Taybetmendiyên Çareseriya Ether Cellulose Cationic

Taybetmendiyên çareseriya tîrêj a etera selulozê ya kationîk a bi tîrêjiya bilind (KG-30M) di nirxên pH-ê yên cihêreng de bi amûrek belavbûna lazerê, ji tîrêja hîdrodînamîka (Rh) li quncikên cihêreng, û tîrêjeya navîn a çargoşe ya zivirandinê hate lêkolîn kirin. Rg Rêjeya bi Rh re destnîşan dike ku şiklê wê nerêkûpêk e lê nêzîkê gûzê ye. Dûv re, bi alîkariya rheometrê, sê çareseriyên konsantrekirî yên eterên selulozê yên kationîk ên bi tîrêjên barkirinê yên cihêreng bi hûrgulî hatin lêkolîn kirin, û bandora konsantrebûnê, nirxa pH û dendika wê ya barkirinê li ser taybetmendiyên wê yên rheolojîkî hate nîqaş kirin. Her ku konsantasyon zêde bû, pêla Newton pêşî kêm bû û piştre jî kêm bû. Fluktuasyon an hetta vegerandin çêdibe, û tevgera tîxotropîk di% 3 de pêk tê (parçeya girseyî). Tîrêjek barkirinê ya nerm ji bo bidestxistina vîskozîteyek zero-birçînek bilindtir sûdmend e, û pH bandorek hindik li ser vîskozîteya wê dike.

Peyvên sereke:ether cellulose cationic; morfolojî; vîskozîtîya rijandinê sifir; rheology

Berhemên selulozê û polîmerên fonksiyonel ên wan ên guhertî bi berfirehî di warên hilberên fîzyolojîk û paqijî, petrokîmyayî, derman, xwarin, hilberên lênihêrîna kesane, pakkirin û hwd de têne bikar anîn. jêhatîbûn, ew bi berfirehî di kîmyewiyên rojane de, nemaze şampuanan de, tê bikar anîn, û dikare piştî şampokirinê hevberdana por baştir bike. Di heman demê de, ji ber lihevhatina wê ya baş, ew dikare di şampuanên du-di-yek û hemî-yek-yek de were bikar anîn. Di heman demê de perspektîfek serîlêdanê ya baş heye û bala welatên cûrbecûr kişandiye. Di wêjeyê de hate ragihandin ku çareseriyên derûvên selulozê bi zêdebûna konsantreyê re tevgerên wekî şilava Newtonî, şilava pseudoplastîk, tîxotropîk û şilava vîskoelastîk nîşan didin, lê morfolojî, rheolojî û faktorên bandorker ên ethera selulozê kationîk di çareseriya avî de hindik in. raporên lêkolînê. Ev gotar balê dikişîne ser behreya rheolojîk a çarçoweya çargoşeya selulozê ya guherbar a ammoniumê çaralî, da ku ji bo serîlêdana pratîkî referansek peyda bike.

1. Beşa ezmûnî

1.1 Materyalên xav

Ethera selulozê ya kationîk (KG-30M, JR-30M, LR-30M); Berhema Canada Dow Chemical Company, ku ji hêla Procter & Gamble Company Kobe R&D Center li Japonya ve hatî peyda kirin, ji hêla analyzerê elemental Vario EL (Pargîdaniya Elemental a Alman ve) ve hatî pîvandin, nimûne Naveroka nîtrojenê bi rêzê ve 2,7%, 1,8%, 1,0% e (giraniya barkirinê ye 1,9 Meq / g, 1,25 Meq / g, bi rêzê ve 0,7 Meq / g), û ew ji hêla ronahiya lazer a Alman ALV-5000E ve tê ceribandin Amûra belavbûnê (LLS) pîvana giraniya wê ya navînî giraniya molekulê 1,64 e.×106 g/mol.

1.2 Amadekirina çareseriyê

Nimûne bi parzûn, dialîz û zuwakirina cemidî hate paqij kirin. Bi rêzê rêzek sê nimûneyên jimareyî giran bikin, û çareseriya tampon a standard bi pH 4.00, 6.86, 9.18 lê zêde bikin da ku berhevoka pêwîst amade bikin. Ji bo ku pê ewle bibin ku nimûne bi tevahî hatine hilweşandin, hemî çareseriyên nimûneyê 48 demjimêran berî ceribandinê li ser hevkêşek magnetîkî hatine danîn.

1.3 Pîvana belavbûna ronahiyê

LLS-ê bikar bînin da ku giraniya molekulê ya navîn a nimûneyê di çareseriya avî de bipîvin, tîrêjê hîdrodînamîk û tîrêjê çargoşeya zivirînê ya navînî dema ku hevbera Villi ya duyemîn û qonaxên cihêreng,), û destnîşan bikin ku ev etera selulozê ya kationîk di nav de ye. çareseriya avî bi rewşa rêjeya xwe.

1.4 Pîvana vîskozîteyê û lêkolîna rheolojîk

Çareseriya CCE-ya konsantrekirî ji hêla rheometre Brookfield RVDV-III+ ve hate lêkolîn kirin, û bandora hûrgelê, dendika barkirinê û nirxa pH li ser taybetmendiyên rheolojîkî yên wekî vîskozîteya nimûneyê hate lêkolîn kirin. Di hûrgelên bilind de, pêdivî ye ku tîxotropiya wê were lêkolîn kirin.

2. Encam û nîqaş

2.1 Lêkolîna li ser Belavbûna Ronahî

Ji ber avahiya wê ya molekularî ya taybetî, zehmet e ku meriv di forma yek molekulê de jî di nav halekî baş de hebe, lê di forma hin micelles, kom an komeleyên stabîl de.

Dema ku çareseriya avî ya dilteng (~o.1%) ya CCE bi mîkroskopa polarîzasyonê hate dîtin, di bin paşperdeya qada ortogonal a xaça reş de, deqên geş û tîrêjên "stêrk" xuya bûn. Ew ji hêla belavbûna ronahiyê ve, tîrêjê hîdrodînamîkî ya dînamîkî ya li pH û goşên cihêreng, tîrêjê navîn a çargoşeya zivirandinê û hevrêza Villi ya duyemîn a ku ji diyagrama Berry hatî wergirtin di Tabê de têne destnîşan kirin. 1. Grafika belavkirinê ya fonksiyona tîrêjê hîdrodînamîka ku di giraniya 10-5 de hatî wergirtin bi gelemperî lûtkeyek yekane ye, lê belavbûn pir fireh e (Hêjîr. 1), nîşan dide ku di pergalê de komeleyên asta molekulî û berhevokên mezin hene. ; Guhertin hene, û nirxên Rg / Rb hemî li dora 0.775 in, ku destnîşan dike ku şiklê CCE di çareseriyê de nêzîkê spherîkî ye, lê ne têra xwe bi rêkûpêk e. Bandora pH li ser Rb û Rg ne diyar e. Di çareseriya tamponê de dijberî bi CCE re têkilî daynin da ku barkê li ser zincîra xwe ya alîgir biparêze û wê piçûk bike, lê cûdahî bi celebê dijberî re diguhere. Pîvana belavbûna ronahiyê ya polîmerên barkirî ji pêwendiya hêza dûr û dirêj û destwerdana derveyî re têkildar e, ji ber vê yekê di taybetmendiya LLS de hin xeletî û sînor hene. Dema ku perçeya girseyê ji% 0,02 mezintir e, di diyagrama belavkirina Rh de bi piranî lûtkeyên ducarî yên ji hev nayên veqetandin an tewra pirjimar hene. Her ku giranî zêde dibe, Rh jî zêde dibe, ku nîşan dide ku bêtir makromolekul bi hev ve girêdayî ne an jî tevde dibin. Dema ku Cao et al. belavbûna ronahiyê ji bo lêkolîna hevpolîmera karboksîmetîl selulozê û makromerên rû-aktîf bikar anî, di heman demê de lûtkeyên dualî yên ji hev nayên veqetandin jî hebûn, yek ji wan di navbera 30 nm û 100 nm de bû, ku di asta molekulî de pêkhatina mîselan temsîl dike, û ya din lûtkeya Rh bi nisbet e. mezin, ku wekî berhevokek tê hesibandin, ku dişibe encamên ku di vê kaxezê de hatine destnîşankirin.

2.2 Lêkolîn li ser tevgera rheolojîk

2.2.1 Bandora kombûnê:Vîskozîteya xuya ya çareseriyên KG-30M bi pîvazên cihêreng bi rêjeyên guheztinê yên cihêreng, û li gorî forma logarîtmîkî ya hevkêşeya qanûna hêzê ya ku ji hêla Ostwald-Dewaele ve hatî pêşniyar kirin bipîve, dema ku perçeya girseyî ji% 0,7 derbas nebe, û rêzek xetên rast. bi hevrêziya xêzikî ya ji 0,99 mezintir hatine bidestxistin. Û her ku kombûn zêde dibe, nirxa nîşana n ya Newton kêm dibe (hemû ji 1 kêmtir), şilavek pseudoplastîk a eşkere nîşan dide. Bi hêza rijandinê ve, zincîrên makromolekulî dest bi veqetandinê û arastekirinê dikin, ji ber vê yekê vîskozîtî kêm dibe. Dema ku perçeya girseyê ji 0,7% mezintir be, rêjeya pêwendiya xêzikî ya xêza rast a ku hatî bidestxistin kêm dibe (nêzîkî 0,98), û n bi zêdebûna konsantreyê re dest bi guheztinê dike an jî bilind dibe; dema ku rêjeya girseyê digihîje %3 (Hêl. 2), tablo Vîskozîteya xuyanî pêşî zêde dibe û dû re bi zêdebûna rêjeya rijandinê re kêm dibe. Ev rêza diyardeyan ji raporên çareseriyên din ên polîmer ên anionîk û kationîk cûda ye. Nirxa n bilind dibe, ango taybetmendiya ne-Newtonî qels dibe; Avêtina Newtonî şilek qelewî ye, û şemitîna navmolekularî di bin çalakiya tansiyona qutbûnê de çêdibe, û ew nayê vegerandin; şilava ne-Newtonî parçeyek elastîk a ku nayê vegerandin û parçeyek vîskoz a ku nayê vegerandin heye. Di bin çalakiya tansiyona guheztinê de, di navbera molekulan de şemitînek bêveger çêdibe, û di heman demê de, ji ber ku makromolekul bi birînê ve têne dirêj kirin û arastekirin, parçeyek elastîk a ku vegere çêdibe. Dema ku hêza derve tê rakirin, makromolekul mêl dikin ku vegerin forma xwerû ya orîjînal, ji ber vê yekê nirxa n bilind dibe. Tevnahî her ku diçe zêde dibe da ku avahiyek torê ava bike. Dema ku tengasiya hejandinê piçûk be, ew ê neyê hilweşandin, û tenê deformasyona elastîk dê çêbibe. Di vê demê de, elasticity dê bi rêkûpêk zêde bibe, vîskozîtî dê qels bibe, û nirxa n dê kêm bibe; dema ku di dema pêvajoya pîvandinê de tansiyona qutkirinê hêdî hêdî zêde dibe, ji ber vê yekê n nirx diguhere. Dema ku perçeya girseyê digihîje %3, vîskozîteya xuya pêşî zêde dibe û dûv re jî kêm dibe, ji ber ku kêşana piçûk lihevketina makromolekulan pêşve dike da ku berhevokên mezin çêbike, ji ber vê yekê vîskozîtî bilind dibe, û tansiyona guheztinê di şikandina berhevokan de berdewam dike. , vîskozîtî dê dîsa kêm bibe.

Di vekolîna tîxotropiyê de, leza (r/min) saz bikin ku bigihîje y-ya xwestinê, lezê di navberên birêkûpêk de zêde bikin heya ku ew bigihîje nirxa destnîşankirî, û dûv re zû ji leza herî zêde dakevin nirxa destpêkê da ku nirxa têkildar bistînin. Tengasiya birînê, pêwendiya wê bi rêjeya rijandinê re di jimar 3 de hatiye nîşandan. Dema ku pişka girseyê ji %2,5 kêmtir be, kêşa ber bi jor û kêşa berjêr bi tevahî li hev dikevin, lê dema ku pişka girseyê %3 be, du xet na dirêjtir li hev dikeve, û xeta berjêr li paş dimîne, tîxotropiyê nîşan dide.

Girêdana demê ya stresa şilandinê wekî berxwedana rheolojîk tê zanîn. Berxwedana rheolojîk tevgerek taybetmendî ya şilavên vîskoelastîk û şilavên bi strukturên tîxotropîk e. Tê dîtin ku her ku y mezintir be di heman perçeya girseyê de, r zûtir digihîje hevsengiyê, û girêdayîbûna demê piçûktir e; li perçeyek girseyî ya jêrîn (<2%), CCE berxwedana rheolojîk nîşan nade. Dema ku perçeya girseyê ji %2,5 zêde dibe, ew pêwendiyek demkî ya xurt nîşan dide (Hêjî. 4), û ew bi qasî 10 hûrdem digire ku bigihîje hevsengiyê, lê li 3,0%, dema hevsengiyê 50 hûrdem digire. Tîxotropiya baş a pergalê ji bo sepana pratîkî guncan e.

2.2.2 Bandora dendika barkê:forma logarîtmîkî ya formula ampîrîkî ya Spencer-Dillon tê hilbijartin, ku tê de vîskozîteya sifir qutkirî, b di heman konsantasyon û germahiya cûda de sabit e, û bi zêdebûna konsantreyê di heman germahiyê de zêde dibe. Li gorî hevkêşeya qanûna hêzê ya ku di sala 1966-an de ji hêla Onogi ve hatî pejirandin, M girseya molekulê ya nisbî ya polîmerê ye, A û B sabit in, û c perçeya girseyê (%) ye. Keman.5 Sê kêşan li dora 0.6% xwedan xalên vekêşanê yên eşkere ne, ango perçeyek girseya krîtîk heye. Zêdetirî 0,6%, bi zêdebûna konsantreya C re vîskozîteya sifir-birçî bi lez zêde dibe. Kevirên sê nimûneyên bi dendikên barkirinê yên cihêreng pir nêzîk in. Berevajî vê, dema ku perçeya girseyê di navbera 0,2% û 0,8% de ye, vîskozîteya sifir-birê ya nimûneya LR-ya bi tîrêjiya barkirinê ya herî piçûk a herî mezin e, ji ber ku têkiliya girêdana hîdrojenê pêwendiyek diyar hewce dike. Ji ber vê yekê, tîrêjiya barkirinê ji nêz ve girêdayî ye ka gelo makromolekul dikarin bi rêkûpêk û tevlihev werin rêz kirin; bi ceribandina DSC-ê, tê dîtin ku LR xwedan lûtkeyek krîstalîzasyonê ya qels e, ku tîrêjek barkirinê ya guncan destnîşan dike, û vîskozîteya sifir-şehîn di heman konsantasyonê de bilindtir e. Dema ku perçeya girseyê ji% 0,2 kêmtir be, LR ya herî piçûk e, ji ber ku di nav çareya zirav de, makromolekulên bi tîrêjiya barkirinê ya nizm bi îhtîmalek mezin e ku rêgezek kulîlk çêbike, ji ber vê yekê vîskozîteya sifir-birçî kêm e. Ev di warê performansa stûrbûnê de xwedan girîngiyek rêberî ya baş e.

2.2.3 Bandora pH: Xiflteya 6 encamek e ku di pH-ya cûda de di nav rêza 0,05% heya 2,5% perçeya girseyî de tê pîvandin. Nêzîkî 0,45% nuqteyek guheztinê heye, lê her sê kevan hema hema li hev dikevin, ev destnîşan dike ku pH bandorek eşkere li ser vîskozîteya sifir-şeqê nîne, ku ji hesasiyeta etera seluloza anionîk a ji pH-ê re pir cûda ye.

3. Encam

KG-30M çareseriya avî dilteng ji hêla LLS ve tê lêkolîn kirin, û belavkirina tîrêjê hîdrodînamîkî ya ku hatî wergirtin lûtkeyek yekane ye. Ji girêdayîbûna goşeyê û rêjeya Rg/Rb, meriv dikare were destnîşan kirin ku şiklê wê nêzê ferîkî ye, lê ne bi rêkûpêk e. Ji bo çareseriyên CCE yên bi sê dendikên barkirinê, vîskozîte bi zêdebûna konsantreyê re zêde dibe, lê jimara nêçîrê ya Newton n pêşî kêm dibe, paşê diguhere û heta bilind dibe; pH bandorek hindik li ser vîskozîteyê heye, û dendika barkirinê ya nerm dikare vîskozîtîyek bilindtir bistîne.