Bandorên Cîgir û Giraniya Molekularî Li Ser Taybetmendiyên Rûvî yên Ethera Celluloz a Neyonîk

Li gorî teoriya gemarkirinê ya Washburn (Teoriya Penetrasyonê) û teoriya kombînasyona van Oss-Good-Chaudhury (Teoriya Tevhevkirinê) û sepana teknolojiya fîtîlê ya stûnî (Column Wicking Technique), çend eterên selulozê yên ne-îyonîk, wek metîl cellulose Taybetmendiyên rûyê seluloz, hîdroksîpropîl celluloz û hîdroksîpropil metilseluloz hatin ceribandin. Ji ber cîgirên cihêreng, dereceyên veguheztinê û giraniya molekulî ya van etherên selulozê, enerjiyên rûyê wan û pêkhateyên wan bi girîngî cûda ne. Daneyên nîşan didin ku bingeha Lewis a etera selulozê ya ne-îyonîk ji asîdê Lewis mezintir e, û pêkhateya sereke ya enerjiya azad a rûxê hêza Lifshitz-van der Waals e. Enerjiya rûyê hîdroksîpropil û pêkhateya wê ji ya hîdroksîmetîlê mezintir e. Di bin pêşgotina heman cîgir û asta veguheztinê de, enerjiya azad a rûberê ya hîdroksîpropîl selulozê bi giraniya molekulê re têkildar e; dema ku enerjiya azad a rûberê ya hîdroksîpropil methylcellulose bi dereceya veguheztinê re têkildar e û berevajî giraniya molekulê ye. Di ceribandinê de her weha hate dîtin ku enerjiya rûkalê ya hîdroksîpropyl û hîdroksîpropilmethyl cîhgir a di etera selulozê ya ne-îyonîk de ji enerjiya rûkalê ya selulozê mezintir xuya dike, û ezmûn îspat dike ku enerjiya rûkal a seluloza ceribandin û pêkhateya wê Daneyên bi edebiyatê re hevaheng e.

Peyvên sereke: etherên selulozê yên ne-ionîk; cîgir û dereceyên cîgiriyê; giraniya molekulî; taybetmendiyên rûyê; teknolojiya wick

Ethera seluloz kategoriyek mezin a derûvên selulozê ye, ku li gorî avahiya kîmyewî ya cîgirên wan ên eterê dikare li eterên anyonîk, kationîk û neyonîk were dabeş kirin. Ethera seluloz di heman demê de yek ji wan hilberên pêşîn e ku di kîmya polîmer de hatî lêkolîn û hilberandin. Heya nuha, ethera selulozê bi berfirehî di derman, paqijî, kozmetîk û pîşesaziya xwarinê de tê bikar anîn.

Her çend etherên selulozê, wek hîdroksîmetîlseluloz, hîdroksîpropilmethylcellulose û hydroxypropylmethylcellulose, bi pîşesazî hatine hilberandin û gelek taybetmendiyên wan hatine lêkolîn kirin, enerjiya rûyê wan, taybetmendiyên reaktîf ên alkalî yên asîdê heya nuha nehatine ragihandin. Ji ber ku piraniya van hilberan di hawîrdorek şilavî de têne bikar anîn, û taybetmendiyên rûkal, nemaze taybetmendiyên reaksiyonên asîd-base, dibe ku bandorê li ser karanîna wan bikin, pir hewce ye ku meriv taybetmendiyên kîmyewî yên rûkal ên vê ethera selulozê ya bazirganî lêkolîn û fêm bike.

Bi dîtina ku nimûneyên derûvên selulozê bi guherîna şert û mercên amadekirinê re pir hêsan têne guheztin, ev kaxez hilberên bazirganî wekî nimûne bikar tîne da ku enerjiya rûyê wan diyar bike, û li ser bingeha vê yekê, bandora cîgir û giraniya molekulên van hilberên li ser rûxê. taybetmendî têne lêkolîn kirin.

1. Beşa ezmûnî

1.1 Materyalên xav

Ethera selulozê ya ne-îyonîk a ku di ceribandinê de hatî bikar anîn hilbera wê yeKIMA CHEMICAL CO., LTD,. Nimûne beriya ceribandinê ji ti dermankirinê re nehatin kirin.

Bihesibînin ku derûvên selulozê ji selulozê têne çêkirin, her du avahî nêzî hev in, û taybetmendiyên rûkalê selulozê di wêjeyê de hatine ragihandin, ji ber vê yekê ev kaxez selulozê wekî nimûneya standard bikar tîne. Nimûneya selulozê ya ku hatî bikar anîn bi kodnavê C8002 bû û jê hatî kirînKIMA, CN. Nimûne di dema ceribandinê de ji bo dermankirinê nehat kirin.

Reagentên ku di ceribandinê de têne bikar anîn ev in: etan, dîyodometan, ava deyonîzekirî, formamîd, toluen, kloroform. Hemî şilek ji hêla analîtîk ve hilberên paqij bûn ji bilî ava ku ji hêla bazirganî ve peyda bû.

1.2 Rêbaza ezmûnî

Di vê azmûnê de, teknîka fitilkirina stûnê hate pejirandin, û beşek (nêzîkî 10 cm) ji pîpetek standard a bi dirêjahiya hundurê 3 mm wekî lûleya stûnê hate birîn. Her carê 200 mg nimûneya tozkirî têxin nav lûleya stûnê, dûv re wê bihejînin da ku hevûdu çêbibe û li binê konteynera camê ya bi dirêjahiya hundurê 3 cm veqetandî bihêlin, da ku şilav bi xweber were kişandin. 1 mL şilava ku tê ceribandin bipîzin û têxin nav konteynek cam, û di heman demê de dema avdanê t û mesafeya binavbûnê X di heman demê de tomar bikin. Hemî ceribandin li germahiya odeyê (25±1°C). Her daneyek navînî ya sê ceribandinên dubare ye.

1.3 Hesabkirina daneyên ceribandinê

Bingeha teorîkî ji bo sepana teknîka stûna wicking ji bo ceribandina enerjiya rûkalê ya materyalên tozê hevkêşeya impregnasyona Washburn e (hevkêşana pêketina Washburn).

1.3.1 Tesbîtkirina tîrêjê bandorker a kapîlar Reff ya nimûneya pîvandî

Dema ku formula binavkirina Washburn tê sepandin, şertê gihîştina şilbûna tam cos=1 e. Ev tê vê wateyê ku dema ku şilavek tê bijartin da ku bikeve nav zexmek da ku bigihîje rewşek bi tevahî şil, em dikarin bi ceribandina dûr û demjimêra dakêşanê li gorî rewşek taybetî ya formula şuştinê ya Washburn tîrêja bandorker a kapîlar Reff ya nimûneya pîvandî hesab bikin.

1.3.2 Hesabkirina hêza Lifshitz-van der Waals ji bo nimûneya pîvandî

Li gorî van Oss-Chaudhury-Good qaîdeyên hevberdanê, têkiliya di navbera reaksiyonên di navbera şilek û hişk de ye.

1.3.3 Hesabkirina hêza asîd-bazê ya Lewis a nimûneyên pîvandî

Bi gelemperî, taybetmendiyên asîd-bazê yên hişk ji daneyên ku bi av û formamide ve têne dagirtin têne texmîn kirin. Lê di vê gotarê de, me dît ku di dema karanîna vê cotê şilavên polar de ji bo pîvandina selulozê pirsgirêk tune ye, lê di ceribandina ethera selulozê de, ji ber ku bilindahiya daketina pergala çareseriya polar a av / formamidê di ethera selulozê de pir kêm e. , tomarkirina demê pir dijwar dike. Ji ber vê yekê, pergala çareseriya toluene / kloroform ku ji hêla Chibowsk ve hatî destnîşan kirin hate hilbijartin. Li gorî Chibowski, pergala çareseriya polar a toluene / kloroform jî vebijarkek e. Ji ber ku van her du şikilan xwedan asîdbûn û alkalîniya pir taybetî ne, mînakî, toluene xwedan asîdiya Lewis tune, û kloroform jî alkalîniya Lewis tune. Ji bo ku em daneyên ku ji hêla pergala çareseriya toluene / kloroform ve hatî wergirtin nêzî pergala çareseriya polar a av / formamidê ya pêşniyarkirî bibin, em van her du pergalên şilavê yên polar bikar tînin da ku di heman demê de selulozê biceribînin, û dûv re rêjeyên berbelavbûn an kêşanê yên têkildar bistînin. berî serîlêdanê Daneyên ku bi îsotankirina ethera selûlozê bi toluen/kloroformê ve têne bidestxistin, nêzî encamên ku ji bo pergala av/formamidê hatine bidestxistin. Ji ber ku etherên selulozê ji selulozê têne çêkirin û di navbera her duyan de avahiyek pir dişibih heye, dibe ku ev rêbaza texmînkirinê derbasdar be.

1.3.4 Hesabkirina enerjiya azad a rûbera giştî

2. Encam û Nîqaş

2.1 Standard Cellulose

Ji ber ku encamên testa me ya li ser nimûneyên standard ên selulozê dît ku ev dane bi yên ku di wêjeyê de hatine ragihandin re lihevhatinek baş e, maqûl e ku em bawer bikin ku encamên testê yên li ser etherên selulozê jî bêne hesibandin.

2.2 Encamên testê û nîqaşa ethera selulozê

Di dema ceribandina etera selulozê de, ji ber bilindbûna pir kêm a av û formamidê, tomarkirina dûr û wextê avdanê pir dijwar e. Ji ber vê yekê, ev kaxez pergala çareseriya toluene / kloroformê wekî çareseriyek alternatîf hildibijêre, û asîdiya Lewis a ethera selulozê li ser bingeha encamên ceribandina av / formamide û toluene / kloroform li ser selulosê û pêwendiya rêjeyî ya di navbera her du pergalên çareseriyê de texmîn dike. û hêza alkaline.

Bi girtina selulozê wekî nimûneyek standard, rêzek taybetmendiyên asîd-base yên etherên selulozê têne dayîn. Ji ber ku encama nebatkirina ethera selulozê bi toluene/chloroform rasterast tê ceribandin, ew qanih e.

Ev tê vê wateyê ku celeb û giraniya molekulê ya cîgir bandorê li taybetmendiyên asîd-bazê yên etera selulozê dike, û têkiliya di navbera her du cîgiran de, hîdroksîpropil û hîdroksîpropilmethyl, li ser taybetmendiyên asîd-bazê yên ethera selulozê û giraniya molekulê bi tevahî berevajî dike. Lê di heman demê de dikare bi vê yekê ve girêdayî be ku parlementer cîgirên tevlihev in.

Ji ber ku cîgirên MO43 û K8913 ji hev cuda ne û giraniya wan yek molekul e, wek nimûne, cîgira ya pêşîn hîdroksîmetîl e û cîhgira ya paşîn hîdroksîpropil e, lê giraniya molekulê ya her duyan 100,000 e, lewra ev jî tê vê wateyê ku pêşgotina heman giraniya molekulê Di bin şert û mercan de, dibe ku S+ û S-ya koma hîdroksîmetîl ji koma hîdroksîpropil piçûktir be. Lê dereca veguheztinê jî mimkun e, ji ber ku dereceya veguheztina K8913 bi qasî 3.00 e, lê ya MO43 tenê 1.90 e.

Ji ber ku dereceya veguheztinê û cîgirên K8913 û K9113 yek in lê tenê giraniya molekulî ji hev cuda ye, berhevdana di navbera her duyan de nîşan dide ku S+ ya hîdroksîpropil selulozê bi zêdebûna giraniya molekulî re kêm dibe, lê S- berovajî wê zêde dibe. .

Ji kurteya encamên testê yên enerjiya rûkalê ya hemî eterên selulozê û pêkhateyên wan, tê dîtin ku ew seluloz be an etera seluloz be, pêkhateya sereke ya enerjiya rûyê wan hêza Lifshitz-van der Waals e. nêzîkî 98% ~ 99%. Wekî din, hêzên Lifshitz-van der Waals ên van eterên selulozê yên ne-ionîkî (ji bilî MO43) jî bi piranî ji yên selulozê mezintir in, ku ev yek destnîşan dike ku pêvajoya etherîkirina selulozê jî pêvajoyek zêdekirina hêzên Lifshitz-van der Waals e. Û ev zêdebûn dibe sedem ku enerjiya rûbera ethera selulozê ji ya selulozê mezintir be. Ev diyarde pir balkêş e ji ber ku ev etherên selulozê bi gelemperî di hilberîna surfaktantan de têne bikar anîn. Lê dane balkêş e, ne tenê ji ber ku daneyên di derbarê nimûneya standard referansê ya ku di vê ceribandinê de hatî ceribandin bi nirxa ku di wêjeyê de hatî ragihandin pir lihevhatî ye, daneyên di derheqê nimûneya standard referansê de bi nirxa ku di wêjeyê de hatî ragihandin re pir lihevhatî ye, ji bo mînak: van hemû selulozê SAB ya eteran ji ya selûlozê bi awayekî berbiçav piçûktir e, û ev yek ji ber bingehên wan ên pir mezin Lewis e. Di bin pêşgotina heman cîgir û asta veguheztinê de, enerjiya azad a rûberê ya hîdroksîpropîl selulozê bi giraniya molekulê re têkildar e; dema ku enerjiya azad a rûberê ya hîdroksîpropil methylcellulose bi dereceya veguheztinê re têkildar e û berevajî giraniya molekulê ye.

Wekî din, ji ber ku etherên selulozê ji selulozê SLW mezintir in, lê em jixwe dizanin ku belavbûna wan ji selulozê çêtir e, ji ber vê yekê meriv dikare pêşî were hesibandin ku pêkhateya sereke ya SLW ku eterên selulozê ne-ionîk pêk tîne divê hêza London be.

3. Encam

Lêkolînan destnîşan kir ku celebê cîgir, asta veguheztinê û giraniya molekulî bandorek mezin li ser enerjiya rûkal û pêkhatina ethera selulozê ya ne-îyonîk heye. Û xuya dike ku ev bandor bi rêkûpêkiya jêrîn heye:

(1) S+ etera selulozê ya ne-îyonîk ji S-yê piçûktir e.

(2) Enerjiya rûxara etera selulozê ya ne-ionîk ji hêla hêza Lifshitz-van der Waals ve serdest e.

(3) Giraniya molekular û cîgir bandorek li ser enerjiya rûkal a eterên selulozê ne-îyonîk heye, lê ew bi giranî bi celebê cîgiran ve girêdayî ye.

(4) Di bin pêşgotina heman cîgir û asta veguheztinê de, enerjiya azad a rûberê ya hîdroksîpropil selulozê bi giraniya molekulê re têkildar e; dema ku enerjiya azad a rûberê ya hîdroksîpropil methylcellulose bi dereceya veguheztinê re têkildar e û berevajî giraniya molekulê ye.

(5) Pêvajoya etherîkirina selulozê pêvajoyek e ku tê de hêza Lifshitz-van der Waals zêde dibe, û di heman demê de pêvajoyek e ku tê de asîdiya Lewis kêm dibe û alkalîniya Lewis zêde dibe.