Орлуулагч ба молекулын жингийн ионик бус целлюлозын эфирийн гадаргуугийн шинж чанарт үзүүлэх нөлөө

Washburn-ийн шингээлтийн онол (Нэвчилтийн онол) ба ван Осс-Гуд-Чаудхуригийн хосолсон онол (Нэвтрэх онол) ба бортгон зулын технологийн хэрэглээ (Column Wicking Technique)-ийн дагуу метил целлюлоз зэрэг хэд хэдэн ион бус целлюлозын эфирүүд. целлюлоз, гидроксипропил целлюлоз, гидроксипропил метилцеллюлозыг туршсан. Эдгээр целлюлозын эфирийн орлуулагч, орлуулах зэрэг, молекулын жин өөр өөр байдаг тул тэдгээрийн гадаргуугийн энерги, бүрэлдэхүүн хэсгүүд нь мэдэгдэхүйц ялгаатай байдаг. Өгөгдөл нь ион бус целлюлозын эфирийн Льюисын суурь нь Льюисын хүчлээс том бөгөөд гадаргуугийн чөлөөт энергийн гол бүрэлдэхүүн хэсэг нь Лифшиц-ван дер Ваалсын хүч юм. Гидроксипропилийн гадаргуугийн энерги ба түүний найрлага нь гидроксиметилээс их байдаг. Ижил орлуулагч ба орлуулах зэрэгтэй байх үндэслэлээр гидроксипропилийн целлюлозын гадаргуугийн чөлөөт энерги нь молекул жинтэй пропорциональ байна; гидроксипропил метилцеллюлозын гадаргуугийн чөлөөт энерги нь орлуулах зэрэгтэй пропорциональ ба молекул жинтэй урвуу пропорциональ байна. Туршилтаар мөн ион бус целлюлозын эфир дэх орлуулагч гидроксипропил ба гидроксипропилметилийн гадаргуугийн энерги нь целлюлозын гадаргуугийн энергиээс их юм шиг байгааг олж тогтоосон бөгөөд туршилтаар туршиж үзсэн целлюлозын гадаргуугийн энерги, түүний найрлага нь өгөгдөл юм. уран зохиолтой нийцдэг.

Түлхүүр үгс: ионик бус целлюлозын эфир; орлуулагч ба орлуулах зэрэг; молекулын жин; гадаргуугийн шинж чанар; зулын технологи

Целлюлозын эфир нь целлюлозын деривативуудын томоохон ангилал бөгөөд эфир орлуулагчийн химийн бүтцээр нь анион, катион болон ионик бус эфир гэж хуваагддаг. Целлюлозын эфир нь полимер химийн салбарт судалж, үйлдвэрлэсэн хамгийн эртний бүтээгдэхүүнүүдийн нэг юм. Өнөөг хүртэл целлюлозын эфирийг анагаах ухаан, эрүүл ахуй, гоо сайхан, хүнсний үйлдвэрлэлд өргөнөөр ашиглаж байна.

Гидроксиметилцеллюлоз, гидроксипропилцеллюлоз, гидроксипропилметилцеллюлоз зэрэг целлюлозын эфирийг үйлдвэрийн аргаар гаргаж авсан ба тэдгээрийн олон шинж чанарыг судалсан боловч тэдгээрийн гадаргуугийн энерги, хүчил шүлтлэг урвалын шинж чанарыг хараахан мэдээлээгүй байна. Эдгээр бүтээгдэхүүний ихэнх нь шингэн орчинд ашиглагддаг тул гадаргуугийн шинж чанар, ялангуяа хүчил-суурь урвалын шинж чанар нь тэдгээрийн хэрэглээнд нөлөөлөх магадлалтай тул энэхүү арилжааны целлюлозын эфирийн гадаргуугийн химийн шинж чанарыг судалж, ойлгох нь маш чухал юм.

Целлюлозын деривативын дээжийг бэлтгэх нөхцлийн өөрчлөлтөөр өөрчлөхөд маш хялбар байдгийг харгалзан энэхүү бүтээлд арилжааны бүтээгдэхүүнийг дээж болгон ашиглаж, тэдгээрийн гадаргуугийн энергийг тодорхойлж, үүн дээр үндэслэн ийм бүтээгдэхүүний орлуулагч ба молекулын жингийн гадаргуу дээрх нөлөөг тодорхойлсон болно. шинж чанарыг судалж байна.

1. Туршилтын хэсэг

1.1 Түүхий эд

Туршилтанд ашигласан ион бус целлюлозын эфир нь бүтээгдэхүүн юмKIMA CHEMICAL CO.,LTD,. Шинжилгээ хийхийн өмнө дээжийг ямар ч эмчилгээ хийлгээгүй.

Целлюлозын деривативууд нь целлюлозоос бүрддэг тул хоёр бүтэц нь ойролцоо, целлюлозын гадаргуугийн шинж чанарыг уран зохиолд мэдээлсэн тул энэ баримт бичигт целлюлозыг стандарт дээж болгон ашигласан болно. Ашигласан целлюлозын дээж нь C8002 кодтой байсан бөгөөд эндээс худалдаж авсанКИМА, CN. Туршилтын явцад дээжийг ямар ч эмчилгээ хийлгээгүй.

Туршилтанд ашигласан урвалжууд нь этан, дииодометан, ионгүйжүүлсэн ус, формамид, толуол, хлороформ юм. Худалдааны боломжтой уснаас бусад бүх шингэн нь аналитикийн хувьд цэвэр бүтээгдэхүүн байсан.

1.2 Туршилтын арга

Энэ туршилтанд баганын зулгаах аргыг хэрэглэж, 3 мм-ийн дотоод диаметр бүхий стандарт пипеткийн хэсгийг (10 см орчим) баганын хоолой болгон таслав. Баганын хоолойд 200 мг нунтагласан дээжийг нэг удаа хийж, жигд болгохын тулд сэгсэрч, 3 см орчим дотоод диаметртэй шилэн савны ёроолд босоо байдлаар байрлуулснаар шингэнийг аяндаа шингээнэ. Шинжилгээнд хамрагдах шингэнээс 1 мл-ийг жинлэн авч шилэн саванд хийж усанд дүрэх хугацаа t ба усанд дүрэх X зайг нэгэн зэрэг тэмдэглэнэ. Бүх туршилтыг өрөөний температурт хийсэн (25±1°C). Өгөгдөл бүр нь гурван давталтын туршилтын дундаж юм.

1.3 Туршилтын өгөгдлийн тооцоо

Нунтаг материалын гадаргуугийн энергийг туршихын тулд багана зулгаах аргыг хэрэглэх онолын үндэс нь Washburn нэвчилтийн тэгшитгэл (Washburn penetration equation) юм.

1.3.1 Капиллярын үр дүнтэй радиусыг тодорхойлох Хэмжсэн дээжийн реф

Washburn усанд дүрэх томъёог хэрэглэх үед бүрэн норгох нөхцөл нь cos=1 байна. Энэ нь шингэнийг бүрэн нойтон төлөвт хүрэхийн тулд хатуу биет рүү дүрэхийн тулд сонгох үед бид усанд дүрэх зай, хугацааг Washburn-ийн дүрэлтийн томъёоны тусгай тохиолдлоор туршин хэмжсэн дээжийн капиллярын үр дүнтэй радиусын Reff-ийг тооцоолж болно гэсэн үг юм.

1.3.2 Лифшиц-ван дер Ваальсийн хэмжсэн дээжийн хүчний тооцоо

Ван Oss-Chaudhury-Good-ийн нэгтгэсэн дүрмийн дагуу шингэн ба хатуу бодисын хоорондох урвалын хамаарал.

1.3.3 Хэмжсэн дээжийн Льюисийн хүчил шүлтийн хүчийг тооцоолох

Ерөнхийдөө хатуу бодисын хүчил-суурь шинж чанарыг ус, формамидыг шингээсэн өгөгдлөөр тооцдог. Гэхдээ энэ нийтлэлд бид целлюлозыг хэмжихэд энэ хос туйлын шингэнийг ашиглахад ямар ч асуудал байхгүй, харин целлюлозын эфирийн туршилтанд ус/формамидын туйлын уусмалын системийн целлюлозын эфирт дүрэх өндөр хэт бага байгааг олж мэдсэн. , цаг бичлэг хийхэд маш хэцүү болгодог. Тиймээс Чибовскийн нэвтрүүлсэн толуол/хлороформын уусмалын системийг сонгосон. Чибовскийн хэлснээр толуол/хлороформын туйлын уусмалын систем нь бас сонголт юм. Учир нь эдгээр хоёр шингэн нь маш онцгой хүчиллэг, шүлтлэг, тухайлбал толуолд Льюисийн хүчилгүй, хлороформд Льюисийн шүлтлэг байдаггүй. Толуол/хлороформын уусмалын системээс олж авсан өгөгдлийг ус/формамидын санал болгож буй туйлын уусмалын системд ойртуулахын тулд бид эдгээр хоёр туйлын шингэн системийг ашиглан целлюлозыг нэгэн зэрэг туршиж, дараа нь харгалзах тэлэлт эсвэл агшилтын коэффициентийг авдаг. хэрэглэхээс өмнө Целлюлозын эфирийг толуол/хлороформоор шингээх замаар олж авсан өгөгдөл нь ус/формамидын системийн хувьд олж авсан дүгнэлттэй ойролцоо байна. Целлюлозын эфир нь целлюлозоос гаралтай бөгөөд энэ хоёрын хооронд маш төстэй бүтэц байдаг тул энэ тооцооны арга нь хүчинтэй байж болно.

1.3.4 Гадаргуугийн нийт чөлөөт энергийн тооцоо

2. Үр дүн ба хэлэлцүүлэг

2.1 Целлюлозын стандарт

Целлюлозын стандарт дээж дээрх бидний шинжилгээний үр дүн нь эдгээр өгөгдөл нь уран зохиолд дурдсантай сайн тохирч байгааг олж мэдсэн тул целлюлозын эфирийн туршилтын үр дүнг мөн анхаарч үзэх хэрэгтэй гэж үзэх нь үндэслэлтэй юм.

2.2 Целлюлозын эфирийн туршилтын үр дүн ба хэлэлцүүлэг

Целлюлозын эфирийг турших явцад ус болон формамидын шумбах өндөр маш бага учир усанд дүрэх зай, хугацааг бүртгэх нь маш хэцүү байдаг. Иймд энэхүү бүтээлд толуол/хлороформын уусмалын системийг өөр шийдэл болгон сонгож, целлюлоз дээрх ус/формамид, толуол/хлороформыг туршилтын үр дүн болон хоёр уусмалын системийн хоорондын пропорциональ хамааралд үндэслэн целлюлозын эфирийн Льюисийн хүчиллэгийг тооцсон болно. ба шүлтлэг хүч.

Целлюлозыг стандарт дээж болгон авч, целлюлозын эфирийн хүчил-суурь шинж чанарын цувралыг өгсөн болно. Целлюлозын эфирийг толуол/хлороформоор шингээх үр дүнг шууд туршсан тул үнэмшилтэй.

Энэ нь орлуулагчдын төрөл ба молекул жин нь целлюлозын эфирийн хүчил-суурь шинж чанарт нөлөөлж, хоёр орлуулагч болох гидроксипропил ба гидроксипропилметилийн хоорондын хамаарал нь целлюлозын эфирийн хүчил-суурь шинж чанар ба молекул жингийн хувьд бүрэн эсрэгээрээ байна гэсэн үг юм. Гэхдээ энэ нь УИХ-ын гишүүдийг сэлгээний гишүүдийн холимог гэдэгтэй ч холбоотой байж болох юм.

MO43 ба K8913-ийн орлуулагчид өөр өөр бөгөөд ижил молекул жинтэй тул жишээлбэл, эхний орлуулагч нь гидроксиметил, сүүлчийн орлуулагч нь гидроксипропил боловч хоёулангийнх нь молекул жин 100,000 байдаг тул энэ нь мөн адил гэсэн үг юм. ижил молекул жинтэй урьдчилсан нөхцөл Тухайн нөхцөлд гидроксиметилийн бүлгийн S+ ба S- нь гидроксипропилийн бүлгээс бага байж болно. Гэхдээ орлуулах зэрэг нь бас боломжтой, учир нь K8913-ийн орлуулалтын зэрэг нь ойролцоогоор 3.00, MO43-ийнх нь ердөө 1.90 байна.

K8913 ба K9113-ийн орлуулах зэрэг ба орлуулагч нь ижил боловч зөвхөн молекулын жин нь ялгаатай тул энэ хоёрын харьцуулалтаас харахад гидроксипропилийн целлюлозын S+ молекулын жин нэмэгдэх тусам буурч, харин S- эсрэгээр нэмэгддэг. .

Бүх целлюлозын эфир ба тэдгээрийн бүрэлдэхүүн хэсгүүдийн гадаргуугийн энергийн туршилтын үр дүнгээс харахад целлюлоз эсвэл целлюлозын эфир аль нь ч бай тэдгээрийн гадаргуугийн энергийн гол бүрэлдэхүүн хэсэг нь Лифшиц-ван дер Ваальсийн хүч юм. ойролцоогоор 98% ~ 99%. Түүнчлэн эдгээр ион бус целлюлозын эфирүүдийн (MO43-аас бусад) Лифшиц-ван дер Ваалсын хүч нь целлюлозын хүчнээс их байдаг нь целлюлозын эфиржих процесс нь мөн Лифшиц-ван дер Ваалсын хүчийг нэмэгдүүлэх үйл явц гэдгийг харуулж байна. Мөн эдгээр өсөлт нь целлюлозын эфирийн гадаргуугийн энергийг целлюлозоос илүү их байлгахад хүргэдэг. Эдгээр целлюлозын эфирүүд нь гадаргуугийн идэвхтэй бодис үйлдвэрлэхэд түгээмэл хэрэглэгддэг тул энэ үзэгдэл маш сонирхолтой юм. Гэхдээ энэхүү туршилтаар туршсан жишиг стандарт түүврийн талаарх мэдээлэл нь уран зохиолд тайлагнасан утгатай туйлын нийцэж байгаа төдийгүй жишиг стандарт түүврийн талаарх мэдээлэл нь уран зохиолд мэдээлэгдсэн утгатай туйлын нийцэж байгаа тул өгөгдөл нь анхаарал татаж байна. жишээ: эдгээр бүх целлюлоз Эфирийн SAB нь целлюлозоос хамаагүй бага бөгөөд энэ нь тэдний маш том Льюисын суурьтай холбоотой юм. Ижил орлуулагч ба орлуулах зэрэгтэй байх үндэслэлээр гидроксипропилийн целлюлозын гадаргуугийн чөлөөт энерги нь молекул жинтэй пропорциональ байна; гидроксипропил метилцеллюлозын гадаргуугийн чөлөөт энерги нь орлуулах зэрэгтэй пропорциональ ба молекул жинтэй урвуу пропорциональ байна.

Нэмж дурдахад целлюлозын эфир нь целлюлозыг бодвол их хэмжээний SLW агуулдаг боловч тэдгээрийн тархалт нь целлюлозоос илүү гэдгийг бид аль хэдийн мэддэг тул ион бус целлюлозын эфирийг бүрдүүлдэг SLW-ийн гол бүрэлдэхүүн хэсэг нь Лондонгийн хүч байх ёстой гэж урьдчилсан байдлаар үзэж болно.

3. Дүгнэлт

Орлуулагчийн төрөл, орлуулах зэрэг, молекул жин нь ион бус целлюлозын эфирийн гадаргуугийн энерги, найрлагад ихээхэн нөлөөлдөг болохыг судалгаагаар тогтоожээ. Мөн энэ нөлөө нь дараах тогтмол байдалтай байх шиг байна.

(1) Целлюлозын ион бус эфирийн S+ нь S-ээс бага.

(2) Ноон бус целлюлозын эфирийн гадаргуугийн энерги нь Лифшиц-ван дер Ваалсын хүч давамгайлдаг.

(3) Молекулын жин ба орлуулагч нь ион бус целлюлозын эфирийн гадаргуугийн энергид нөлөөлдөг боловч энэ нь үндсэндээ орлуулагчийн төрлөөс хамаардаг.

(4) Ижил орлуулагч ба орлуулах зэрэгтэй байх нөхцөлийн дагуу гидроксипропилийн целлюлозын гадаргуугийн чөлөөт энерги нь молекул жинтэй пропорциональ байна; гидроксипропил метилцеллюлозын гадаргуугийн чөлөөт энерги нь орлуулах зэрэгтэй пропорциональ ба молекул жинтэй урвуу пропорциональ байна.

(5) Целлюлозын эфиржих процесс нь Лифшиц-ван дер Ваалсын хүч нэмэгдэхээс гадна Льюисийн хүчиллэг чанар буурч, Льюисын шүлтлэг нэмэгддэг процесс юм.