Sinteżi u Proprjetajiet Reoloġiċi ta 'l-Eteru ta' Hydroxyethyl Cellulose

Fil-preżenza ta 'katalizzatur alkali magħmul minnu nnifsu, hydroxyethyl industrijali iċ-ċelluloża kienet irreaġixxa b'reaġent ta' katjonizzazzjoni N-(2,3-epoxypropyl)trimethylammonium chloride (GTA) biex tipprepara ammonju kwaternarju ta' sostituzzjoni għolja b'metodu niexef Tip ta' melħ Hydroxyethyl cellulose ether (HEC). L-effetti tal-proporzjon ta 'GTA għal hydroxyethyl cellulose (HEC), il-proporzjon ta' NaOH għal HEC, it-temperatura tar-reazzjoni, u l-ħin ta 'reazzjoni fuq l-effiċjenza tar-reazzjoni ġew investigati bi pjan sperimentali uniformi, u l-kundizzjonijiet tal-proċess ottimizzati nkisbu permezz ta' Monte Simulazzjoni ta' Carlo. U l-effiċjenza tar-reazzjoni tar-reaġent ta 'eterifikazzjoni katjonika tilħaq 95% permezz ta' verifika sperimentali. Fl-istess ħin, ġew diskussi l-proprjetajiet reoloġiċi tagħha. Ir-riżultati wrew li s-soluzzjoni taHEC wera l-karatteristiċi ta 'fluwidu mhux Newtonjan, u l-viskożità apparenti tagħha żdiedet biż-żieda tal-konċentrazzjoni tal-massa tas-soluzzjoni; f'ċerta konċentrazzjoni ta 'soluzzjoni tal-melħ, il-viskożità apparenti ta'HEC naqas biż-żieda tal-konċentrazzjoni tal-melħ miżjuda. Taħt l-istess rata ta 'shear, il-viskożità apparenti ta'HEC fis-sistema tas-soluzzjoni CaCl2 hija ogħla minn dik ta 'HEC fis-sistema tas-soluzzjoni NaCl.

Kliem ewlieni:Idrossietiletere taċ-ċelluloża; proċess niexef; proprjetajiet reoloġiċi

Iċ-ċelluloża għandha l-karatteristiċi ta 'sorsi sinjuri, bijodegradabilità, bijokompatibilità u derivatizzazzjoni faċli, u hija hotspot ta' riċerka f'ħafna oqsma. Iċ-ċelluloża katjonika hija waħda mir-rappreżentanti l-aktar importanti tad-derivattivi taċ-ċelluloża. Fost il-polimeri katjoniċi għal prodotti ta 'protezzjoni personali rreġistrati minn CTFA tal-Assoċjazzjoni tal-Industrija tal-Fwieħa, il-konsum tiegħu huwa l-ewwel. Jista 'jintuża b'mod wiesa' f'addittivi ta 'kondizzjonament tal-kondizzjonatur tax-xagħar, softeners, inibituri ta' idratazzjoni tax-shale tat-tħaffir u aġenti kontra l-koagulazzjoni tad-demm u oqsma oħra.

Fil-preżent, il-metodu ta 'preparazzjoni ta' l-etere ta 'hydroxyethyl cellulose katjoniku ta' l-ammonju kwaternarju huwa metodu ta 'solvent, li jeħtieġ ammont kbir ta' solventi organiċi għaljin, huwa għali, mhux sikur, u jniġġes l-ambjent. Meta mqabbel mal-metodu tas-solvent, il-metodu niexef għandu l-vantaġġi pendenti ta 'proċess sempliċi, effiċjenza għolja ta' reazzjoni, u inqas tniġġis ambjentali. F'dan id-dokument, l-etere katjoniku taċ-ċelluloża ġie sintetizzat b'metodu niexef u l-imġieba reoloġika tiegħu ġiet studjata.

1. Parti sperimentali

1.1 Materjali u reaġenti

Hydroxyethyl cellulose (prodott industrijali HEC, il-grad ta 'sostituzzjoni molekulari tiegħu DS huwa 1.8 ~ 2.0); reaġent tal-katjonizzazzjoni N-(2,3-epoxypropyl)trimethylammonium chloride (GTA), ippreparat minn epoxy chloride Propane u trimethylamine huma magħmulin minnhom infushom taħt ċerti kundizzjonijiet; katalizzatur alkali magħmul minnu nnifsu; l-etanol u l-aċidu aċetiku glaċjali huma analitikament puri; NaCl, KCl, CaCl2, u AlCl3 huma reaġenti kimikament puri.

1.2 Preparazzjoni ta 'ċelluloża katjonika ta' l-ammonju kwaternarju

Żid 5g ta 'hydroxyethyl cellulose u ammont xieraq ta' katalizzatur alkali homemade f'ċilindru ta 'l-azzar ċilindriku mgħammar b'ħawwad, u ħawwad għal 20 minuta f'temperatura tal-kamra; imbagħad żid ċertu ammont ta 'GTA, kompli ħawwad għal 30 minuta f'temperatura tal-kamra, u jirreaġixxi f'ċerta temperatura u ħin, prodott mhux raffinat solidu essenzjalment ibbażat fuq inkisbet. Il-prodott mhux raffinat huwa mxarrba f'soluzzjoni ta 'etanol li jkun fiha ammont xieraq ta' aċidu aċetiku, iffiltrat, maħsul, u mnixxef bil-vakwu biex tinkiseb ċelluloża katjonika ta 'ammonju kwaternarju trab.

1.3 Determinazzjoni tal-frazzjoni tal-massa tan-nitroġenu taċ-ċelluloża hydroxyethyl katjonika tal-ammonju kwaternarju

Il-frazzjoni tal-massa tan-nitroġenu fil-kampjuni ġiet iddeterminata bil-metodu Kjeldahl.

2. Disinn sperimentali u ottimizzazzjoni tal-proċess ta 'sinteżi niexfa

Il-metodu ta 'disinn uniformi ntuża biex jiddisinja l-esperiment, u ġew investigati l-effetti tal-proporzjon ta' GTA għal hydroxyethyl cellulose (HEC), il-proporzjon ta 'NaOH għal HEC, it-temperatura tar-reazzjoni u l-ħin ta' reazzjoni fuq l-effiċjenza tar-reazzjoni.

3. Riċerka dwar proprjetajiet reoloġiċi

3.1 Influwenza tal-konċentrazzjoni u l-veloċità rotazzjonali

Filwaqt li l-effett tar-rata ta 'shear fuq il-viskożità apparenti ta'HEC f'konċentrazzjonijiet differenti Ds=0.11 bħala eżempju, jista 'jidher li hekk kif ir-rata ta' shear tiżdied gradwalment minn 0.05 għal 0.5 s-1, il-viskożità apparenti ta 'HEC soluzzjoni tonqos, speċjalment f'0.05 ~ 0.5s-1 viskożità apparenti niżel drastikament minn 160MPa·s sa 40MPa·s, shear thinning, li jindika li l-HEC soluzzjoni milwiema uriet proprjetajiet reoloġiċi mhux Newtonjani. L-effett tas-shear stress applikat huwa li jnaqqas il-forza ta 'interazzjoni bejn il-partiċelli tal-fażi mxerrda. Taħt ċerti kundizzjonijiet, iktar ma tkun kbira l-forza, iktar tkun kbira l-viskożità apparenti.

Jista 'jidher ukoll mill-viskożitajiet apparenti ta' 3% u 4%HEC soluzzjonijiet milwiema li l-konċentrazzjoni tal-massa hija rispettivament 3% u 4% b'rati ta 'shear differenti. Il-viskożità apparenti tas-soluzzjoni tindika li l-kapaċità tagħha li żżid il-viskożità tiżdied mal-konċentrazzjoni. Ir-raġuni hija li hekk kif il-konċentrazzjoni tiżdied fis-sistema tas-soluzzjoni, ir-repulsjoni reċiproka bejn il-molekuli tal-katina prinċipali ta 'HEC u bejn il-ktajjen molekulari tiżdied, u l-viskożità apparenti tiżdied.

3.2 Effett ta 'konċentrazzjonijiet differenti ta' melħ miżjud

Il-konċentrazzjoni ta 'HEC ġie ffissat għal 3%, u l-effett taż-żieda ta 'melħ NaCl fuq il-proprjetajiet tal-viskożità tas-soluzzjoni ġie investigat b'rati ta' shear differenti.

Jista 'jidher mir-riżultati li l-viskożità apparenti tonqos biż-żieda tal-konċentrazzjoni tal-melħ miżjuda, li turi fenomenu ovvju tal-polyelectrolyte. Dan għaliex parti min-Na+ fis-soluzzjoni tal-melħ hija marbuta mal-anjoni tal-HEC katina tal-ġenb. Iktar ma tkun kbira l-konċentrazzjoni tas-soluzzjoni tal-melħ, akbar ikun il-grad ta 'newtralizzazzjoni jew lqugħ tal-polyion mill-counterion, u t-tnaqqis tar-repulsjoni elettrostatika, li jirriżulta fi tnaqqis fid-densità ta' ċarġ tal-polyion. , il-katina polimeru tiċkien u curls, u l-konċentrazzjoni apparenti tonqos.

3.3 Effett ta 'melħ miżjud differenti fuq

Jista 'jidher mill-influwenza ta' żewġ imluħa miżjuda differenti, Nacl u CaCl2, fuq il-viskożità apparenti tal-HEC soluzzjoni li l-viskożità apparenti tonqos biż-żieda tal-melħ miżjud, u bl-istess rata ta 'shear, il-viskożità apparenti tal-HEC soluzzjoni fis-sistema tas-soluzzjoni CaCl2 Il-viskożità apparenti hija ogħla b'mod sinifikanti minn dik ta 'HEC soluzzjoni fis-sistema ta’ soluzzjoni ta’ NaCl. Ir-raġuni hija li l-melħ tal-kalċju huwa jone divalenti, u huwa aktar faċli li jorbot fuq il-Cl- tal-katina tal-ġenb tal-polyelectrolyte. Il-kombinazzjoni tal-grupp tal-ammonju kwaternarju fuqHEC b'Cl- huwa mnaqqas, u l-ilqugħ huwa inqas, u d-densità ta 'ċarġ tal-katina tal-polimeru hija ogħla, li tirriżulta Ir-repulsjoni elettrostatika fuq il-katina tal-polimer hija akbar, u l-katina tal-polimer hija mġebbda, għalhekk il-viskożità apparenti hija ogħla.

4. Konklużjoni

Preparazzjoni niexfa ta 'ċelluloża katjonika sostitwita ħafna hija metodu ta' preparazzjoni ideali b'tħaddim sempliċi, effiċjenza għolja ta 'reazzjoni, u inqas tniġġis, u tista' tevita konsum għoli ta 'enerġija, tniġġis ambjentali, u tossiċità kkawżata mill-użu ta' solventi.

Is-soluzzjoni ta ' l-etere taċ-ċelluloża katjoniku tippreżenta l-karatteristiċi ta ' fluwidu mhux Newtonian u għandha l-karatteristiċi ta ' shear thinning; hekk kif il-konċentrazzjoni tal-massa tas-soluzzjoni tiżdied, il-viskożità apparenti tagħha tiżdied; f'ċerta konċentrazzjoni ta 'soluzzjoni tal-melħ,HEC viskożità apparenti tiżdied maż-żieda u t-tnaqqis. Taħt l-istess rata ta 'shear, il-viskożità apparenti ta'HEC fis-sistema tas-soluzzjoni CaCl2 hija ogħla minn dik ta 'HEC fis-sistema tas-soluzzjoni NaCl.