Ефектите на супституентите и молекуларната тежина врз површинските својства на нејонскиот целулозен етер

Според теоријата на импрегнација на Вашбурн (Теорија на пенетрација) и теоријата на комбинирање на ван Ос-Гуд-Чаудхури (Теорија на комбинирање) и примената на технологијата на колонообразен фитил (Техника за фитил на колона), неколку нејонски целулозни етери, како што е метил целулозата Површинските својства на Беа тестирани целулоза, хидроксипропил целулоза и хидроксипропил метилцелулоза. Поради различните супституенти, степените на супституција и молекуларните тежини на овие целулозни етери, нивните површински енергии и нивните компоненти се значително различни. Податоците покажуваат дека Луисовата база на нејонскиот целулзен етер е поголема од Луисовата киселина, а главната компонента на површинската слободна енергија е силата Лифшиц-ван дер Валс. Површинската енергија на хидроксипропилот и неговиот состав се поголеми од онаа на хидроксиметил. Под премисата на истиот супституент и степен на супституција, површинската слободна енергија на хидроксипропил целулоза е пропорционална на молекуларната тежина; додека површинската слободна енергија на хидроксипропил метилцелулозата е пропорционална со степенот на супституција и обратно пропорционална на молекуларната тежина. Експериментот, исто така, покажа дека површинската енергија на супституентот хидроксипропил и хидроксипропилметил во нејонскиот целулзен етер се чини дека е поголема од површинската енергија на целулозата, а експериментот докажува дека површинската енергија на тестираната целулоза и нејзиниот состав Податоците се во согласност со литературата.

Клучни зборови: нејонски целулозни етери; супституенти и степени на супституција; молекуларна тежина; својства на површината; фитил технологија

Целулозниот етер е голема категорија на деривати на целулоза, кои можат да се поделат на анјонски, катјонски и нејонски етери според хемиската структура на нивните етерски супституенти. Целулозниот етер е исто така еден од најраните производи истражувани и произведени во полимерната хемија. Досега, целулозниот етер е широко користен во медицината, хигиената, козметиката и прехранбената индустрија.

Иако целулозните етери, како што се хидроксиметилцелулозата, хидроксипропилцелулозата и хидроксипропилметилцелулозата, се произведени индустриски и многу од нивните својства се проучувани, нивната површинска енергија, киселински алкално-реактивни својства не се пријавени досега. Бидејќи повеќето од овие производи се користат во течна средина, а карактеристиките на површината, особено карактеристиките на киселинско-базната реакција, веројатно ќе влијаат на нивната употреба, многу е неопходно да се проучат и да се разберат површинските хемиски карактеристики на овој комерцијален целулозен етер.

Имајќи предвид дека примероците од деривати на целулоза многу лесно се менуваат со промената на условите за подготовка, овој труд користи комерцијални производи како примероци за да ја карактеризира нивната површинска енергија, а врз основа на ова, влијанието на супституентите и молекуларните тежини на таквите производи на површината. се проучуваат својствата.

1. Експериментален дел

1.1 Суровини

Нејонскиот целулзен етер користен во експериментот е производ наKIMA CHEMICAL CO.,LTD,. Примероците не биле подложени на никаков третман пред тестирањето.

Имајќи предвид дека дериватите на целулоза се направени од целулоза, двете структури се блиски, а површинските својства на целулозата се пријавени во литературата, така што овој труд ја користи целулозата како стандарден примерок. Употребениот примерок од целулоза беше со кодно име C8002 и беше купен одКИМА, CN. Примерокот не беше подложен на никаков третман за време на тестот.

Реагенсите кои се користат во експериментот се: етан, дијодометан, дејонизирана вода, формамид, толуен, хлороформ. Сите течности беа аналитички чисти производи освен водата која беше комерцијално достапна.

1.2 Експериментален метод

Во овој експеримент, беше усвоена техниката на фитилирање на столбот и беше исечен дел (околу 10 cm) од стандардна пипета со внатрешен дијаметар од 3 mm како цевка на колоната. Секој пат ставете 200 mg примерок во прав во колоната цевка, а потоа протресете ја за да се изедначи и ставете ја вертикално на дното на стаклениот сад со внатрешен дијаметар од околу 3 cm, за да може течноста спонтано да се адсорбира. Измерете 1 mL од течноста што треба да се тестира и ставете ја во стаклен сад и запишете го времето на потопување t и растојанието на потопување X во исто време. Сите експерименти беа изведени на собна температура (25±1°В). Секој податок е просек од три повторувачки експерименти.

1.3 Пресметка на експериментални податоци

Теоретската основа за примена на техниката на фитилирање на столбови за тестирање на површинската енергија на материјалите во прав е равенката за импрегнација на Washburn (равенка за пенетрација на Washburn).

1.3.1 Определување на капиларниот ефективен радиус Reff на измерената мостра

При примена на формулата за потопување Washburn, услов за постигнување целосно навлажнување е cos=1. Ова значи дека кога течноста е избрана да се потопува во цврста состојба за да се постигне целосно влажна состојба, можеме да го пресметаме капиларниот ефективен радиус Reff на измерениот примерок со тестирање на растојанието и времето на потопување според посебен случај на формулата за потопување Washburn.

1.3.2 Пресметка на силата на Лифшиц-ван дер Валс за измерената мостра

Според правилата за комбинирање на Van Oss-Chaudhury-Good, односот помеѓу реакциите помеѓу течностите и цврстите материи.

1.3.3 Пресметка на Луис киселинско-базната сила на измерените примероци

Генерално, киселинско-базните својства на цврстите материи се проценуваат од податоците импрегнирани со вода и формамид. Но, во оваа статија, откривме дека нема проблем кога се користи овој пар поларни течности за мерење на целулоза, туку во тестот на целулозниот етер, бидејќи висината на потопување на системот за поларни раствори вода/формамид во целулозниот етер е премногу ниска. , што го отежнува снимањето на времето. Затоа, беше избран системот за раствор на толуен/хлороформ воведен од Чибовски. Според Чибовски, опција е и систем на поларен раствор на толуен/хлороформ. Тоа е затоа што овие две течности имаат многу посебна киселост и алкалност, на пример, толуенот нема Луисова киселост, а хлороформот нема Луисова алкалност. Со цел да се доближат податоците добиени од системот на раствор од толуен/хлороформ до препорачаниот систем за поларни раствори на вода/формамид, ние ги користиме овие два поларни течни системи за тестирање на целулоза во исто време, а потоа ги добиваме соодветните коефициенти на експанзија или контракција. пред примена Податоците добиени со импрегнирање на целулозниот етер со толуен/хлороформ се блиски до заклучоците добиени за системот вода/формамид. Бидејќи целулозните етери се добиени од целулоза и постои многу слична структура помеѓу двете, овој метод на проценка може да биде валиден.

1.3.4 Пресметка на вкупната површинска слободна енергија

2. Резултати и дискусија

2.1 Стандард за целулоза

Бидејќи нашите резултати од тестот на целулозните стандардни примероци открија дека овие податоци се во добра согласност со оние пријавени во литературата, разумно е да се верува дека треба да се земат предвид и резултатите од тестот на целулозните етери.

2.2 Резултати од тестот и дискусија за целулозниот етер

За време на тестот на целулозниот етер, многу е тешко да се запише растојанието и времето на потопување поради многу малата висина на потопување на водата и формамидот. Затоа, овој труд го избира системот за раствор на толуен/хлороформ како алтернативно решение и ја проценува киселоста на Луис на целулозниот етер врз основа на резултатите од тестот на вода/формамид и толуен/хлороформ на целулоза и пропорционалниот однос помеѓу двата системи на раствори. и алкална моќност.

Земајќи ја целулозата како стандарден примерок, дадени се низа киселинско-базни карактеристики на целулозните етери. Бидејќи резултатот од импрегнирање на целулозниот етер со толуен/хлороформ е директно тестиран, тој е убедлив.

Ова значи дека видот и молекуларната тежина на супституентите влијаат на киселинско-базните својства на целулозниот етер, а односот помеѓу двата супституенти, хидроксипропил и хидроксипропилметил, врз киселинско-базните својства на целулозниот етер и молекуларната тежина сосема спротивно. Но, тоа може да биде поврзано и со фактот дека пратениците се мешани заменици.

Бидејќи супституентите на MO43 и K8913 се различни и имаат иста молекуларна тежина, на пример, супституентот на првиот е хидроксиметил, а супституентот на вториот е хидроксипропил, но молекуларната тежина на двата е 100.000, така што исто така значи дека премиса со иста молекуларна тежина Под овие околности, S+ и S- на хидроксиметил групата може да бидат помали од хидроксипропил групата. Но, степенот на замена е исто така можен, бидејќи степенот на замена на K8913 е околу 3,00, додека оној на MO43 е само 1,90.

Бидејќи степенот на супституција и супституентите на K8913 и K9113 се исти, но само молекуларната тежина е различна, споредбата помеѓу двете покажува дека S+ на хидроксипропил целулоза се намалува со зголемувањето на молекуларната тежина, но S- се зголемува напротив. .

Од резимето на резултатите од тестот за површинската енергија на сите целулозни етери и нивните компоненти, може да се види дека без разлика дали се работи за целулоза или целулозен етер, главната компонента на нивната површинска енергија е силата на Лифшиц-ван дер Валс, која ја опфаќа околу 98% ~ 99%. Покрај тоа, силите на Лифшиц-ван дер Валс на овие нејонски целулозни етери (освен MO43) се исто така главно поголеми од оние на целулозата, што укажува дека процесот на етерификација на целулозата е исто така процес на зголемување на силите на Лифшиц-ван дер Валс. И овие зголемувања доведуваат до тоа површинската енергија на целулозниот етер да биде поголема од онаа на целулозата. Овој феномен е многу интересен бидејќи овие целулозни етери најчесто се користат во производството на сурфактанти. Но, податоците се вредни за внимание, не само затоа што податоците за референтниот стандарден примерок тестиран во овој експеримент се екстремно конзистентни со вредноста пријавени во литературата, податоците за референтниот стандарден примерок се крајно конзистентни со вредноста пријавени во литературата, за пример: сите овие целулоза SAB на етерите е значително помала од онаа на целулозата, а тоа се должи на нивните многу големи луисови бази. Под премисата на истиот супституент и степен на супституција, површинската слободна енергија на хидроксипропил целулоза е пропорционална на молекуларната тежина; додека површинската слободна енергија на хидроксипропил метилцелулозата е пропорционална со степенот на супституција и обратно пропорционална на молекуларната тежина.

Дополнително, бидејќи целулозните етери имаат поголеми SLW од целулозата, но веќе знаеме дека нивната дисперзибилност е подобра од целулозата, така што може прелиминарно да се смета дека главната компонента на SLW што ги сочинува нејонските целулозни етери треба да биде лондонската сила.

3. Заклучок

Истражувањата покажаа дека типот на супституентот, степенот на супституција и молекуларната тежина имаат големо влијание врз површинската енергија и составот на нејонскиот целулзен етер. И се чини дека овој ефект ја има следната регуларност:

(1) S+ од нејонски целулзен етер е помал од S-.

(2) Во површинската енергија на нејонскиот целулозен етер доминира силата Лифшиц-ван дер Валс.

(3) Молекуларната тежина и супституентите имаат ефект врз површинската енергија на нејонските целулозни етери, но тоа главно зависи од видот на супституентите.

(4) Под премисата на истиот супституент и степен на супституција, површинската слободна енергија на хидроксипропил целулозата е пропорционална на молекуларната тежина; додека површинската слободна енергија на хидроксипропил метилцелулозата е пропорционална со степенот на супституција и обратно пропорционална на молекуларната тежина.

(5) Процесот на етерификација на целулозата е процес во кој се зголемува силата на Лифшиц-ван дер Валс, а исто така е процес во кој киселоста на Луис се намалува и алкалноста на Луис се зголемува.