हायड्रॉक्सीथिल सेल्युलोज इथरचे संश्लेषण आणि रोहोलॉजिकल गुणधर्म

स्वयं-निर्मित अल्कली उत्प्रेरक, औद्योगिक हायड्रॉक्सीथिलच्या उपस्थितीत सेल्युलोजची प्रतिक्रिया N-(2,3-epoxypropyl) trimethylammonium chloride (GTA) कॅशनायझेशन अभिकर्मकाने कोरड्या पद्धतीद्वारे उच्च-प्रतिस्थापन क्वाटरनरी अमोनियम तयार करण्यासाठी केली गेली मीठ प्रकार हायड्रोक्सीथिल सेल्युलोज इथर (एचईसी). GTA ते हायड्रॉक्सीथिल सेल्युलोज (HEC) च्या गुणोत्तराचे परिणाम, NaOH ते HEC चे गुणोत्तर, प्रतिक्रिया तापमान आणि प्रतिक्रिया कार्यक्षमतेवर प्रतिक्रिया वेळ यांचा एकसमान प्रायोगिक योजनेद्वारे तपास केला गेला आणि मॉन्टे द्वारे अनुकूल प्रक्रिया परिस्थिती प्राप्त केली गेली. कार्लो सिम्युलेशन. आणि कॅशनिक इथरिफिकेशन अभिकर्मकाची प्रतिक्रिया कार्यक्षमता प्रायोगिक पडताळणीद्वारे 95% पर्यंत पोहोचते. त्याच वेळी, त्याच्या rheological गुणधर्म चर्चा करण्यात आली. परिणाम दिसून आले की समाधानएचईसी नॉन-न्यूटोनियन द्रवपदार्थाची वैशिष्ट्ये दर्शविली आणि द्रावणाच्या वस्तुमान एकाग्रतेच्या वाढीसह त्याची स्पष्ट चिकटपणा वाढली; मीठ द्रावणाच्या विशिष्ट एकाग्रतेमध्ये, ची स्पष्ट चिकटपणाएचईसी जोडलेल्या मीठ एकाग्रता वाढीसह कमी होते. समान कातरणे दर अंतर्गत, च्या उघड viscosityएचईसी CaCl2 सोल्यूशन सिस्टीम पेक्षा जास्त आहेएचईसी NaCl सोल्यूशन सिस्टममध्ये.

मुख्य शब्द:हायड्रॉक्सीथिलसेल्युलोज इथर; कोरडी प्रक्रिया; rheological गुणधर्म

सेल्युलोजमध्ये समृद्ध स्रोत, बायोडिग्रेडेबिलिटी, बायोकॉम्पॅटिबिलिटी आणि सुलभ डेरिव्हेटायझेशनची वैशिष्ट्ये आहेत आणि ते अनेक क्षेत्रांमध्ये संशोधनाचे हॉटस्पॉट आहे. Cationic सेल्युलोज सेल्युलोज डेरिव्हेटिव्ह्जच्या सर्वात महत्वाच्या प्रतिनिधींपैकी एक आहे. फ्रेग्रन्स इंडस्ट्री असोसिएशनच्या CTFA द्वारे नोंदणीकृत वैयक्तिक संरक्षण उत्पादनांसाठी कॅशनिक पॉलिमरमध्ये, त्याचा वापर प्रथम आहे. हे केस कंडिशनर कंडिशनिंग ॲडिटीव्ह, सॉफ्टनर्स, ड्रिलिंग शेल हायड्रेशन इनहिबिटर आणि ब्लड अँटी-कॉग्युलेशन एजंट आणि इतर फील्डमध्ये मोठ्या प्रमाणावर वापरले जाऊ शकते.

सध्या, क्वाटरनरी अमोनियम कॅशनिक हायड्रॉक्सीथिल सेल्युलोज इथर तयार करण्याची पद्धत ही सॉल्व्हेंट पद्धत आहे, ज्यासाठी मोठ्या प्रमाणात महागड्या सेंद्रिय सॉल्व्हेंट्सची आवश्यकता असते, ते महाग, असुरक्षित आणि पर्यावरण प्रदूषित करते. सॉल्व्हेंट पद्धतीच्या तुलनेत, कोरड्या पद्धतीमध्ये सोपी प्रक्रिया, उच्च प्रतिक्रिया कार्यक्षमता आणि कमी पर्यावरणीय प्रदूषण असे उत्कृष्ट फायदे आहेत. या पेपरमध्ये, कॅशनिक सेल्युलोज इथर कोरड्या पद्धतीने संश्लेषित केले गेले आणि त्याच्या rheological वर्तनाचा अभ्यास केला गेला.

1. प्रायोगिक भाग

1.1 साहित्य आणि अभिकर्मक

हायड्रोक्सीथिल सेल्युलोज (HEC औद्योगिक उत्पादन, त्याची आण्विक प्रतिस्थापन डिग्री DS 1.8~2.0 आहे); कॅशनायझेशन अभिकर्मक N-(2,3-epoxypropyl) trimethylammonium chloride (GTA), इपॉक्सी क्लोराईड प्रोपेनपासून तयार केलेले आणि ट्रायमेथिलामाइन काही विशिष्ट परिस्थितींमध्ये स्वयं-निर्मित आहेत; स्वयं-निर्मित अल्कली उत्प्रेरक; इथेनॉल आणि ग्लेशियल ऍसिटिक ऍसिड विश्लेषणात्मकदृष्ट्या शुद्ध आहेत; NaCl, KCl, CaCl2, आणि AlCl3 हे रासायनिकदृष्ट्या शुद्ध अभिकर्मक आहेत.

1.2 क्वाटरनरी अमोनियम कॅशनिक सेल्युलोज तयार करणे

स्टिररने सुसज्ज असलेल्या दंडगोलाकार स्टीलच्या सिलेंडरमध्ये 5 ग्रॅम हायड्रॉक्सीथिल सेल्युलोज आणि योग्य प्रमाणात घरगुती अल्कली उत्प्रेरक घाला आणि खोलीच्या तपमानावर 20 मिनिटे हलवा; नंतर ठराविक प्रमाणात GTA जोडा, खोलीच्या तपमानावर 30 मिनिटे ढवळत राहा, आणि विशिष्ट तापमान आणि वेळेवर प्रतिक्रिया द्या, मूलत: त्यावर आधारित एक घन क्रूड उत्पादन प्राप्त झाले. क्रूड उत्पादन इथेनॉल सोल्युशनमध्ये भिजवले जाते ज्यामध्ये योग्य प्रमाणात ॲसिटिक ऍसिड असते, चतुर्थांश अमोनियम कॅशनिक सेल्युलोज पावडर मिळविण्यासाठी ते फिल्टर केले जाते, धुतले जाते आणि व्हॅक्यूम-वाळवले जाते.

1.3 क्वाटरनरी अमोनियम कॅशनिक हायड्रॉक्सीथिल सेल्युलोजच्या नायट्रोजन वस्तुमानाच्या अंशाचे निर्धारण

नमुन्यांमधील नायट्रोजनचे वस्तुमान अंश Kjeldahl पद्धतीद्वारे निर्धारित केले गेले.

2. कोरड्या संश्लेषण प्रक्रियेचे प्रायोगिक डिझाइन आणि ऑप्टिमायझेशन

प्रयोगाची रचना करण्यासाठी एकसमान डिझाइन पद्धत वापरली गेली आणि GTA ते हायड्रॉक्सीथिल सेल्युलोज (HEC) च्या गुणोत्तराचे परिणाम, NaOH ते HEC चे गुणोत्तर, प्रतिक्रिया तापमान आणि प्रतिक्रिया कार्यक्षमतेवर प्रतिक्रिया वेळ तपासण्यात आला.

3. rheological गुणधर्म संशोधन

3.1 एकाग्रता आणि घूर्णन गतीचा प्रभाव

च्या स्पष्ट चिकटपणावर कातरणे दराचा प्रभाव घेणेएचईसी वेगवेगळ्या एकाग्रतेवर Ds=0.11 उदाहरण म्हणून, हे पाहिले जाऊ शकते की कातरण दर हळूहळू 0.05 ते 0.5 s-1 पर्यंत वाढतो, याची स्पष्ट चिकटपणाएचईसी द्रावण कमी होते, विशेषत: 0.05 ~ 0.5s-1 वर स्पष्ट स्निग्धता 160MPa वरून झपाट्याने कमी होते·s ते 40MPa·s, कातरणे thinning, सूचित करते की दएचईसी जलीय द्रावणात नॉन-न्यूटोनियन रिओलॉजिकल गुणधर्म दिसून येतात. लागू केलेल्या कातरण तणावाचा परिणाम म्हणजे विखुरलेल्या अवस्थेच्या कणांमधील परस्परसंवाद शक्ती कमी करणे. काही विशिष्ट परिस्थितींमध्ये, बल जितके जास्त तितके जास्त स्पष्ट चिकटपणा.

हे 3% आणि 4% च्या स्पष्ट चिकटपणावरून देखील पाहिले जाऊ शकतेएचईसी जलीय द्रावण ज्यामध्ये वस्तुमान एकाग्रता अनुक्रमे 3% आणि 4% भिन्न कातरणे दरांवर असते. द्रावणाची स्पष्ट चिकटपणा दर्शवते की त्याची चिकटपणा-वाढण्याची क्षमता एकाग्रतेसह वाढते. याचे कारण असे की सोल्युशन सिस्टीममध्ये जसजशी एकाग्रता वाढते तसतसे मुख्य साखळीतील रेणूंमधील परस्पर तिरस्कारएचईसी आणि आण्विक साखळी दरम्यान वाढते, आणि स्पष्ट चिकटपणा वाढतो.

3.2 जोडलेल्या मिठाच्या वेगवेगळ्या एकाग्रतेचा प्रभाव

च्या एकाग्रताएचईसी 3% वर निश्चित केले होते, आणि द्रावणाच्या स्निग्धता गुणधर्मांवर मीठ NaCl जोडण्याचा परिणाम वेगवेगळ्या कातरणे दरांवर तपासला गेला.

परिणामांवरून असे दिसून येते की जोडलेल्या मीठाच्या एकाग्रतेच्या वाढीसह स्पष्ट चिकटपणा कमी होतो, स्पष्ट पॉलीइलेक्ट्रोलाइट घटना दर्शविते. याचे कारण म्हणजे मिठाच्या द्रावणातील Na+ चा काही भाग आयनशी बांधलेला असतोएचईसी बाजूची साखळी. मिठाच्या द्रावणाची एकाग्रता जितकी जास्त तितकी पॉलिओनचे काउंटरिओनद्वारे तटस्थीकरण किंवा संरक्षणाची डिग्री आणि इलेक्ट्रोस्टॅटिक प्रतिकर्षण कमी होते, परिणामी पॉलीऑनची चार्ज घनता कमी होते. , पॉलिमर साखळी आकुंचन पावते आणि कर्ल होते आणि स्पष्ट एकाग्रता कमी होते.

3.3 वेगवेगळ्या जोडलेल्या क्षारांचा परिणाम

हे दोन भिन्न जोडलेल्या क्षारांच्या प्रभावावरून, Nacl आणि CaCl2, च्या स्पष्ट चिकटपणावर दिसून येते.एचईसी सोल्युशन की जोडलेल्या मीठाच्या जोडणीने स्पष्ट चिकटपणा कमी होतो आणि त्याच कातरणे दराने, स्पष्ट चिकटपणाएचईसी CaCl2 सोल्यूशन सिस्टीममधील द्रावण स्पष्ट चिकटपणा पेक्षा लक्षणीय जास्त आहेएचईसी NaCl सोल्यूशन सिस्टममध्ये उपाय. याचे कारण असे आहे की कॅल्शियम मीठ हे द्विसंवादी आयन आहे आणि ते पॉलीइलेक्ट्रोलाइट साइड चेनच्या Cl- वर बांधणे सोपे आहे. चतुर्थांश अमोनियम गटाचे संयोजन चालू आहेएचईसी Cl- सह कमी होते, आणि शील्डिंग कमी होते आणि पॉलिमर साखळीची चार्ज घनता जास्त असते, परिणामी पॉलिमर साखळीवरील इलेक्ट्रोस्टॅटिक प्रतिकर्षण मोठे असते आणि पॉलिमर साखळी ताणलेली असते, त्यामुळे स्पष्ट चिकटपणा जास्त असतो.

4. निष्कर्ष

उच्च प्रतिस्थापित कॅशनिक सेल्युलोजची कोरडी तयारी ही साध्या ऑपरेशनसह, उच्च प्रतिक्रिया कार्यक्षमता आणि कमी प्रदूषणासह एक आदर्श तयारी पद्धत आहे आणि उच्च ऊर्जा वापर, पर्यावरणीय प्रदूषण आणि सॉल्व्हेंट्सच्या वापरामुळे होणारे विषारीपणा टाळू शकते.

कॅशनिक सेल्युलोज इथरचे द्रावण नॉन-न्यूटोनियन द्रवपदार्थाची वैशिष्ट्ये सादर करते आणि कातरणे पातळ करण्याची वैशिष्ट्ये आहेत; सोल्यूशनची वस्तुमान एकाग्रता वाढते म्हणून, त्याची स्पष्ट चिकटपणा वाढते; मीठ द्रावणाच्या विशिष्ट एकाग्रतेमध्ये,एचईसी वाढ आणि घट सह स्पष्ट स्निग्धता वाढते. समान कातरणे दर अंतर्गत, च्या उघड viscosityएचईसी CaCl2 सोल्यूशन सिस्टीम पेक्षा जास्त आहेएचईसी NaCl सोल्यूशन सिस्टममध्ये.