룰로스 에테르 (CCE) 능력, 그것은 매일 화학 물질, 특히 샴푸에 널리 사용되며 샴푸 후 모발의 강조 성을 향상시킬 수 있습니다. 동시에, 호환성이 우수하기 때문에 2 인원 및 올인원 샴푸에서 사용할 수 있습니다. 또한 좋은 응용 프로그램 전망이 있으며 여러 국가의 관심을 끌었습니다. 셀룰로오스 유도체 용액은 농도의 증가와 함께 뉴턴 유체, 유사성 유체, 틱 소성 유체 및 점탄성 유체와 같은 행동을 나타내지 만, 수성 용액에서 양이온 셀룰로스 에테르의 형태, 유변학 및 영향 요인이 거의 없다고보고 된 바있다. 연구 보고서. 이 논문은 실제 적용에 대한 참조를 제공하기 위해 4 차 암모늄 변형 셀룰로오스 수용액의 유변학 적 거동에 중점을 둡니다.

1. 실험 부분

1.1 원료

양이온 성 셀룰로오스 에테르 (KG-30M, JR-30M, LR-30M); Vario El Elemental Analyzer (German Elemental Company)가 측정 한 Procter & Gamble Company Kobe R & D Center가 제공하는 Canada Dow Chemical Company 제품, 질소 함량은 각각 2.7%, 1.8%, 1.0%입니다 (전하 밀도는 IS입니다. 1.9 Meq/g, 1.25 meq/g, 각각 0.7 meq/g), 그리고 독일 ALV-5000E 레이저 광 산란 기기 (LLS)에 의해 테스트되어 중량 평균 분자량이 약 1.64입니다.×106g/mol.

1.2 솔루션 준비

샘플을 여과, 투석 및 동결 건조에 의해 정제 하였다. 각각 일련의 3 개의 정량적 샘플을 측정하고 PH 4.00, 6.86, 9.18을 사용하여 표준 완충 용액을 추가하여 필요한 농도를 준비합니다. 샘플을 완전히 용해시켜주기 위해, 시험 전에 모든 샘플 용액을 48 시간 동안 자기 교반기에 배치 하였다.

1.3 광 산란 측정

LLS를 사용하여 희석 된 수용액, 유체 역학적 반경 및 두 번째 빌리 계수 및 다른 각도의 회전 평균 제곱 반경에서 샘플의 중량 평균 분자량을 측정 하고이 양이온 셀룰로스 에테르가 비율 상태에 따른 수용액.

1.4 점도 측정 및 유변학 조사

농축 된 CCE 용액은 Brookfield RVDV-III+ remeromer에 의해 연구되었으며, 샘플 점도와 같은 유변학 적 특성에 대한 농도, 전하 밀도 및 pH 값의 영향을 조사 하였다. 더 높은 농도에서는 그 픽소 트로피를 조사해야합니다.

2. 결과와 토론

2.1 광 산란에 관한 연구

특수 분자 구조로 인해, 좋은 용매에서도 단일 분자의 형태로 존재하기가 어렵지만 특정 안정적인 미셀, 클러스터 또는 연관성의 형태로 존재합니다.

CCE의 희석 수용액 (~ O.1%)이 검은 색 교차 직교 필드의 배경 하에서 편광 현미경으로 관찰되었을 때, "별"밝은 반점과 밝은 막대가 나타났습니다. 광 산란, 상이한 pH 및 각도에서 동적 유체 역학적 반경, 회전 평균 제곱 반경 반경 및 베리 다이어그램에서 얻은 두 번째 빌리 계수가 탭에 나열되어 있습니다. 1. 10-5의 농도로 얻은 유체 역학적 반경 함수의 분포 그래프는 주로 단일 피크이지만 분포는 매우 넓으며 (그림 1), 시스템에 분자 수준의 연관성과 큰 골재가 있음을 나타냅니다 (그림 1). ; 변경 사항이 있으며 RG/RB 값은 모두 0.775이며, 이는 용액에서 CCE의 모양이 구형에 가깝지만 규칙적이지 않음을 나타냅니다. RB 및 RG에 대한 pH의 효과는 분명하지 않다. 버퍼 솔루션의 반대 이온은 CCE와 상호 작용하여 측쇄의 전하를 보호하고 수축시킬 수 있지만 차이는 반대 이온 유형에 따라 다릅니다. 하전 된 폴리머의 광 산란 측정은 장거리 힘 상호 작용 및 외부 간섭에 취약하므로 LLS 특성화에는 특정 오류 및 한계가 있습니다. 질량 분율이 0.02%보다 큰 경우, RH 분포 다이어그램에는 분리 할 수없는 이중 피크 또는 심지어 여러 피크가 있습니다. 농도가 증가함에 따라, RH도 증가하여 더 많은 거대 분자가 연관되거나 심지어 집계되어 있음을 나타낸다. Cao et al. 카르복시 메틸 셀룰로오스 및 표면 활성 매크로머의 공중 합체를 연구하기 위해 광 산란을 사용했으며, 분자 수준에서 미셀의 형성을 나타내는 30nm에서 100nm 사이의 분리 할 수없는 이중 피크도 있었고, 다른 하나는 상대적으로 피크 RH가 상대적으로 이루어졌다. 이 백서에서 결정된 결과와 유사한 집계 인 것으로 간주되는 큰.

2.2 유변학 적 행동에 관한 연구

2.2.1 농도의 영향 :상이한 전단 속도에서 다른 농도로 다른 농도를 갖는 kg-30m 용액의 명백한 점도를 측정하고, Ostwald-Dewaele이 제안한 전력 법률 방정식의 대량 분율이 0.7%를 초과하지 않을 때 일련의 직선이. 선형 상관 계수가 0.99보다 큰 것으로 획득되었다. 농도가 증가함에 따라 뉴턴 지수 N의 값은 감소하여 (모두 1 미만) 명백한 유사성 유체를 나타냅니다. 전단력에 의해 구동되는 거대 분자 사슬은 풀어지고 방향을 시작하기 때문에 점도가 줄어 듭니다. 질량 분율이 0.7%보다 크면, 획득 된 직선의 선형 상관 계수가 감소하고 (약 0.98), N 농도의 증가에 따라 N이 변동하거나 심지어 상승하기 시작한다; 질량 분율이 3%에 도달하면 (도 2), 표가있는 점도가 먼저 증가한 다음 전단 속도의 증가에 따라 감소한다. 이 일련의 현상은 다른 음이온 성 및 양이온 성 중합체 용액의보고와 다릅니다. N 값이 상승, 즉 비 뉴턴의 속성이 약화됩니다. Newtonian 유체는 점성 액체이며, 분자간 슬립은 전단 응력의 작용 하에서 발생하며, 회복 될 수 없다. 비 뉴턴 유체에는 회복 가능한 탄성 부분과 복귀 할 수없는 점성 부분이 포함되어 있습니다. 전단 응력의 작용하에, 분자들 사이의 돌이킬 수없는 슬립이 발생하고, 동시에 거대 분자가 전단으로 늘어나고 방향을 가기 때문에 회복 가능한 탄성 부분이 형성되기 때문이다. 외부 힘이 제거되면 거대 분자는 원래 컬링 형태로 돌아 오는 경향이 있으므로 N의 값이 올라갑니다. 네트워크 구조를 형성하기 위해 농도가 계속 증가합니다. 전단 응력이 작을 때는 파괴되지 않으며 탄성 변형 만 발생합니다. 이때, 탄성은 비교적 향상되고, 점도가 약화되고, n의 값이 감소 할 것이다. 측정 과정에서 전단 응력이 점차 증가하는 동안 값은 변동합니다. 질량 분율이 3%에 도달하면, 작은 전단이 거대 분자의 충돌을 촉진하여 큰 응집체를 형성하기 때문에, 점도가 상승하고 전단 응력이 계속해서 골재를 파괴하기 때문에, 명백한 점도가 먼저 증가한 다음 감소한다. 점도가 다시 감소합니다.

thixotropy의 조사에서, 원하는 y에 도달하도록 속도 (r/min)를 설정하고 설정 값에 도달 할 때까지 정기적 인 간격으로 속도를 높이고 최대 속도에서 초기 값으로 빠르게 떨어 뜨려 해당하는 것을 얻습니다. 전단 응력, 전단 속도와의 관계는 그림 3에 나와 있습니다. 질량 분율이 2.5%미만인 경우 상향 곡선과 하향 곡선이 완전히 겹치지 만 질량 분율이 3%인 경우 두 선이 없습니다. 더 긴 겹치고 하향 라인이 뒤쳐져 thixotropy를 나타냅니다.

전단 응력의 시간 의존성을 유동적 저항으로 알려져 있습니다. 유변학 적 저항은 극성 구조를 갖는 점탄성 액체 및 액체의 특징적인 거동이다. y가 더 큰 질량 분획에 있고, R이 더 빠른 평형에 도달하고, 시간 의존성이 더 작다는 것이 밝혀졌다. 더 낮은 질량 분율 (<2%)에서 CCE는 유동적 저항을 나타내지 않습니다. 질량 분율이 2.5%로 증가하면 시간 의존성이 강한 것으로 나타 났으며 (도 4) 평형에 도달하는 데 약 10 분이 소요되는 반면 3.0%이면 평형 시간은 50 분이 걸립니다. 시스템의 좋은 thixotropy는 실제 적용에 도움이됩니다.

2.2.2 전하 밀도의 영향 :스펜서-딜런의 경험적 공식의 로그 형태가 선택되며, 여기서 제로 컷 점도는 동일한 농도 및 상이한 온도에서 일정하며 동일한 온도에서 농도가 증가함에 따라 증가합니다. 1966 년 Onogi에 의해 채택 된 전력 법 방정식에 따르면, M은 중합체의 상대 분자 질량이며, A 및 B는 상수이고 C는 질량 분율 (%)이다. 무화과．5 3 개의 곡선에는 약 0.6%의 변곡점이 명백합니다. 즉, 임계 질량 분율이 있습니다. 0.6%이상, 농도 C의 증가에 따라 0 전단 점도가 빠르게 증가합니다. 상이한 전하 밀도를 갖는 3 개의 샘플의 곡선은 매우 가깝습니다. 대조적으로, 질량 분율이 0.2%에서 0.8% 사이 인 경우, 수소 결합 연관이 특정 접촉이 필요하기 때문에 가장 작은 전하 밀도를 갖는 LR 샘플의 제로 절단 점도가 가장 큽니다. 따라서, 전하 밀도는 거대 분자가 질서 있고 컴팩트 한 방식으로 배열 될 수 있는지 여부와 밀접한 관련이있다; DSC 테스트를 통해 LR은 약한 결정화 피크를 갖는 것으로 나타 났으며, 이는 적합한 전하 밀도를 나타내고, 제로 전단 점도는 동일한 농도에서 더 높습니다. 질량 분율이 0.2%미만인 경우, LR은 가장 작습니다. 희석액에서는 전하 밀도가 낮은 거대 분자가 코일 방향을 형성 할 가능성이 높기 때문에 제로 전단 점도는 낮기 때문입니다. 이것은 두껍게하는 성능 측면에서 좋은 가이드의 중요성을 가지고 있습니다.

2.2.3 pH 효과 : 도 6은 0.05% 내지 2.5% 질량 분율 범위 내에서 상이한 pH에서 측정 된 결과이다. 변곡점은 약 0.45%이지만, 3 개의 곡선은 거의 겹치며, 이는 pH가 0 전단 점도에 명백한 영향을 미치지 않음을 나타냅니다.

3. 결론

KG-30M 희석 수용액은 LLS에 의해 연구되며, 수득 된 유체 역학적 반경 분포는 단일 피크이다. 각도 의존성 및 RG/RB 비율로부터, 그 모양은 구형에 가깝지만 충분히 규칙적이지 않은 것으로 추론 될 수있다. 3 개의 전하 밀도를 갖는 CCE 용액의 경우, 농도가 증가함에 따라 점도가 증가하지만 Newton의 사냥 수 N은 먼저 감소하고 변동 및 상승; pH는 점도에 거의 영향을 미치지 않으며, 적당한 전하 밀도는 더 높은 점도를 얻을 수있다.