Materyalên Super Absorbent ji Cellulose Ether

Pêvajo û performansa hilbera karboksîmetîl seluloza ku ji hêla N, N-methylenebisacrylamide ve hatî xaç-girêdan ji bo amadekirina rezînek superabsorbent ve hatî lêkolîn kirin, û giraniya alkali, hêjeya xaçê-girêdanê, etherification alkali, û çareserker hate nîqaş kirin. Bandora dosage li ser performansa vegirtina avê ya hilberê. Mekanîzmaya adsorbasyonê ya resena av-avêjê ya avê tê ravekirin. Lêkolînan destnîşan kir ku nirxa ragirtina avê (WRV) ya vê hilberê digihîje 114 ml/g.

Peyvên sereke:ether cellulose; methylenebisacrylamide; amadekarî

1,Pêşkêş

Rezînek superabsorbent materyalek polîmer e ku bi komên hîdrofîlîk ên bihêz û astek diyarkirî ya xaçêkirî ye. Materyalên avhewa yên hevpar ên wekî kaxiz, pembû û hemp xwedan rêjeya girtina avê kêm e û kapasîteya girtina avê kêm e, di heman demê de rezîlên super-absorbent dikarin bi dehan carî ji giraniya xwe avê hildin, û gêlê ku piştî kişandina avê çêdibe jî dê zuwa nebe. bi zexta sivik. Kapasîteya ragirtina avê ya hêja. Ew ne di avê de ne jî di nav halên organîk de çareser dibe.

Li ser zincîra molekulê ya maddeya super veguhêz a ku ji selulozê hatî çêkirin, hejmareke mezin ji komên hîdroksîl, komên karboksîl û îyonên hîdratê sodyûmê hene. Piştî vegirtina avê, av ji hêla torgilokek makromolekular a hîdrofîlîk ve tê dorpêç kirin û dikare di bin zexta derveyî de were ragirtin. Dema ku av rezîla adsorpsiyonê şil dike, di navbera rezîn û avê de qatek ji parzûna nîv-derbazbûyî çêdibe. Li gorî Donnan, ji ber giraniya zêde ya îyonên mobîl (Na+) di rezîla ku av vedihewîne.'Di prensîba hevsengiyê de, ev cûdahiya giraniya ion dikare bibe sedema zexta osmotîk. Xizan, ku hêzek qels a şilbûn û werimandinê çêdike, av di vê qata membrana nîv-permeable re derbas dibe û bi komên hîdrofîlî û îyonan re li ser makromolekulên rezîla superabsorbent tevdigere, giraniya îyonên gerok kêm dike, bi vî rengî vegirtin û werimandina avê bilind nîşan dide. Ev pêvajoya adsorbasyonê heya ku cûdahiya zexta osmotîk a ku ji ber cûdahiya hûrbûna îyonên mobîl ve hatî çêkirin, bi berxwedana li hember berfirehbûna bêtir a ku ji hêla hêza hevgirtî ya tora molekulê ya rezîla polîmer ve hatî çêkirin wekhev be. Feydeyên rezîna superabsorbent a ku ji selulozê hatî amadekirin ev in: Rêjeya girtina avê ya nerm, leza kişandina avê ya bilez, berxwedana ava xwê ya baş, ne-jehrîn, nirxa pH-ê bi hêsanî tê verast kirin, dikare di xwezayê de were xerakirin, û lêçûnek kêm, ji ber vê yekê ew xwedan rêjeyek berfireh e. range bikaranîna. Di pîşesazî û çandiniyê de ew dikare wekî bloka avê, paqijkerê axê, û bergiriya hilgirtina avê were bikar anîn. Digel vê yekê, di tenduristî, xwarin, mîkrobiyolojî û derman de pêşkeftin û serîlêdanên baş hene.

2. Beşa ezmûnî

2.1 Prensîba Experimental

Amadekirina rezbera superabsorbent a fîbera pembû bi giranî ew e ku li ser çermê fîberê avahiyek xaç-girêdayî bi dereceyek nizm veguhezîne. Xaç-girêdan bi pêkhateyên ku bi gelemperî du an zêdetir komên fonksiyonel ên reaktîf hene. Komên fonksîyonel ên ku dikarin bi hev ve girêdin vinyl, hîdroksîl, karboksîl, amîd, klorîdê asîdê, oxirane, nîtrîl û hwd hene. Rêjeya kişandina avê ya rezîlên superabsorbent ên ku bi xaçegirên cihêreng têne amadekirin cûda ye. Di vê ceribandinê de, N, N-methylenebisacrylamide wekî navgînek xaç-girêdanê tête bikar anîn, tevî gavên jêrîn:

(1) Celuloz (Rcell) bi çareseriya alkaline re reaksiyonê dike ku selulozê alkali çêbike, û reaksiyona alkalîzasyona selulozê reaksiyonek exotermîk a bilez e. Kêmkirina germahiyê ji bo avakirina fîberên alkali dibe alîkar û dikare hîdrolîza wan asteng bike. Zêdekirina alkolan dikare tevliheviya selulozê zêde bike, ku ji alkalîzasyon û dûv re etherification re sûdmend e.

RcellOH+NaOH→RcellONa+H2O

(2) Celuloza alkali û asîda monochloroacetic sodyûm karboksimetîl selulozê çêdike, û reaksiyona etherification girêdayî reaksiyona veguheztina nukleofîlî ye:

RcellONa+ClCH2COONa→RcellOCH2COONa+NaCl

(3) N, N-methylenebisacrylamide bi xaçê ve girêdayî ye ku rezînek super vegirtinê bistîne. Ji ber ku hîn jî hejmareke mezin ji komên hîdroksîl li ser zincîra molekulê ya fîbera karboksîmetîl hene, îyonîzasyona koma hîdroksîl a selulozê û îyonîzasyona girêdana dualî ya acryloyl li ser zincîra molekulê ya N, N-methylenebisacrylamide dikare di bin çalakiyê de were destpêkirin. katalîzasyona alkalî, û dûv re girêdana xaçê di navbera zincîreyên molekulî yên selulozê de bi kondensasyona Michael pêk tê, û tavilê bi avê re pevguherîna proton derbas dibe û dibe rezînek superabsorbent a selulozê ya ku di avê de nayê çareser kirin.

2.2 Materyalên xav û amûrên

Materyalên xav: pembû veguhêz (bi lîtreyan qutkirî), hîdroksîdê sodyûm, monochloroacetic acid, N, N-methylenebisacrylamide, etanolê mutleq, aceton.

Amûr: fîşekek sê-stû, tevhevkirina elektrîkê, kondensatorê refluksê, fîşeka parzûnê ya şûştinê, fîşa Buchner, sobeya zuwakirina valahiya, pompeya valahiya avê ya gerok.

2.3 Rêbaza Amadekirinê

2.3.1 Alkalinization

1 gram pembûya vegirtinê têxin şûşeya sê stûyê, dûv re rêjeyek çareserîya hîdroksîdê sodyûm û etanolê mutleq lê zêde bikin, germahîyê di binê germahiya odeyê de bihêlin, û demekî tevde bikin.

2.3.2 Etherification

Rêjeyek asîda kloroacetîk lê zêde bikin û 1 saetê bixin.

2.3.2 Xaç girêdan

Di qonaxa paşîn a etherification de, N,N-methylenebisacrylamide bi rêjeyê hate zêdekirin da ku girêdana xaçê pêk bîne, û 2 demjimêran li germahiya odeyê hate hejandin.

2.3.4 Piştî-pêvajoya

Asîda acetîk a qeşayê bikar bînin da ku nirxa pH-ê li 7-ê rast bikin, xwê bi etanolê bişon, avê bi acetonê bişon, bi şûştinê fîltre bikin û 4 saetan bi valahiya zuwa bikin (bi qasî 60°C, pileya valahiya 8.8kPa) ji bo bidestxistina hilberek pela pembû ya spî.

2.4 Testkirina analîtîk

Rêjeya kişandina avê (WRV) bi şilkirinê tê destnîşankirin, ango 1 g ji hilberê (G) tê zêdekirin ku tê de 100 ml ava distîlkirî (V1) tê de heye, 24 saetan tê rijandin, di nav ekranek pola zengarnegir a 200 mesh tê fîltrekirin. , û ava li binê ekranê tê berhev kirin (V2). Formula hesabkirinê wiha ye: WRV=(V1-V2)/G.

3. Encam û nîqaş

3.1 Hilbijartina şertên berteka alkalîzasyonê

Di pêvajoya hilberîna seluloza alkali de bi çalakiya fîberê pembû û çareseriya alkalînê, şert û mercên pêvajoyê bandorek girîng li performansa hilberê dike. Di reaksiyona alkalîzasyonê de gelek faktor hene. Ji bo rehetiya çavdêriyê, rêbaza sêwirana ceribandina ortogonal tête pejirandin.

Mercên din: Vekar ​​20 ml etanolê bêkêmasî ye, rêjeya alkali bi etherifying (mol / md) 3: 1 e, û kargêra xaçerê 0,05 g e.

Encamên ceribandinê nîşan didin ku: têkiliya seretayî û duyemîn: C>A>B, rêjeya herî baş: A3B3C3. Di reaksiyona alkalîzasyonê de giraniya lîzê faktora herî girîng e. Giraniya zêde ya lîzê ji bo pêkhatina seluloza alkalî dibe alîkar. Lêbelê, pêdivî ye ku were zanîn ku her ku hûrbûna lîreyê bilindtir be, naveroka xwê ya rezbera superabsorbent a amadekirî ew qas zêde dibe. Ji ber vê yekê, dema ku xwê bi etanolê dişon, çend caran wê bişon da ku xwêya di hilberê de were rakirin, da ku bandorê li kapasîteya kişandina avê ya hilberê neke.

3.2 Bandora dosage agent crosslinking li ser hilberê WRV

Mercên ceribandinê ev in: 20 ml etanolê mutleq, rêjeya 2,3: 1 alkali ber bi etherification de, 20 ml lye, û 90 min alkalîzasyon.

Encaman destnîşan kir ku mîqdara kargêra xaçerê bandor li asta girêdana xaçê ya CMC-Na kir. Xaça-girêdana zêde dibe sedema avahiyek torê ya teng a di cîhê hilberê de, ku bi rêjeya kêmbûna avê û elastîka belengaz piştî kişandina avê tê destnîşan kirin; dema ku mîqdara xaçê-girêdanê hindik be, girêdana xaçê ne temam e, û hilberên ku di avê de têne çareser kirin hene, ku ew jî bandorê li rêjeya kişandina avê dike. Dema ku mîqdara xaça girêdanê ji 0,06 g kêmtir be, rêjeya vegirtina avê bi zêdebûna mîqdara xaça girêdanê re zêde dibe, dema ku mîqdara xaça girêdanê ji 0,06 g zêdetir be, rêjeya vegirtina avê kêm dibe. bi mîqdara agent cross-girêdan. Ji ber vê yekê, doseya kargêrê xaçerê ji% 6 ji girseya fîbera pembû ye.

3.3 Bandora mercên etherification li ser hilberê WRV

Şertên ceribandinê ev in: 40% giraniya alkali; volume alkali 20 ml; etanol mutleq 20 ml; dosage agent cross-linking 0,06g; alkalîzasyon 90min.

Ji formula reaksiyona kîmyewî, rêjeya alkali-ether (NaOH: CICH2-COOH) divê 2: 1 be, lê hêjmara rastîn a alkaliya ku tê bikar anîn ji vê rêjeyê mezintir e, ji ber ku pêdivî ye ku di pergala reaksiyonê de hin hûrgelek alkaliya belaş were garantî kirin. , ji ber ku: hin Giraniyek bilindtir a bingeha azad ji bo temamkirina reaksiyona alkalîzasyonê guncan e; divê reaksiyona xaçerê di bin şert û mercên alkaline de were kirin; hin reaksiyonên alî alkali dixwe. Lêbelê, heke mîqdara alkali pir zêde were zêdekirin, dê fîbera alkali bi giranî were xera kirin, û di heman demê de, dê karîgeriya eterîfîkasyonê kêm bibe. Ceribandin nîşan didin ku rêjeya alkali û etherê bi qasî 2,5:1 e.

3.4 Bandora mîqdara solvent

Şertên ceribandinê ev in: 40% giraniya alkali; dosage alkali 20ml; rêjeya alkali-ether 2,5:1; dosage agent cross-linking 0.06g, alkalization 90min.

Etanolê bêhîdro ya helwêst rola belavbûn, homojenkirin û domandina rewşa slury ya pergalê dilîze, ku ji belavkirin û veguheztina germa ku di dema damezrandina seluloza alkali de hatî berdan sûdmend e, û dikare reaksiyona hîdrolîzê ya seluloza alkali kêm bike, bi vî rengî yekreng bidest bixe. cellulose . Lêbelê, heke mîqdara alkolê ya lê zêdekirî pir be, alkali û monochloroacetate sodyûm dê tê de bihele, dê hûrbûna reaktant kêm bibe, rêjeya reaksiyonê dê kêm bibe, û ew ê jî bandorek neyînî li ser girêdana paşîn bike. Dema ku mîqdara etanolê bêkêmasî 20 ml be, nirxa WRV mezin e.

Bi kurtasî, şert û mercên herî guncaw ji bo amadekirina rezbera superabsorbent ji pembûya vegirtinê ya alkalîzekirî û karboksîmetîl seluloza eterîfkirî ya ku bi N, N-methylenebisacrylamide ve hatî xaçkirin ev in: berhevoka alkaliyê 40%, 20 ml av û etanolê bê çareserker, rêjeya alkaliyê bi etherê. 2,5: 1 e, û doseya agenta xaçerê 0,06 g e (6% ji mîqdara lîtreyên pembû).