Nonionic सेल्युलोज ईथर को सतह गुण मा substituents र आणविक वजन को प्रभाव

वाशबर्नको गर्भाधान सिद्धान्त (पेनिट्रेशन थ्योरी) र भ्यान ओस-गुड-चौधरीको संयोजन सिद्धान्त (कम्बाइङ थ्योरी) र स्तम्भ विक टेक्नोलोजी (स्तम्भ विकिङ टेक्निक) को प्रयोग अनुसार, धेरै गैर-आयनिक सेल्युलोज ईथरहरू, जस्तै मिथाइल सेल्युलोजको सतह गुणहरू। सेल्युलोज, हाइड्रोक्सीप्रोपाइल सेलुलोज र हाइड्रोक्साइप्रोपाइल मिथाइलसेलुलोज परीक्षण गरियो। यी सेल्युलोज ईथरहरूको विभिन्न प्रतिस्थापनहरू, प्रतिस्थापनको डिग्री र आणविक वजनहरूको कारणले गर्दा, तिनीहरूको सतहको ऊर्जा र तिनीहरूका घटकहरू उल्लेखनीय रूपमा फरक छन्। डाटाले देखाउँछ कि गैर-आयनिक सेल्युलोज ईथरको लुईस आधार लुईस एसिड भन्दा ठूलो छ, र सतह मुक्त ऊर्जाको मुख्य घटक Lifshitz-van der Waals बल हो। हाइड्रोक्साइप्रोपाइलको सतह ऊर्जा र यसको संरचना हाइड्रोक्साइमेथिल भन्दा ठूलो छ। एउटै प्रतिस्थापन र प्रतिस्थापनको डिग्रीको आधारमा, हाइड्रोक्साइप्रोपाइल सेलुलोजको सतह मुक्त ऊर्जा आणविक वजनको समानुपातिक हुन्छ; जबकि हाइड्रोक्साइप्रोपाइल मिथाइलसेलुलोजको सतह मुक्त ऊर्जा प्रतिस्थापनको डिग्रीसँग समानुपातिक र आणविक वजनको विपरीत समानुपातिक हुन्छ। प्रयोगले यो पनि फेला पारेको छ कि गैर-आयनिक सेल्युलोज ईथरमा प्रतिस्थापक हाइड्रोक्साइप्रोपाइल र हाइड्रोक्सीप्रोपाइलमेथाइलको सतह ऊर्जा सेल्युलोजको सतह ऊर्जा भन्दा बढी देखिन्छ, र प्रयोगले प्रमाणित गरेको छ कि परीक्षण गरिएको सेल्युलोजको सतह ऊर्जा र यसको संरचना डेटा हो। साहित्य संग मेल खान्छ।

मुख्य शब्दहरू: nonionic सेल्युलोज ईथर; प्रतिस्थापन र प्रतिस्थापन को डिग्री; आणविक वजन; सतह गुण; wick प्रविधि

सेल्युलोज ईथर सेल्युलोज डेरिवेटिभहरूको ठूलो वर्ग हो, जसलाई तिनीहरूको ईथर विकल्पहरूको रासायनिक संरचना अनुसार एनियोनिक, क्याटनिक र नोनियोनिक इथरहरूमा विभाजन गर्न सकिन्छ। सेल्युलोज ईथर पनि पोलिमर रसायन विज्ञानमा अनुसन्धान र उत्पादन गरिएको प्रारम्भिक उत्पादनहरू मध्ये एक हो। अहिलेसम्म, सेलुलोज ईथर व्यापक रूपमा औषधि, स्वच्छता, सौन्दर्य प्रसाधन र खाद्य उद्योगमा प्रयोग भएको छ।

यद्यपि सेल्युलोज ईथरहरू, जस्तै हाइड्रोक्सीमेथिलसेलुलोज, हाइड्रोक्सीप्रोपाइलसेलुलोज र हाइड्रोक्सीप्रोपाइलमेथाइलसेलुलोज, औद्योगिक रूपमा उत्पादन गरिएको छ र तिनीहरूका धेरै गुणहरू अध्ययन गरिएको छ, तिनीहरूको सतह ऊर्जा, एसिड अल्काली-प्रतिक्रियात्मक गुणहरू अहिलेसम्म रिपोर्ट गरिएको छैन। यी धेरैजसो उत्पादनहरू तरल वातावरणमा प्रयोग गरिन्छ, र सतह विशेषताहरू, विशेष गरी एसिड-बेस प्रतिक्रिया विशेषताहरूले तिनीहरूको प्रयोगलाई असर गर्ने सम्भावना हुन्छ, यो व्यावसायिक सेल्युलोज ईथरको सतह रासायनिक विशेषताहरू अध्ययन र बुझ्न आवश्यक छ।

सेलुलोज डेरिभेटिभका नमूनाहरू तयारी अवस्थाको परिवर्तनसँगै परिवर्तन गर्न धेरै सजिलो हुन्छ भन्ने कुरालाई ध्यानमा राख्दै, यो कागजले व्यावसायिक उत्पादनहरूलाई तिनीहरूको सतह ऊर्जाको विशेषता बनाउन नमूनाको रूपमा प्रयोग गर्दछ, र यसको आधारमा, सतहमा त्यस्ता उत्पादनहरूको प्रतिस्थापक र आणविक वजनहरूको प्रभाव। गुणहरू अध्ययन गरिन्छ।

1. प्रयोगात्मक भाग

१.१ कच्चा पदार्थ

प्रयोगमा प्रयोग गरिएको गैर-आयनिक सेल्युलोज ईथरको उत्पादन होकिमा केमिकल कं, लि,। नमूनाहरू परीक्षण गर्नु अघि कुनै उपचारको अधीनमा थिएनन्।

सेलुलोज डेरिभेटिभहरू सेल्युलोजबाट बनेका छन् भन्ने कुरालाई ध्यानमा राख्दै, दुई संरचनाहरू नजिक छन्, र सेलुलोजको सतह गुणहरू साहित्यमा रिपोर्ट गरिएको छ, त्यसैले यो कागजले सेलुलोजलाई मानक नमूनाको रूपमा प्रयोग गर्दछ। प्रयोग गरिएको सेलुलोज नमूना कोड-नाम C8002 थियो र बाट खरिद गरिएको थियोKIMA, CN। नमूना परीक्षणको क्रममा कुनै उपचारको अधीनमा थिएन।

प्रयोगमा प्रयोग गरिएका अभिकर्मकहरू हुन्: एथेन, डाइयोडोमेथेन, डियोनाइज्ड पानी, फोरमाइड, टोल्युइन, क्लोरोफर्म। व्यापारिक रूपमा उपलब्ध पानी बाहेक सबै तरलहरू विश्लेषणात्मक रूपमा शुद्ध उत्पादनहरू थिए।

1.2 प्रयोगात्मक विधि

यस प्रयोगमा, स्तम्भ विकिंग प्रविधि अपनाइयो, र स्तम्भ ट्यूबको रूपमा 3 मिमीको भित्री व्यास भएको मानक पिपेटको खण्ड (लगभग 10 सेमी) काटियो। प्रत्येक पटक स्तम्भको ट्यूबमा 200 मिलीग्राम पाउडर नमूना राख्नुहोस्, त्यसपछि यसलाई समान बनाउनको लागि हल्लाउनुहोस् र लगभग 3 सेन्टीमिटरको भित्री व्यास भएको काँचको कन्टेनरको तल्लो भागमा ठाडो रूपमा राख्नुहोस्, ताकि तरल पदार्थ सहज रूपमा सोस्न सकोस्। परीक्षण गरिनु पर्ने तरल पदार्थको 1 एमएल तौल गर्नुहोस् र यसलाई गिलासको कन्टेनरमा राख्नुहोस्, र विसर्जन समय t र विसर्जन दूरी X एकै समयमा रेकर्ड गर्नुहोस्। सबै प्रयोगहरू कोठाको तापमानमा प्रदर्शन गरिएको थियो (25±1°ग)। प्रत्येक डाटा तीन प्रतिकृति प्रयोगहरूको औसत हो।

1.3 प्रयोगात्मक डेटाको गणना

पाउडर सामग्रीको सतह ऊर्जा परीक्षण गर्न स्तम्भ विकिंग प्रविधिको प्रयोगको लागि सैद्धान्तिक आधार वाशबर्न इम्प्रेग्नेशन समीकरण (वाशबर्न प्रवेश समीकरण) हो।

1.3.1 मापन गरिएको नमूनाको केशिका प्रभावकारी त्रिज्या रेफको निर्धारण

वाशबर्न इमर्सन सूत्र लागू गर्दा, पूर्ण भिजाउने प्राप्त गर्ने अवस्था cos=1 हो। यसको मतलब यो हो कि जब तरल पदार्थलाई पूरै भिजेको अवस्था प्राप्त गर्न ठोसमा डुबाउन चयन गरिन्छ, हामीले वाशबर्न इमर्सन सूत्रको विशेष केस अनुसार विसर्जन दूरी र समय परीक्षण गरेर मापन गरिएको नमूनाको केशिका प्रभावकारी त्रिज्या रेफ गणना गर्न सक्छौं।

1.3.2 Lifshitz-van der Waals मापन गरिएको नमूनाको लागि बल गणना

भ्यान ओस-चौधरी-गुडको संयोजन नियम अनुसार तरल पदार्थ र ठोस पदार्थहरू बीचको प्रतिक्रियाहरू बीचको सम्बन्ध।

1.3.3 मापन गरिएको नमूनाहरूको लुईस एसिड-बेस बलको गणना

सामान्यतया, ठोसहरूको एसिड-आधार गुणहरू पानी र फोरमाइडले गर्भाधान गरिएको डाटाबाट अनुमान गरिन्छ। तर यस लेखमा, हामीले सेल्युलोज मापन गर्न ध्रुवीय तरल पदार्थको यो जोडी प्रयोग गर्दा कुनै समस्या छैन भनेर पत्ता लगायौं, तर सेल्युलोज ईथरको परीक्षणमा, किनभने सेलुलोज ईथरमा पानी/फर्मामाइडको ध्रुवीय समाधान प्रणालीको विसर्जन उचाइ धेरै कम छ। , समय रेकर्डिङ धेरै गाह्रो बनाउन। तसर्थ, Chibowsk द्वारा प्रस्तुत टोल्युनि/क्लोरोफर्म समाधान प्रणाली चयन गरिएको थियो। चिबोव्स्कीका अनुसार टोल्युनि/क्लोरोफर्म ध्रुवीय समाधान प्रणाली पनि एक विकल्प हो। यो किनभने यी दुई तरलहरूमा धेरै विशेष अम्लता र क्षारीयता छ, उदाहरणका लागि, टोल्युइनमा कुनै लुईस अम्लता छैन, र क्लोरोफर्ममा कुनै लुईस क्षारीयता छैन। टोल्युनि/क्लोरोफर्म समाधान प्रणालीद्वारा प्राप्त डाटालाई पानी/फर्मामाइडको सिफारिस गरिएको ध्रुवीय समाधान प्रणालीको नजिक प्राप्त गर्न, हामी यी दुई ध्रुवीय तरल प्रणालीहरू एकै समयमा सेल्युलोज परीक्षण गर्न प्रयोग गर्छौं, र त्यसपछि सम्बन्धित विस्तार वा संकुचन गुणांकहरू प्राप्त गर्दछौं। लागू गर्नु अघि टोल्युनि/क्लोरोफर्मको साथ सेल्युलोज ईथर गर्भाधान गरेर प्राप्त डाटा पानी/फर्मामाइड प्रणालीको लागि प्राप्त निष्कर्षको नजिक छ। सेलुलोज ईथरहरू सेल्युलोजबाट व्युत्पन्न भएको हुनाले र दुई बीचको धेरै समान संरचना छ, यो अनुमान विधि मान्य हुन सक्छ।

1.3.4 कुल सतह मुक्त ऊर्जा को गणना

2. परिणाम र छलफल

2.1 सेल्युलोज मानक

सेलुलोज मानक नमूनाहरूमा हाम्रो परीक्षण नतिजाहरूले यी डाटाहरू साहित्यमा रिपोर्ट गरिएकाहरूसँग राम्रो सम्झौतामा छन् भनेर फेला पारेको हुनाले, सेल्युलोज ईथरहरूमा परीक्षण नतिजाहरू पनि विचार गरिनु पर्छ भन्ने विश्वास गर्न उचित छ।

2.2 परीक्षण परिणामहरू र सेल्युलोज ईथरको छलफल

सेल्युलोज ईथरको परीक्षणको क्रममा, पानी र फोरमाइडको धेरै कम विसर्जन उचाइको कारण विसर्जनको दूरी र समय रेकर्ड गर्न धेरै गाह्रो छ। तसर्थ, यो पेपरले वैकल्पिक समाधानको रूपमा टोल्युइन/क्लोरोफर्म समाधान प्रणाली छनोट गर्छ, र सेल्युलोजमा पानी/फार्मामाइड र टोल्युइन/क्लोरोफर्मको परीक्षण परिणाम र दुई समाधान प्रणालीहरू बीचको समानुपातिक सम्बन्धको आधारमा सेल्युलोज ईथरको लुईस अम्लता अनुमान गर्दछ। र क्षारीय शक्ति।

सेलुलोजलाई मानक नमूनाको रूपमा लिँदा, सेल्युलोज ईथरहरूको एसिड-बेस विशेषताहरूको श्रृंखला दिइएको छ। टोल्युइन/क्लोरोफर्मको साथ सेलुलोज ईथर गर्भाधानको नतिजा प्रत्यक्ष रूपमा परीक्षण गरिएको हुनाले, यो विश्वस्त छ।

यसको मतलब यो हो कि प्रतिस्थापकहरूको प्रकार र आणविक वजनले सेल्युलोज ईथरको एसिड-बेस गुणहरूलाई असर गर्छ, र सेलुलोज ईथरको एसिड-बेस गुणहरूमा र आणविक वजन पूर्ण रूपमा विपरीत दुई विकल्पहरू, हाइड्रोक्साइप्रोपाइल र हाइड्रोक्साइप्रोपाइलमेथाइल बीचको सम्बन्धलाई असर गर्छ। तर यो तथ्यसँग पनि सम्बन्धित हुन सक्छ कि सांसदहरू मिश्रित विकल्प हुन्।

MO43 र K8913 को प्रतिस्थापकहरू भिन्न छन् र समान आणविक वजन भएकाले, उदाहरणका लागि, पहिलेको प्रतिस्थापक हाइड्रोक्साइमेथाइल हो र पछिल्लोको प्रतिस्थापक हाइड्रोक्साइप्रोपाइल हो, तर दुवैको आणविक वजन 100,000 हो, त्यसैले यसको अर्थ पनि हुन्छ। समान आणविक तौलको आधार परिस्थितिमा, हाइड्रोक्सीमेथाइल समूहको S+ र S- हाइड्रोक्सीप्रोपाइल समूह भन्दा सानो हुन सक्छ। तर प्रतिस्थापनको डिग्री पनि सम्भव छ, किनभने K8913 को प्रतिस्थापनको डिग्री लगभग 3.00 छ, जबकि MO43 को मात्र 1.90 छ।

K8913 र K9113 को प्रतिस्थापन र प्रतिस्थापनको डिग्री समान छ तर आणविक वजन मात्र फरक छ, दुई बीचको तुलनाले देखाउँछ कि हाइड्रोक्साइप्रोपाइल सेल्युलोजको S+ आणविक वजन बढ्दै जान्छ, तर S- यसको विपरित बढ्छ। ।

सबै सेल्युलोज ईथर र तिनीहरूका घटकहरूको सतह ऊर्जाको परीक्षण परिणामहरूको सारांशबाट, यो देख्न सकिन्छ कि यो सेलुलोज होस् वा सेलुलोज ईथर, तिनीहरूको सतह ऊर्जाको मुख्य घटक Lifshitz-van der Waals बल हो। लगभग 98% ~ 99%। यसबाहेक, यी nonionic सेल्युलोज ईथर (MO43 बाहेक) को Lifshitz-van der Waals बलहरू पनि सेल्युलोजको भन्दा बढी छन्, जसले सेल्युलोजको इथरिफिकेशन प्रक्रिया पनि Lifshitz-van der Waals बलहरू बढाउने प्रक्रिया हो भनेर संकेत गर्दछ। र यी वृद्धिहरूले सेल्युलोज ईथरको सतहको ऊर्जा सेल्युलोजको भन्दा ठूलो हुन्छ। यो घटना धेरै चाखलाग्दो छ किनभने यी सेल्युलोज ईथरहरू सामान्यतया surfactants को उत्पादन मा प्रयोग गरिन्छ। तर डाटा उल्लेखनीय छ, यस प्रयोगमा परीक्षण गरिएको सन्दर्भ मानक नमूनाको बारेमा डाटा साहित्यमा रिपोर्ट गरिएको मानसँग एकदमै एकरूप भएको कारणले मात्र होइन, सन्दर्भ मानक नमूनाको बारेमा डाटा साहित्यमा रिपोर्ट गरिएको मानसँग एकदमै सुसंगत छ। उदाहरण: यी सबै सेल्युलोज ईथर्सको SAB सेल्युलोजको तुलनामा उल्लेखनीय रूपमा सानो छ, र यो तिनीहरूको धेरै ठूलो लुईस आधारहरूको कारण हो। एउटै प्रतिस्थापन र प्रतिस्थापनको डिग्रीको आधारमा, हाइड्रोक्साइप्रोपाइल सेलुलोजको सतह मुक्त ऊर्जा आणविक वजनको समानुपातिक हुन्छ; जबकि हाइड्रोक्साइप्रोपाइल मिथाइलसेलुलोजको सतह मुक्त ऊर्जा प्रतिस्थापनको डिग्रीसँग समानुपातिक र आणविक वजनको विपरीत समानुपातिक हुन्छ।

थप रूपमा, किनकि सेलुलोज ईथरहरूमा सेल्युलोज भन्दा ठूलो SLW हुन्छ, तर हामीलाई पहिले नै थाहा छ कि तिनीहरूको फैलावट सेल्युलोज भन्दा राम्रो छ, त्यसैले यो प्रारम्भिक रूपमा विचार गर्न सकिन्छ कि SLW को मुख्य घटक nonionic सेल्युलोज इथरहरू लन्डन बल हुनुपर्छ।

3. निष्कर्ष

अध्ययनले देखाएको छ कि प्रतिस्थापनको प्रकार, प्रतिस्थापनको डिग्री र आणविक वजनले सतह ऊर्जा र गैर-आयनिक सेल्युलोज ईथरको संरचनामा ठूलो प्रभाव पार्छ। र यो प्रभाव निम्न नियमितता छ जस्तो देखिन्छ:

(1) गैर-आयनिक सेल्युलोज ईथरको S+ S- भन्दा सानो छ।

(2) नोनियोनिक सेल्युलोज ईथरको सतह ऊर्जा Lifshitz-van der Waals बल द्वारा हावी छ।

(३) आणविक तौल र प्रतिस्थापकहरूले गैर-आयनिक सेल्युलोज ईथरहरूको सतह ऊर्जामा प्रभाव पार्छ, तर यो मुख्य रूपमा प्रतिस्थापकहरूको प्रकारमा निर्भर गर्दछ।

(४) एउटै प्रतिस्थापन र प्रतिस्थापनको डिग्रीको आधारमा, हाइड्रोक्साइप्रोपाइल सेल्युलोजको सतह मुक्त ऊर्जा आणविक वजनसँग समानुपातिक हुन्छ; जबकि हाइड्रोक्साइप्रोपाइल मिथाइलसेलुलोजको सतह मुक्त ऊर्जा प्रतिस्थापनको डिग्रीसँग समानुपातिक र आणविक वजनको विपरीत समानुपातिक हुन्छ।

(5) सेल्युलोजको इथरिफिकेशन प्रक्रिया एक प्रक्रिया हो जसमा Lifshitz-van der Waals बल बढ्छ, र यो एक प्रक्रिया हो जसमा लुईस अम्लता घट्छ र लुईस क्षारीयता बढ्छ।