සෙලියුලෝස් ඊතර් වෙතින් සුපිරි අවශෝෂක ද්රව්ය

අධි අවශෝෂක දුම්මල සකස් කිරීම සඳහා N, N-methylenebisacrylamide මගින් හරස්-සම්බන්ධිත කාබොක්සිමීතයිල් සෙලියුලෝස් වල ක්‍රියාවලිය සහ නිෂ්පාදන ක්‍රියාකාරිත්වය අධ්‍යයනය කරන ලද අතර, ක්ෂාර සාන්ද්‍රණය, හරස් සම්බන්ධක කාරක ප්‍රමාණය, ක්ෂාර ඊතරීකරණය සහ ද්‍රාවකය සාකච්ඡා කරන ලදී. නිෂ්පාදනයේ ජල අවශෝෂණ කාර්ය සාධනය මත මාත්රාවේ බලපෑම. ජල අවශෝෂක දුම්මල ජලයට අවශෝෂණය කිරීමේ යාන්ත්‍රණය පැහැදිලි කෙරේ. මෙම නිෂ්පාදනයේ ජල රඳවා ගැනීමේ අගය (WRV) 114ml/g දක්වා ළඟා වන බව අධ්‍යයනයන් පෙන්වා දී ඇත.

ප්රධාන වචන:සෙලියුලෝස් ඊතර්; මෙතිලීන්බිසක්රිලමයිඩ්; සකස් කිරීම

1,හැඳින්වීම

Superabsorbent දුම්මල යනු ශක්තිමත් හයිඩ්‍රොෆිලික් කාණ්ඩ සහ යම් ප්‍රමාණයක හරස් සම්බන්ධක සහිත බහු අවයවීය ද්‍රව්‍යයකි. කඩදාසි, කපු සහ කංසා වැනි සාමාන්‍ය ජල අවශෝෂණ ද්‍රව්‍ය අඩු ජල අවශෝෂණ වේගය සහ දුර්වල ජලය රඳවා ගැනීමේ හැකියාව ඇති අතර සුපිරි අවශෝෂක දුම්මල වලට තමන්ගේ බරින් දුසිම් ගුණයකින් ජලය අවශෝෂණය කර ගත හැකි අතර ජලය අවශෝෂණය කිරීමෙන් පසු සෑදෙන ජෙල් පවා විජලනය නොවේ. සුළු පීඩනයක් සහිතව. විශිෂ්ට ජල රඳවා ගැනීමේ හැකියාව. එය ජලයේ හෝ කාබනික ද්‍රාවකවල ද්‍රාව්‍ය නොවේ.

සෙලියුලෝස් වලින් සෑදූ සුපිරි අවශෝෂක ද්‍රව්‍යයේ අණුක දාමයේ හයිඩ්‍රොක්සයිල් කාණ්ඩ, කාබොක්සයිල් කාණ්ඩ සහ සෝඩියම් හයිඩ්‍රේට් අයන විශාල ප්‍රමාණයක් ඇත. ජලය අවශෝෂණය කිරීමෙන් පසු ජලය හයිඩ්‍රොෆිලික් සාර්ව අණුක ජාලයකින් වට වී ඇති අතර බාහිර පීඩනය යටතේ රඳවා තබා ගත හැකිය. ජලය adsorption දුම්මල තෙතමනය කරන විට, දුම්මල සහ ජලය අතර අර්ධ පාරගම්ය පටල තට්ටුවක් සෑදී ඇත. ඩොනන්ට අනුව ජල-අවශෝෂක දුම්මලවල ජංගම අයන (Na+) අධික සාන්ද්‍රණය හේතුවෙන්'සමතුලිතතා මූලධර්මය, මෙම අයන සාන්ද්‍රණ වෙනස ඔස්මොටික් පීඩනය ඇති කළ හැක. දුර්වල, තෙත් සහ ඉදිමීම දුර්වල බලයක් පිහිටුවීම, ජලය අර්ධ පාරගම්ය පටල මෙම ස්ථරය හරහා ගමන් සහ superabsorbent දුම්මල macromolecules මත hydrophilic කණ්ඩායම් සහ අයන සමග ඒකාබද්ධ, ජංගම අයන සාන්ද්රණය අඩු, එමගින් ඉහළ ජල අවශෝෂණය සහ ඉදිමීම පෙන්නුම්. ජංගම අයන සාන්ද්‍රණයේ වෙනස නිසා ඇතිවන ඔස්මොටික් පීඩන වෙනස බහු අවයවික දුම්මලයේ අණුක ජාලයේ සමෝධානික බලය නිසා ඇති වන තවදුරටත් ප්‍රසාරණයට ඇති ප්‍රතිරෝධයට සමාන වන තෙක් මෙම adsorption ක්‍රියාවලිය දිගටම පවතී. සෙලියුලෝස් වලින් සකස් කරන ලද superabsorbent දුම්මල වල වාසි නම්: මධ්‍යස්ථ ජල අවශෝෂණ වේගය, වේගවත් ජල අවශෝෂණ වේගය, හොඳ ලුණු ජලයට ප්‍රතිරෝධය, විෂ නොවන, pH අගය සකස් කිරීමට පහසු, ස්වභාවධර්මයෙන් පිරිහීමට ලක්විය හැකි අතර අඩු පිරිවැයක් ඇත, එබැවින් එය පුළුල් වේ. භාවිත පරාසය. එය කර්මාන්තයේ සහ කෘෂිකර්මාන්තයේ ජලය අවහිර කිරීමේ කාරකය, පස සමීකරණ සහ ජලය රඳවා ගැනීමේ නියෝජිතයා ලෙස භාවිතා කළ හැකිය. ඊට අමතරව, එය සෞඛ්‍ය, ආහාර, ක්ෂුද්‍රජීව විද්‍යාව සහ වෛද්‍ය විද්‍යාව පිළිබඳ හොඳ වර්ධනයක් සහ යෙදුම් අපේක්ෂාවන් ඇත.

2. පර්යේෂණාත්මක කොටස

2.1 පර්යේෂණාත්මක මූලධර්මය

කපු තන්තු සුපිරි අවශෝෂක දුම්මල සකස් කිරීම ප්‍රධාන වශයෙන් තන්තු සම මත අඩු ආදේශකයක් සහිත හරස් සම්බන්ධිත ව්‍යුහයක් සෑදීමයි. සාමාන්‍යයෙන් ප්‍රතික්‍රියාශීලී ක්‍රියාකාරී කණ්ඩායම් දෙකක් හෝ වැඩි ගණනක් ඇති සංයෝගවලට හරස් සම්බන්ධ කිරීම. හරස් සම්බන්ධ කිරීමේ හැකියාව ඇති ක්‍රියාකාරී කණ්ඩායම් අතරට වයිනයිල්, හයිඩ්‍රොක්සිල්, කාබොක්සයිල්, ඇමයිඩ්, ඇසිඩ් ක්ලෝරයිඩ්, ඔක්සිරේන්, නයිට්‍රයිල් යනාදිය ඇතුළත් වේ. විවිධ හරස් සම්බන්ධක කාරක සමඟ සකස් කරන ලද සුපිරි අවශෝෂක දුම්මලවල ජල අවශෝෂණ අනුපාතය වෙනස් වේ. මෙම අත්හදා බැලීමේදී, N, N-methylenebisacrylamide පහත පියවර ඇතුළුව හරස් සම්බන්ධක කාරකයක් ලෙස භාවිතා කරයි:

(1) සෙලියුලෝස් (Rcell) ක්ෂාරීය සෙලියුලෝස් ජනනය කිරීම සඳහා ක්ෂාරීය ද්‍රාවණය සමඟ ප්‍රතික්‍රියා කරන අතර සෙලියුලෝස්වල ක්ෂාරීය ප්‍රතික්‍රියාව වේගවත් බාහිර තාප ප්‍රතික්‍රියාවකි. උෂ්ණත්වය අඩු කිරීම ක්ෂාර තන්තු සෑදීමට හිතකර වන අතර ඒවායේ ජල විච්ඡේදනය වළක්වා ගත හැකිය. ඇල්කොහොල් එකතු කිරීම සෙලියුලෝස් ආබාධය වැඩි කළ හැකි අතර එය ක්ෂාරීයකරණයට සහ පසුව ඊතර්කරණයට හිතකර වේ.

RcellOH+NaOH→Rcellona+H2O

(2) ක්ෂාර සෙලියුලෝස් සහ මොනොක්ලෝරොඇසිටික් අම්ලය සෝඩියම් කාබොක්සිමීතයිල් සෙලියුලෝස් ජනනය කරන අතර ඊතරීකරණ ප්‍රතික්‍රියාව නියුක්ලියෝෆිලික් ආදේශන ප්‍රතික්‍රියාවට අයත් වේ:

Rcellona+ClCH2COONa→RcellOCH2COONa+NaCl

(3) සුපිරි අවශෝෂක දුම්මල ලබා ගැනීම සඳහා N, N-methylenebisacrylamide හරස් සම්බන්ධ කර ඇත. කාබොක්සිමීතයිල් තන්තු වල අණුක දාමයේ හයිඩ්‍රොක්සයිල් කාණ්ඩ විශාල ප්‍රමාණයක් තවමත් පවතින නිසා, සෙලියුලෝස් හයිඩ්‍රොක්සයිල් කාණ්ඩයේ අයනීකරණය සහ N, N-methylenebisacrylamide අණුක දාමයේ ඇක්‍රිලොයිල් ද්විත්ව බන්ධනය අයනීකරණය කිරීම ක්‍රියාව යටතේ ක්‍රියාත්මක විය හැක. ක්ෂාර උත්ප්‍රේරණය, පසුව සෙලියුලෝස් අණුක දාම අතර හරස් සම්බන්ධ කිරීම මයිකල් ඝනීභවනය හරහා සිදු වන අතර, වහාම ජලය සමඟ ප්‍රෝටෝන හුවමාරුවකට භාජනය වී ජලයේ දිය නොවන සෙලියුලෝස් අධි අවශෝෂක දුම්මල බවට පත් වේ.

2.2 අමුද්‍රව්‍ය සහ උපකරණ

අමුද්‍රව්‍ය: අවශෝෂක කපු (ලින්ටර් වලට කපා), සෝඩියම් හයිඩ්‍රොක්සයිඩ්, මොනොක්ලෝරොඇසිටික් අම්ලය, N, N-methylenebisacrylamide, නිරපේක්ෂ එතනෝල්, ඇසිටෝන්.

උපකරණ: ගෙල තුනේ නළය, විදුලි ඇවිස්සීම, ප්‍රත්‍යාවර්ත කන්ඩෙන්සර්, චූෂණ පෙරහන නළය, බුච්නර් පුනීලය, රික්ත වියළන උඳුන, සංසරණ ජල රික්ත පොම්පය.

2.3 සකස් කිරීමේ ක්රමය

2.3.1 ක්ෂාරීයකරණය

ගෙල තුනේ බෝතලයට අවශෝෂක කපු ග්‍රෑම් 1 ක් එකතු කරන්න, ඉන්පසු සෝඩියම් හයිඩ්‍රොක්සයිඩ් ද්‍රාවණය සහ නිරපේක්ෂ එතනෝල් නිශ්චිත ප්‍රමාණයක් එකතු කරන්න, උෂ්ණත්වය කාමර උෂ්ණත්වයට වඩා අඩුවෙන් තබා ටික වේලාවක් කලවම් කරන්න.

2.3.2 එතෙරීකරණය

ක්ලෝරෝඇසිටික් අම්ලය නිශ්චිත ප්‍රමාණයක් එකතු කර පැය 1 ක් කලවම් කරන්න.

2.3.2 හරස් සම්බන්ධ කිරීම

ඊතරීකරණයේ පසුකාලීන අවධියේදී, N,N-methylenebisacrylamide හරස් සම්බන්ධ කිරීම සිදු කිරීම සඳහා සමානුපාතිකව එකතු කරන ලද අතර පැය 2 ක් කාමර උෂ්ණත්වයේ දී කලවම් කරන ලදී.

2.3.4 පසු සැකසුම්

ග්ලැසියර ඇසිටික් අම්ලය භාවිතා කර pH අගය 7 දක්වා සකස් කරන්න, ලුණු එතනෝල් වලින් සෝදා හරින්න, ඇසිටෝන් වලින් ජලය සෝදා හරින්න, චූෂණ වලින් පෙරාගන්න, සහ පැය 4ක් රික්තයෙන් වියළන්න (60ට පමණ°C, රික්ත උපාධිය 8.8kPa) සුදු කපු සූතිකා නිෂ්පාදනයක් ලබා ගැනීමට.

2.4 විශ්ලේෂණාත්මක පරීක්ෂණය

ජල අවශෝෂණ අනුපාතය (WRV) තීරණය කරනු ලබන්නේ පෙරීමෙනි, එනම් නිෂ්පාදනයේ (G) 1 ග්රෑම් ආස්රැත ජලය (V1) මිලි ලීටර් 100 ක් අඩංගු බීකරයකට එකතු කර පැය 24 ක් පොඟවා දැල් 200 මල නොබැඳෙන වානේ තිරයක් හරහා පෙරීම සිදු කරයි. , සහ තිරයේ පතුලේ ඇති ජලය එකතු කරනු ලැබේ (V2). ගණනය කිරීමේ සූත්‍රය පහත පරිදි වේ: WRV=(V1-V2)/G.

3. ප්රතිඵල සහ සාකච්ඡාව

3.1 ක්ෂාරීය ප්රතික්රියා කොන්දේසි තෝරාගැනීම

කපු තන්තු සහ ක්ෂාරීය ද්‍රාවණයේ ක්‍රියාකාරිත්වය මගින් ක්ෂාර සෙලියුලෝස් නිෂ්පාදනය කිරීමේ ක්‍රියාවලියේදී, ක්‍රියාවලි තත්වයන් නිෂ්පාදනයේ ක්‍රියාකාරිත්වයට සැලකිය යුතු බලපෑමක් ඇති කරයි. ක්ෂාරීය ප්රතික්රියාවේ බොහෝ සාධක තිබේ. නිරීක්ෂණ පහසුව සඳහා, විකලාංග අත්හදා බැලීම් සැලසුම් ක්‍රමය අනුගමනය කරයි.

වෙනත් කොන්දේසි: ද්‍රාවකය නිරපේක්ෂ එතනෝල් 20ml වේ, ක්ෂාර සහ ඊතර්කරණ කාරකය (mol/md) අනුපාතය 3:1, සහ හරස් සම්බන්ධක කාරකය 0.05g වේ.

පර්යේෂණාත්මක ප්‍රතිඵල පෙන්නුම් කරන්නේ: ප්‍රාථමික සහ ද්විතියික සම්බන්ධතාව: C>A>B, හොඳම අනුපාතය: A3B3C3. ක්ෂාර ප්‍රතික්‍රියාවේ වැදගත්ම සාධකය වන්නේ ලයි සාන්ද්‍රණයයි. ලයිහි ඉහළ සාන්ද්‍රණය ක්ෂාරීය සෙලියුලෝස් සෑදීමට හිතකර වේ. කෙසේ වෙතත්, ලයි සාන්ද්‍රණය වැඩි වන තරමට සකස් කරන ලද සුපිරි අවශෝෂක දුම්මලවල ලුණු ප්‍රමාණය වැඩි බව සැලකිල්ලට ගත යුතුය. එම නිසා, එතනෝල් සමග ලුණු සේදීමේදී, නිෂ්පාදනයේ ජල අවශෝෂණ හැකියාවට බලපෑම් නොකිරීමට, නිෂ්පාදනයේ ලුණු ඉවත් කිරීම සහතික කිරීම සඳහා කිහිප වතාවක්ම සේදීම.

3.2 නිෂ්පාදන WRV මත හරස් සම්බන්ධක නියෝජිත මාත්‍රාවේ බලපෑම

පර්යේෂණාත්මක කොන්දේසි වනුයේ: නිරපේක්ෂ එතනෝල් 20ml, ක්ෂාර 2.3:1 අනුපාතය ඊතරීකරණ නියෝජිතයා, 20ml ලයි, සහ 90min ක්ෂාර.

CMC-Na හි හරස් සම්බන්ධක මට්ටමට හරස් සම්බන්ධක නියෝජිත ප්‍රමාණය බලපෑ බව ප්‍රතිඵල පෙන්නුම් කළේය. අධික ලෙස හරස් සම්බන්ධ කිරීම නිෂ්පාදන අවකාශයේ දැඩි ජාල ව්‍යුහයකට මඟ පාදයි, එය අඩු ජල අවශෝෂණ අනුපාතය සහ ජල අවශෝෂණයෙන් පසු දුර්වල ප්‍රත්‍යාස්ථතාව මගින් සංලක්ෂිත වේ; හරස් සම්බන්ධක කාරකයේ ප්‍රමාණය කුඩා වන විට, හරස් සම්බන්ධ කිරීම අසම්පූර්ණ වන අතර, ජල-ද්‍රාව්‍ය නිෂ්පාදන ඇත, එය ජල අවශෝෂණ අනුපාතයට ද බලපායි. හරස් සම්බන්ධක කාරක ප්‍රමාණය ග්‍රෑම් 0.06 ට වඩා අඩු වූ විට, හරස් සම්බන්ධක කාරක ප්‍රමාණය වැඩිවීමත් සමඟ ජල අවශෝෂණ වේගය වැඩි වේ, හරස් සම්බන්ධක කාරක ප්‍රමාණය ග්‍රෑම් 0.06 ට වඩා වැඩි වූ විට, ජල අවශෝෂණ වේගය අඩු වේ. හරස් සම්බන්ධක නියෝජිතයා ප්රමාණය සමඟ. එබැවින්, හරස් සම්බන්ධක නියෝජිතයාගේ මාත්රාව කපු කෙඳි ස්කන්ධයෙන් 6% ක් පමණ වේ.

3.3 නිෂ්පාදන WRV මත එතෙරීකරණ කොන්දේසි වල බලපෑම

පර්යේෂණාත්මක කොන්දේසි වන්නේ: ක්ෂාර සාන්ද්රණය 40%; ක්ෂාර පරිමාව 20ml; නිරපේක්ෂ එතනෝල් 20ml; හරස් සම්බන්ධක කාරක මාත්‍රාව 0.06g; ක්ෂාර 90min.

රසායනික ප්‍රතික්‍රියා සූත්‍රයට අනුව, ක්ෂාර-ඊතර් අනුපාතය (NaOH:CICH2-COOH) 2:1 විය යුතුය, නමුත් ප්‍රතික්‍රියා පද්ධතිය තුළ යම් නිදහස් ක්ෂාර සාන්ද්‍රණයක් සහතික කළ යුතු නිසා භාවිතා කරන ක්ෂාර ප්‍රමාණය මෙම අනුපාතයට වඩා වැඩිය. , මන්ද: නිශ්චිත නිදහස් පදනමේ ඉහළ සාන්ද්‍රණයක් ක්ෂාරීය ප්‍රතික්‍රියාව සම්පූර්ණ කිරීම සඳහා හිතකර වේ; හරස් සම්බන්ධක ප්රතික්රියාව ක්ෂාරීය තත්ව යටතේ සිදු කළ යුතුය; සමහර අතුරු ප්රතික්රියා ක්ෂාර පරිභෝජනය කරයි. කෙසේ වෙතත්, ක්ෂාර ප්‍රමාණය ඕනෑවට වඩා එකතු කළහොත්, ක්ෂාර තන්තු බරපතල ලෙස පිරිහීමට ලක් වන අතර, ඒ සමඟම, ඊතරීකරණ කාරකයේ කාර්යක්ෂමතාව අඩු වේ. අත්හදා බැලීම්වලින් පෙනී යන්නේ ක්ෂාර හා ඊතර් අනුපාතය 2.5: 1 පමණ වන බවයි.

3.4 ද්රාවණ ප්රමාණයේ බලපෑම

පර්යේෂණාත්මක කොන්දේසි වන්නේ: ක්ෂාර සාන්ද්රණය 40%; ක්ෂාර මාත්රාව 20ml; ක්ෂාර-ඊතර් අනුපාතය 2.5: 1; හරස් සම්බන්ධක කාරක මාත්‍රාව ග්‍රෑම් 0.06, ක්ෂාරීකරණය විනාඩි 90.

ද්‍රාවක නිර්ජලීය එතනෝල්, ක්ෂාරීය සෙලියුලෝස් සෑදීමේදී නිකුත් වන තාපය විසුරුවා හැරීමට සහ මාරු කිරීමට ප්‍රයෝජනවත් වන අතර, ක්ෂාරීය සෙලියුලෝස් වල ජල විච්ඡේදනය ප්‍රතික්‍රියාව අඩු කර, ඒකාකාරව ලබා ගැනීමට හැකි වන පරිදි පද්ධතියේ රොන්මඩ තත්ත්වය විසුරුවා හැරීම, සමජාතීය කිරීම සහ නඩත්තු කිරීමේ කාර්යභාරය ඉටු කරයි. සෙලියුලෝස් . කෙසේ වෙතත්, එකතු කරන ලද ඇල්කොහොල් ප්‍රමාණය වැඩි නම්, ක්ෂාර සහ සෝඩියම් මොනොක්ලෝරෝඇසිටේට් එහි දිය වී, ප්‍රතික්‍රියාකාරක සාන්ද්‍රණය අඩු වනු ඇත, ප්‍රතික්‍රියා වේගය අඩු වනු ඇත, එය පසුකාලීන හරස් සම්බන්ධකයට ද අහිතකර බලපෑමක් ඇති කරයි. නිරපේක්ෂ එතනෝල් ප්රමාණය 20ml වන විට, WRV අගය විශාල වේ.

සාරාංශයක් ලෙස, N, N-methylenebisacrylamide මගින් හරස් සම්බන්ධ කරන ලද අවශෝෂක කපු ක්ෂාර සහ ඊතර්ීකරණය කරන ලද කාබොක්සිමීතයිල් සෙලියුලෝස් වලින් සුපිරි අවශෝෂක දුම්මල සකස් කිරීම සඳහා වඩාත් සුදුසු කොන්දේසි වනුයේ: ක්ෂාර සාන්ද්‍රණය 40%, ද්‍රාවක රහිත ජලය මිලි ලීටර් 20 සහ එතනෝල්, ඇල්කලී අනුපාතය 2.5:1 වන අතර හරස් සම්බන්ධක කාරකයේ මාත්‍රාව ග්‍රෑම් 0.06 (කපු ලින්ටර් ප්‍රමාණයෙන් 6%) වේ.