Гидроксиэтил целлюлоза эфиринин синтези жана реологиялык касиеттери

Өзүнөн жасалган щелочтук катализатордун катышуусунда өндүрүштүк гидроксиэтил целлюлоза N-(2,3-эпоксипропил)триметиламмоний хлориди (ГТА) катиондоштуруучу реагент менен реакцияга кирдиHEC). ГТАнын гидроксиэтил целлюлозага (ГЭК) катышынын, NaOH менен HEC катышынын, реакциянын температурасына жана реакция убактысынын реакциянын эффективдүүлүгүнө тийгизген таасири бирдиктүү эксперименталдык план менен изилденип, Монте аркылуу оптималдаштырылган процесс шарттары алынган. Карло симуляциясы. Ал эми катиондук эфирдик реагенттин реакция эффективдүүлүгү эксперименталдык текшерүү аркылуу 95%ке жетет. Ошону менен бирге анын реологиялык касиеттери талкууланды. Натый-жалар чечкендигин керсеттуHEC Ньютондук эмес суюктуктун мүнөздөмөлөрүн көрсөттү жана анын көрүнүүчү илешкектүүлүгү эритме массасынын концентрациясынын жогорулашы менен жогорулады; туз эритмесинин белгилүү бир концентрациясында, көрүнөө илешкектүүлүгүHEC кошулган туздун концентрациясынын жогорулашы менен төмөндөгөн. Ошол эле жылышуу ылдамдыгы астында, көрүнгөн илешкектүүлүгүHEC CaCl2 эритмеси системасындагыдан жогоруHEC NaCl эритмеси системасында.

Негизги сөздөр:Гидроксиэтилцеллюлоза эфири; кургак процесс; реологиялык касиеттери

Целлюлоза бай булактардын, биоажыралуучулуктун, биологиялык шайкештиктин жана жеңил дерватизациянын өзгөчөлүктөрүнө ээ жана көптөгөн тармактарда изилдөө очогу болуп саналат. Катиондук целлюлоза - целлюлоза туундуларынын эң маанилүү өкүлдөрүнүн бири. Жыпар жыттуу өнөр жай ассоциациясынын CTFA тарабынан катталган жеке коргонуу каражаттары үчүн катиондук полимерлердин арасында аны керектөө биринчи орунда турат. Бул чач кондиционерди кондициялоочу кошумчаларда, жумшарткычтарда, бургулоочу сланец гидратациясынын ингибиторлорунда жана кандын уюшуна каршы агенттерде жана башка тармактарда кеңири колдонулушу мүмкүн.

Азыркы учурда төртүнчү аммоний катиондук гидроксиэтил целлюлоза эфирин даярдоо ыкмасы эриткич ыкмасы болуп саналат, ал көп сандагы кымбат баалуу органикалык эриткичтерди талап кылат, кымбат, кооптуу жана айлана-чөйрөнү булгайт. эриткич ыкмасы менен салыштырганда, кургак ыкма жөнөкөй жараяндын көрүнүктүү артыкчылыктарга ээ, жогорку реакция натыйжалуулугун, жана азыраак айлана-чөйрөнүн булганышы. Бул эмгекте катиондук целлюлоза эфири кургак ыкма менен синтезделген жана анын реологиялык жүрүм-туруму изилденген.

1. Эксперименталдык бөлүгү

1.1 Материалдар жана реагенттер

Гидроксиэтил целлюлоза (HEC өнөр жай продуктусу, анын молекулярдык алмаштыруу даражасы DS 1,8~2,0); катиондоштуруучу реагент N-(2,3-эпоксипропил)триметиламмоний хлориди (ГТА), эпоксихлоридден даярдалган Пропан жана триметиламин белгилүү бир шарттарда өз алдынча жасалат; өз алдынча жасалган щелочтук катализатор; этанол жана гляциалдык уксус кислотасы аналитикалык жактан таза; NaCl, KCl, CaCl2 жана AlCl3 химиялык таза реагенттер.

1.2 төртүнчү аммоний катиондук целлюлозаны алуу

5г гидроксиэтил целлюлозасын жана тиешелүү өлчөмдө колго жасалган щелоч катализаторун аралаштыргыч менен жабдылган цилиндр түрүндөгү болот цилиндрге кошуп, бөлмө температурасында 20 мүнөт аралаштырыңыз; андан кийин белгилүү бир өлчөмдөгү GTA кошуп, бөлмө температурасында 30 мүнөт аралаштырууну улантыңыз жана белгилүү бир температурада жана убакытта реакцияга кириңиз, негизинен катуу чийки продукт алынды. Чийки продукт уксус кислотасынын тиешелүү өлчөмүн камтыган этанол эритмесинде малынган, чыпкаланган, жууган жана вакуумда кургатылган төртүнчүлүк аммоний катиондук целлюлоза порошок алуу үчүн.

1.3 Төртүнчү аммоний катиондук гидроксиэтил целлюлозасынын азоттук масса үлүшүн аныктоо

Үлгүлөрдөгү азоттун массалык үлүшү Кьельдал ыкмасы менен аныкталган.

2. Кургак синтез процессин эксперименталдык долбоорлоо жана оптималдаштыруу

Экспериментти долбоорлоодо бирдиктүү долбоорлоо ыкмасы колдонулуп, ГТАнын гидроксиэтил целлюлозага (ГЦК) катышынын, NaOH менен HEC катышынын, реакциянын температурасына жана реакция убактысынын реакциянын эффективдүүлүгүнө тийгизген таасири изилденген.

3. Реологиялык касиеттери боюнча изилдөө

3.1 Концентрациянын жана айлануу ылдамдыгынын таасири

Көрүнүп турган илешкектүүлүгүнө жылыш ылдамдыгынын таасирин алууHEC Мисал катары ар кандай концентрацияларда Ds=0,11, жылуу ылдамдыгы акырындык менен 0,05тен 0,5 с-1ге чейин көбөйгөн сайын, көрүнүүчү илешкектүүлүгүн көрүүгө болот.HEC эритме азаят, айрыкча 0,05 ~ 0,5с-1 айкын илешкектүүлүгү 160МПадан кескин төмөндөйт·с 40 МПа чейин·с, кыркып суюлтуу, экенин көрсөтүп туратHEC суудагы эритме Ньютондук эмес реологиялык касиеттерди көрсөткөн. Колдонулган жылышуу стрессинин таасири дисперстик фазанын бөлүкчөлөрүнүн ортосундагы өз ара аракеттенүү күчүн азайтуу болуп саналат. Белгилүү шарттарда, күч канчалык чоң болсо, көрүнүүчү илешкектүүлүк ошончолук чоң болот.

Аны 3% жана 4% көрүнгөн илешкектүүлүктөн да көрүүгө болот.HEC суу эритмелери массасынын концентрациясы тиешелүүлүгүнө жараша 3% жана 4% ар кандай жылышуу ылдамдыгында. Эритменин көрүнгөн илешкектүүлүгү анын илешкектүүлүгүн жогорулатуу жөндөмдүүлүгү концентрацияга жараша жогорулай тургандыгын көрсөтөт. Себеби, эритмелер системасында концентрация көбөйгөн сайын, негизги чынжырдын молекулаларынын ортосундагы өз ара түртүү.HEC жана молекулярдык чынжырлардын ортосунда көбөйүп, көрүнгөн илешкектүүлүк жогорулайт.

3.2 Кошулган туздун ар кандай концентрациясынын таасири

концентрациясыHEC 3% белгиленген, ал эми туздун NaCl кошуунун эритменин илешкектүүлүк касиетине тийгизген таасири ар кандай жылышуу ылдамдыктарында изилденген.

Алынган натыйжалардан көрүнүп тургандай, кошулган туздун концентрациясынын көбөйүшү менен көрүнүктүү илешкектүүлүк азайып, ачык полиэлектролит кубулушун көрсөтөт. Себеби туз эритмесиндеги Na+ бир бөлүгү анион менен байланышканHEC каптал чынжыр. Туз эритмесинин концентрациясы канчалык көп болсо, каршы ион менен полииондун нейтралдашуусу же экрандалышы ошончолук чоң болот жана электростатикалык түртүү азаят, натыйжада полииондун зарядынын тыгыздыгы азаят. , полимер чынжыры кичирейет жана бүгө баштайт, ал эми көрүнгөн концентрация азаят.

3.3 Ар кандай кошулган туздардын таасири

Бул эки түрдүү кошулган туздардын, Nacl жана CaCl2дин көрүнүүчү илешкектүүлүгүнө таасиринен көрүүгө болот.HEC кошулган туздун кошулушу менен көрүнүүчү илешкектүүлүк азаят жана ошол эле жылышуу ылдамдыгы менен көрүнүүчү илешкектүүлүкHEC CaCl2 эритмеси системасындагы эритме Көрүнүп турган илешкектүүлүк ага караганда кыйла жогоруHEC NaCl эритмелер системасындагы эритме. Себеби, кальций тузу эки валенттүү ион болуп саналат жана полиэлектролит каптал чынжырынын Cl- менен байланышы оңой. боюнча төртүнчү аммоний тобунун айкалышыHEC менен Cl- азаят, ал эми экрандашуу азыраак жана полимер чынжырынын зарядынын тыгыздыгы жогору, натыйжада полимер чынжырындагы электростатикалык түртүү чоңураак жана полимер чынжыры чоюлат, ошондуктан көрүнүп турган илешкектүүлүк жогору болот.

4. Корутунду

Жогорку алмаштырылган катиондук целлюлозаны кургак даярдоо жөнөкөй операция, реакциянын эффективдүүлүгү жана азыраак булганышы менен идеалдуу даярдоо ыкмасы болуп саналат жана жогорку энергия керектөөдөн, айлана-чөйрөнүн булгануусунан жана эриткичтерди колдонуудан келип чыккан уулуулуктун алдын алат.

Катиондук целлюлоза эфиринин эритмеси Ньютондук эмес суюктуктун мүнөздөмөлөрүн берет жана кесүү суюлтуу өзгөчөлүктөрүнө ээ; эритменин массасынын концентрациясы жогорулаган сайын анын көрүнөө илешкектүүлүгү жогорулайт; туз эритмесинин белгилүү бир концентрациясында,HEC көрүнүктүү илешкектүүлүгү көбөйүү жана азаюу менен көбөйөт. Ошол эле жылышуу ылдамдыгы астында, көрүнгөн илешкектүүлүгүHEC CaCl2 эритмеси системасындагыдан жогоруHEC NaCl эритмеси системасында.