Орунбасарлардын жана молекулярдык салмактын иондук эмес целлюлоза эфиринин беттик касиеттерине тийгизген таасири

Уошберндин импрегнация теориясына (Пенетрация теориясы) жана ван Осс-Гуд-Чоудхуринин комбинация теориясына (Комбинация теориясы) жана мамычалык фитилик технологиясын колдонууга (Column Wicking Technique) ылайык, метил целлюлозасы сыяктуу бир нече иондук эмес целлюлоза эфирлери. целлюлоза, гидроксипропил целлюлоза жана гидроксипропил метилцеллюлоза сыналды. Бул целлюлоза эфирлеринин ар кандай орунбасарлары, алмаштыруу даражалары жана молекулярдык салмагына байланыштуу, алардын беттик энергиялары жана алардын компоненттери бир кыйла айырмаланат. Маалыматтар көрсөткөндөй, иондук эмес целлюлоза эфиринин Льюис негизи Льюис кислотасынан чоң, ал эми беттик бош энергиянын негизги компоненти Лифшиц-ван дер Ваальс күчү болуп саналат. Гидроксипропилдин беттик энергиясы жана анын курамы гидроксиметилдикинен чоң. Ошол эле алмаштыруучу жана алмаштыруу даражасы шартында гидроксипропил целлюлозанын беттик бош энергиясы молекулярдык массага пропорционалдуу; ал эми гидроксипропил метилцеллюлозанын беттик бош энергиясы алмаштыруу даражасына пропорционалдуу жана молекулярдык массага тескери пропорционал. Эксперимент ошондой эле иондук эмес целлюлоза эфириндеги алмаштыруучу гидроксипропил жана гидроксипропилметилдин беттик энергиясы целлюлозанын беттик энергиясынан чоң болуп көрүнөрүн жана эксперимент текшерилген целлюлозанын беттик энергиясы жана анын курамын далилдейт. адабият менен шайкеш келет.

Негизги сөздөр: иондук эмес целлюлоза эфирлери; алмаштыруучулар жана алмаштыруу даражалары; молекулярдык салмагы; беттик касиеттери; пиллинг технологиясы

Целлюлоза эфири – целлюлозанын туундуларынын чоң категориясы, алар эфирди алмаштыруучуларынын химиялык түзүлүшү боюнча аниондук, катиондук жана иондук эмес эфирлерге бөлүнөт. Целлюлоза эфири да полимердик химияда изилденген жана өндүрүлгөн эң алгачкы продукциялардын бири болуп саналат. Буга чейин целлюлоза эфири медицинада, гигиенада, косметикада жана тамак-аш өнөр жайында кеңири колдонулуп келет.

Гидроксиметилцеллюлоза, гидроксипропилцеллюлоза жана гидроксипропилметилцеллюлоза сыяктуу целлюлоза эфирлери өнөр жайлык жол менен өндүрүлгөн жана алардын көптөгөн касиеттери изилденгени менен, алардын беттик энергиясы, кислоталуу Алкали-реактивдүү касиеттери ушул убакка чейин билдирилген эмес. Бул буюмдардын көбү суюк чөйрөдө колдонулгандыктан жана беттик мүнөздөмөлөрү, айрыкча кислота-база реакциясынын мүнөздөмөлөрү аларды колдонууга таасир этиши мүмкүн, ошондуктан бул коммерциялык целлюлоза эфиринин беттик химиялык мүнөздөмөлөрүн изилдөө жана түшүнүү абдан зарыл.

Целлюлоза туундуларынын үлгүлөрү даярдоо шарттарынын өзгөрүшүнө жараша өзгөрүү абдан оңой экендигин эске алып, бул эмгекте алардын беттик энергиясын мүнөздөш үчүн үлгү катары коммерциялык продуктылар колдонулат жана анын негизинде мындай азыктардын орунбасарларынын жана молекулалык салмагынын бетине тийгизген таасири колдонулат. касиеттери изилденет.

1. Эксперименталдык бөлүгү

1.1 Чийки заттар

Экспериментте колдонулган иондук эмес целлюлоза эфири продуктусу болуп саналатKIMA CHEMICAL CO.,LTD,. Үлгүлөр сыноодон мурун эч кандай дарылоого дуушар болгон эмес.

Целлюлоза туундулары целлюлозадан жасалганын эске алсак, эки түзүлүш жакын жана целлюлозанын беттик касиеттери адабияттарда айтылган, ошондуктан бул кагаз стандарттуу үлгү катары целлюлозаны колдонот. Колдонулган целлюлоза үлгүсү C8002 коддуу аталышы менен сатылып алынганКИМА, CN. Сыноо учурунда үлгү эч кандай дарылоого дуушар болгон эмес.

Экспериментте колдонулган реагенттер: этан, дииодометан, деионизацияланган суу, формамид, толуол, хлороформ. Коммерциялык жактан жеткиликтүү суудан башка бардык суюктуктар аналитикалык жактан таза азыктар болгон.

1.2 Эксперименттик метод

Бул экспериментте мамычаны сүзүү ыкмасы кабыл алынып, ички диаметри 3 мм болгон стандарттуу пипеткадан бир кесим (болжол менен 10 см) мамычанын түтүгү катары кесилген. Ар бир жолу колонна түтүкчөсүнө 200 мг порошок үлгүсүн салыңыз, андан кийин аны тегиз кылуу үчүн чайкаңыз жана суюктук өзүнөн-өзү адсорбцияланышы үчүн ички диаметри болжол менен 3 см болгон айнек идиштин түбүнө вертикалдуу жайгаштырыңыз. Текшере турган суюктуктун 1 мл өлчөп, аны айнек идишке салып, бир эле убакта сууга чөмүлүү убактысын t жана X чөмүлүү аралыгын жазыңыз. Бардык эксперименттер бөлмө температурасында жүргүзүлдү (25±1°C). Ар бир маалымат үч кайталанма эксперименттин орточо болуп саналат.

1.3 Эксперименттик маалыматтарды эсептөө

Порошок материалдардын беттик энергиясын текшерүү үчүн колонканы сүзүү техникасын колдонуунун теориялык негизи Уошберндин импрегнация теңдемеси болуп саналат (Washburn penetration equation).

1.3.1 Өлчөнгөн үлгүнүн капиллярдык эффективдүү радиусун аныктоо

Washburn чөмүлүү формуласын колдонууда толук нымдуулукка жетүү шарты cos=1 болуп саналат. Бул толугу менен нымдуу абалга жетүү үчүн катуу затка чөмүлүү үчүн суюктук тандалганда, биз Уошберндин чөмүлүү формуласынын өзгөчө учуруна ылайык чөмүлүү аралыкты жана убакытты сынап, өлчөнгөн үлгүнүн капиллярдык эффективдүү радиусун Reff эсептей алабыз дегенди билдирет.

1.3.2 Ченилген үлгү үчүн Lifshitz-van der Waals күчүн эсептөө

Ван Осс-Чодхури-Гуддун айкалыштыруу эрежелери боюнча суюктуктар менен катуу заттардын ортосундагы реакциялардын байланышы.

1.3.3 Өлчөнгөн үлгүлөрдүн Льюис кислота-базалык күчүн эсептөө

Жалпысынан катуу заттардын кислота-негиздик касиеттери суу жана формамид менен сиңирилген маалыматтардан бааланат. Бирок бул макалада биз целлюлозаны өлчөө үчүн бул жуп полярдык суюктуктарды колдонууда эч кандай көйгөй жок экенин таптык, бирок целлюлоза эфирин сынаганда, анткени целлюлоза эфирине суунун/формамидин полярдык эритме системасынын чөмүлүү бийиктиги өтө төмөн. , убакыт жаздыруу абдан кыйынга турат. Ошондуктан, Чибовск тарабынан киргизилген толуол/хлороформ эритмеси системасы тандалып алынган. Чибовскийдин айтымында, толуол/хлороформ полярдык эритме системасы да вариант болуп саналат. Себеби бул эки суюктуктун өзгөчө кычкылдыгы жана щелочтуулугу бар, мисалы, толуолдун Льюис кычкылдуулугу жок, хлороформдун Льюис щелочтуулугу жок. Толуол/хлороформ эритмеси системасы тарабынан алынган маалыматтарды суунун/формамидин сунушталган полярдык эритмеси системасына жакындатуу үчүн, биз бул эки полярдуу суюк системаны бир эле учурда целлюлозаны сынап көрүү үчүн колдонобуз, андан кийин тиешелүү кеңейүү же жыйрылуу коэффициенттерин алабыз. колдонуудан мурун Целлюлоза эфирин толуол/хлороформ менен импрегнациялоодон алынган маалыматтар суу/формамид системасы үчүн алынган корутундуга жакын. Целлюлоза эфирлери целлюлозадан алынгандыктан жана экөөнүн ортосунда абдан окшош түзүлүш бар болгондуктан, бул баалоо ыкмасы туура болушу мүмкүн.

1.3.4 Жалпы беттик бош энергияны эсептөө

2. Жыйынтыктар жана талкуу

2.1 Целлюлоза стандарты

Целлюлозанын стандарттык үлгүлөрү боюнча биздин тесттин натыйжалары бул маалыматтар адабиятта айтылгандар менен жакшы дал келгендигин аныктагандыктан, целлюлоза эфирлери боюнча тесттин натыйжалары да каралышы керек деп ишенүү негиздүү.

2.2 Целлюлоза эфирин сыноо жана талкуулоонун натыйжалары

Целлюлоза эфирин сынап көрүү учурунда суу менен формамиддин чөмүлүү бийиктиги өтө төмөн болгондуктан чөмүлүү аралыкты жана убакытты эсепке алуу өтө кыйын. Ошондуктан, бул эмгек альтернативдик чечим катары толуол/хлороформ эритмеси системасын тандап алып, целлюлозадагы суу/формамиди жана толуол/хлороформду сыноонун натыйжаларына жана эки эритме системасынын ортосундагы пропорционалдык байланыштын негизинде целлюлоза эфиринин Льюис кычкылдуулугун баалаган. жана щелочтук күч.

Стандарттык үлгү катары целлюлозаны алып, целлюлоза эфирлеринин кислота-негиздик мүнөздөмөлөрүнүн сериясы келтирилген. Целлюлоза эфирин толуол/хлороформ менен импрегнациялоонун натыйжасы түздөн-түз текшерилгендиктен, бул ынандырарлык.

Бул алмаштыргычтардын түрү жана молекулярдык салмагы целлюлоза эфиринин кислота-негиздик касиеттерине, ал эми эки алмаштыргычтын, гидроксипропил менен гидроксипропилметилдин ортосундагы целлюлоза эфиринин кислота-негиздик касиетине жана молекулярдык салмагына толугу менен карама-каршы келген мамилени билдирет. Бирок бул депутаттардын аралаш орунбасарлары болгонуна да байланыштуу болушу мүмкүн.

MO43 жана K8913 алмаштыруучулары ар түрдүү жана бирдей молекулярдык салмакка ээ болгондуктан, мисалы, биринчинин орун басары гидроксиметил жана экинчисинин орун басары гидроксипропил, бирок экөөнүн тең молекулярдык салмагы 100 000, ошондуктан бул ошондой эле бирдей молекулярдык массадагы предложение Шарттарда гидроксиметил тобунун S+ жана S-дары гидроксипропил тобунан кичине болушу мүмкүн. Бирок алмаштыруу даражасы да мүмкүн, анткени K8913 алмаштыруу даражасы болжол менен 3,00, ал эми MO43 1,90 гана.

K8913 жана K9113 алмаштыруу даражасы жана орунбасарлары бирдей, бирок молекулалык салмагы гана башка болгондуктан, экөөнүн ортосундагы салыштыруу гидроксипропил целлюлозанын S+ молекулалык массасынын көбөйүшү менен азаятын, ал эми S- тескерисинче көбөйөрүн көрсөтөт. .

Бардык целлюлоза эфирлеринин жана алардын компоненттеринин беттик энергиясынын тестирлөө жыйынтыктарынын корутундусунан, ал целлюлоза же целлюлоза эфири болобу, алардын беттик энергиясынын негизги компоненти Лифшиц-ван дер-Ваальс күчү экенин көрүүгө болот, болжол менен 98% ~ 99%. Андан тышкары, бул иондук эмес целлюлоза эфирлеринин (MO43тен башкасы) Лифшиц-ван дер Ваальс күчтөрү да целлюлозаныкынан көбүрөөк, бул целлюлозанын этерификация процесси да Лифшиц-ван дер Ваальс күчтөрүн жогорулатуу процесси экендигин көрсөтүп турат. Жана бул жогорулаштар целлюлоза эфиринин беттик энергиясынын целлюлозага караганда көбүрөөк болушуна алып келет. Бул көрүнүш абдан кызыктуу, анткени бул целлюлоза эфирлери беттик активдүү заттарды өндүрүүдө кеңири колдонулат. Бирок маалыматтар бул экспериментте сыналган эталондук стандарт үлгүсү жөнүндө маалыматтар адабиятта айтылган мааниге өтө шайкеш келгени үчүн гана эмес, эталондук стандарт үлгүсү жөнүндө маалыматтар адабиятта берилген мааниге өтө шайкеш келгени үчүн гана эмес, көңүл бурууга татыктуу. Мисал: бардык бул целлюлоза Эфирлердин SABы целлюлозага караганда кыйла кичине жана бул алардын өтө чоң Льюис негиздерине байланыштуу. Ошол эле алмаштыруучу жана алмаштыруу даражасы шартында гидроксипропил целлюлозанын беттик бош энергиясы молекулярдык массага пропорционалдуу; ал эми гидроксипропил метилцеллюлозанын беттик бош энергиясы алмаштыруу даражасына пропорционалдуу жана молекулярдык массага тескери пропорционал.

Кошумчалай кетсек, целлюлоза эфирлери целлюлозага караганда SLW чоңураак болгондуктан, биз алардын дисперстүүлүгү целлюлозага караганда жакшыраак экенин билебиз, андыктан иондук эмес целлюлоза эфирлерин түзгөн SLWдин негизги компоненти Лондон күчү болушу керек деп алдын ала кароого болот.

3. Корутунду

Изилдөөлөр көрсөткөндөй, иондук эмес целлюлоза эфиринин беттик энергиясына жана курамына алмаштыруучу түрү, алмаштыруу даражасы жана молекулалык салмагы чоң таасир этет. Жана бул таасир төмөнкү мыйзам ченемдүүлүккө ээ көрүнөт:

(1) иондук эмес целлюлоза эфиринин S+ S-дан кичине.

(2) Ноиондук целлюлоза эфиринин беттик энергиясында Лифшиц-ван дер Ваальс күчү басымдуулук кылат.

(3) Молекулярдык масса жана орунбасарлар иондук эмес целлюлоза эфирлеринин беттик энергиясына таасир этет, бирок ал негизинен алмаштыруучулардын түрүнө жараша болот.

(4) Ошол эле алмаштыруучу жана алмаштыруу даражасынын шартында гидроксипропил целлюлозанын беттик бош энергиясы молекулалык массага пропорционалдуу; ал эми гидроксипропил метилцеллюлозанын беттик бош энергиясы алмаштыруу даражасына пропорционалдуу жана молекулярдык массага тескери пропорционал.

(5) Целлюлозанын этерификация процесси Лифшиц-ван дер Ваальс күчү көбөйгөн процесс, ошондой эле Льюис кислотасы азайып, Льюис щелочтуулугу жогорулаган процесс.