Synthese a rheologesch Eegeschafte vun Hydroxyethyl Cellulose Ether

An der Präsenz vun engem selbstgemaachte Alkalikatalysator, industriell Hydroxyethyl Cellulose gouf mat N-(2,3-Epoxypropyl) Trimethylammoniumchlorid (GTA) Kationiséierungsreagens reagéiert fir héichsubstituéiert quaternär Ammonium duerch dréchen Method ze preparéieren Salztyp Hydroxyethylcelluloseether (HEC). D'Effekter vum Verhältnis vu GTA zu Hydroxyethylcellulose (HEC), dem Verhältnis vu NaOH bis HEC, d'Reaktiounstemperatur an d'Reaktiounszäit op d'Reaktiounseffizienz goufen ënnersicht mat engem eenheetlechen experimentellen Plang, an déi optimiséiert Prozessbedéngungen goufen duerch Monte kritt. Carlo Simulatioun. An d'Reaktiounseffizienz vum kationesche Etherifikatiounsreagens erreecht 95% duerch experimentell Verifizéierung. Zur selwechter Zäit goufe seng rheologesch Eegeschaften diskutéiert. D'Resultater weisen, datt d'Léisung vunHEC huet d'Charakteristiken vun Net-Newtonian Flëssegkeet gewisen, a seng scheinbar Viskositéit erhéicht mat der Erhéijung vun der Léisungsmassekonzentratioun; an enger bestëmmter Konzentratioun vu Salzléisung, d'scheinbar Viskositéit vunHEC reduzéiert mat der Erhéijung vun der Zousatz Salz Konzentratioun. Ënnert der selwechter Schéier Taux, d'scheinbar Viskositéit vunHEC am CaCl2 Léisungssystem ass méi héich wéi dee vunHEC am NaCl Léisungssystem.

Schlësselwierder:Hydroxyethylcellulose Ether; dréchen Prozess; rheologesch Eegeschaften

Cellulose huet d'Charakteristike vu räiche Quellen, Biodegradabilitéit, Biokompatibilitéit an einfacher Derivatioun, an ass e Fuerschungshotspot a ville Beräicher. Kationesch Cellulose ass ee vun de wichtegste Vertrieder vun Cellulosederivaten. Ënnert de kationesche Polymere fir perséinleche Schutzprodukter registréiert vun CTFA vun der Fragrance Industry Association, ass säi Konsum deen éischten. Et kann wäit an Hoer Conditioner Konditioun Additiven benotzt ginn, softeners, Bueraarbechten shale hydration inhibitors a Blutt Anti-coagulation Agenten an aner Felder.

Am Moment ass d'Virbereedungsmethod vu quaternären Ammoniumkationesche Hydroxyethylcelluloseether eng Léisungsmëttelmethod, déi eng grouss Quantitéit vun deiere organesche Léisungsmëttel erfuerdert, deier, onsécher ass an d'Ëmwelt verschmotzt. Am Verglach mat der Léisungsmëttelmethod huet déi trocken Method déi aussergewéinlech Virdeeler vum einfache Prozess, héich Reaktiounseffizienz a manner Ëmweltverschmotzung. An dësem Pabeier gouf kationesch Celluloseether duerch dréchen Method synthetiséiert a säi rheologescht Verhalen studéiert.

1. Experimentell Deel

1.1 Material a reagents

Hydroxyethylcellulose (HEC Industrieprodukt, seng molekulare Substitutiounsgrad DS ass 1,8 ~ 2,0); Kationiséierungsreagens N-(2,3-Epoxypropyl) Trimethylammoniumchlorid (GTA), aus Epoxychlorid virbereet Propan an Trimethylamin ginn ënner bestëmmte Konditioune selwer gemaach; Self-feieren Alkali Katalysator; Ethanol an Glacial Essig sinn analytesch reng; NaCl, KCl, CaCl2, an AlCl3 si chemesch reng Reagenz.

1.2 Virbereedung vu quaternärer Ammoniumkationesch Cellulose

Füügt 5g Hydroxyethylcellulose an eng entspriechend Betrag vun hausgemaachten Alkali-Katalysator an engem zylindresche Stahlzylinder, deen mat engem Rührer ausgestatt ass, a réieren fir 20 Minutten bei Raumtemperatur; füügt dann eng gewëssen Quantitéit vu GTA derbäi, fuert weider fir 30 Minutten bei Raumtemperatur réieren, a reagéiert bei enger bestëmmter Temperatur an Zäit, e festen Rohprodukt am Wesentlechen baséiert op gouf kritt. De Rohprodukt gëtt an enger Ethanolléisung getäuscht, déi eng entspriechend Betrag vun Essigsäure enthält, gefiltert, gewascht a Vakuum-gedréchent fir quaternär Ammoniumkationesch Cellulose ze kréien.

1.3 Bestëmmung vun der Stickstoffmassfraktioun vu quaternärer Ammonium kationescher Hydroxyethylcellulose

D'Massfraktioun vu Stickstoff an de Proben gouf duerch d'Kjeldahl Method bestëmmt.

2. Experimentell Design an Optimisatioun vun dréchen Synthes Prozess

Déi eenheetlech Designmethod gouf benotzt fir den Experiment ze designen, an d'Effekter vum Verhältnis vu GTA zu Hydroxyethylcellulose (HEC), dem Verhältnis vu NaOH bis HEC, d'Reaktiounstemperatur an d'Reaktiounszäit op d'Reaktiounseffizienz goufen ënnersicht.

3. Fuerschung iwwer rheologesch Eegeschaften

3.1 Afloss vun Konzentratioun an Rotatiounsgeschwindegkeet

Huelen den Effet vun Schéier Taux op d'scheinbar Viskositéit vunHEC bei verschiddene Konzentratioune Ds = 0,11 als Beispill, kann et gesi ginn datt wann d'Scherraten graduell vun 0,05 op 0,5 s-1 eropgeet, d'scheinbar Viskositéit vunHEC D'Léisung geet erof, besonnesch bei 0,05 ~ 0,5s-1 scheinbar Viskositéit ass staark vun 160MPa erofgaang·s zu 40 MPa·s, Schéier thinning, beweist, datt deHEC wässerlech Léisung huet net-Newtonian rheologesch Eegeschafte gewisen. Den Effekt vum ugewandten Schéierstress ass d'Interaktiounskraaft tëscht de Partikele vun der verspreeter Phase ze reduzéieren. Ënner bestëmmte Konditiounen, wat méi grouss d'Kraaft ass, dest méi grouss ass d'scheinbar Viskositéit.

Et kann och aus der scheinbar Viskositéit vun 3% a 4% gesi ginnHEC wässerlech Léisungen datt d'Masskonzentratioun respektiv 3% a 4% bei verschiddene Schéierraten ass. Déi scheinbar Viskositéit vun der Léisung weist datt seng Viskositéit erhéijen Fäegkeet mat der Konzentratioun eropgeet. De Grond ass datt wann d'Konzentratioun am Léisungssystem eropgeet, de géigesäitege Repulsioun tëscht de Moleküle vun der Haaptkette vunHEC an tëscht de molekulare Ketten erop, an déi scheinbar Viskositéit erhéicht.

3.2 Effet vu verschiddene Konzentratioune vun dobäi Salz

D'Konzentratioun vunHEC war op 3% fixéiert, an den Effet vum Zousatz vum Salz NaCl op d'Viskositéitseigenschaften vun der Léisung gouf bei verschiddene Schéierraten ënnersicht.

Et kann aus de Resultater gesi ginn datt d'scheinbar Viskositéit mat der Erhéijung vun der addéierter Salzkonzentratioun erofgeet, wat evident Polyelektrolyt-Phänomen weist. Dëst ass well en Deel vum Na+ an der Salzléisung un den Anion vun der gebonnen assHEC Säit Kette. Wat méi grouss d'Konzentratioun vun der Salzléisung ass, dest méi grouss ass de Grad vun der Neutraliséierung oder der Schirmung vum Polyion duerch de Konterion, an d'Reduktioun vun der elektrostatescher Oflehnung, wat zu enger Ofsenkung vun der Ladungsdicht vum Polyion resultéiert. , d'Polymerkette schrumpft a krullt, an déi scheinbar Konzentratioun fällt.

3.3 Effet vun verschidden dobäi Salzer op

Et kann aus dem Afloss vun zwee verschiddene addéierte Salze gesi ginn, Nacl a CaCl2, op d'scheinbar Viskositéit vumHEC Léisung datt d'scheinbar Viskositéit mat der Zousatz vum addéierte Salz erofgeet, a bei der selwechter Schéierrate, d'scheinbar Viskositéit vumHEC Léisung am CaCl2 Léisungssystem D'scheinbar Viskositéit ass wesentlech méi héich wéi déi vunHEC Léisung am NaCl Léisungssystem. De Grond ass datt Kalziumsalz en zweewäertegt Ion ass, an et ass méi einfach un de Cl- vun der Polyelektrolyt Säitkette ze binden. D'Kombinatioun vun der quaternärer Ammoniumgrupp opHEC mat Cl- gëtt reduzéiert, an d'Schirmung ass manner, an d'Laaschtdicht vun der Polymerkette ass méi héich, wat resultéiert datt d'elektrostatesch Oflehnung op der Polymerkette méi grouss ass, an d'Polymerkette gëtt gestreckt, sou datt d'scheinbar Viskositéit méi héich ass.

4. Conclusioun

Dréche Virbereedung vun héich ersat kationesche Cellulose ass eng ideal Virbereedungsmethod mat einfacher Operatioun, héicher Reaktiounseffizienz, a manner Verschmotzung, a kann en héije Energieverbrauch, Ëmweltverschmotzung an Toxizitéit vermeiden duerch d'Benotzung vu Léisungsmëttelen.

D'Léisung vu kationesche Celluloseether stellt d'Charakteristiken vun net-Newtonesche Flëssegkeeten an huet d'Charakteristike vun der Schéierdënnung; wéi d'Léisungsmass Konzentratioun eropgeet, erhéicht seng scheinbar Viskositéit; an enger bestëmmter Konzentratioun vu Salzléisung,HEC scheinbar Viskositéit erhéicht mat Erhéijung an Ofsenkung. Ënnert der selwechter Schéier Taux, d'scheinbar Viskositéit vunHEC am CaCl2 Léisungssystem ass méi héich wéi dee vunHEC am NaCl Léisungssystem.