Ефекти супституената и молекулске тежине на својства површине нејонског етра целулозе

Према Васхбурновој теорији импрегнације (Теорија пенетрације) и теорији комбинације Ван Ос-Гоод-Цхаудхури (Цомбининг Тхеори) и примени технологије стубног фитиља (Цолумн Вицкинг Тецхникуе), неколико нејонских етара целулозе, као што је метил целулоза. тестиране су целулоза, хидроксипропил целулоза и хидроксипропил метилцелулоза. Због различитих супституената, степена супституције и молекулске тежине ових целулозних етра, њихове површинске енергије и њихове компоненте су значајно различите. Подаци показују да је Луисова база нејонског етра целулозе већа од Луисове киселине, а главна компонента површинске слободне енергије је Лифшиц-ван дер Валсова сила. Површинска енергија хидроксипропила и његов састав су већи од хидроксиметила. Под претпоставком истог супституента и степена супституције, површинска слободна енергија хидроксипропил целулозе је пропорционална молекулској тежини; док је површинска слободна енергија хидроксипропил метилцелулозе пропорционална степену супституције и обрнуто пропорционална молекулској тежини. Експериментом је такође утврђено да је површинска енергија супституента хидроксипропил и хидроксипропилметил у нејонском целулозном етру изгледа већа од површинске енергије целулозе, а експеримент доказује да је површинска енергија испитиване целулозе и њен састав Подаци су у складу са литературом.

Кључне речи: нејонски етри целулозе; супституенти и степени супституције; молекулска тежина; својства површине; технологија фитиља

Етар целулозе је велика категорија деривата целулозе, који се према хемијској структури њихових етарских супституената могу поделити на ањонске, катјонске и нејонске етре. Целулозни етар је такође један од најранијих производа истражених и произведених у хемији полимера. До сада се целулозни етар широко користио у медицини, хигијени, козметици и прехрамбеној индустрији.

Иако су етри целулозе, као што су хидроксиметилцелулоза, хидроксипропилцелулоза и хидроксипропилметилцелулоза, произведени индустријски и многа њихова својства су проучавана, њихова површинска енергија, киселинска својства алкалне реакције до сада нису пријављена. Пошто се већина ових производа користи у течном окружењу, а карактеристике површине, посебно карактеристике киселинско-базне реакције, вероватно утичу на њихову употребу, веома је неопходно проучити и разумети хемијске карактеристике површине овог комерцијалног етра целулозе.

С обзиром на то да се узорци деривата целулозе веома лако мењају променом услова припреме, у овом раду се као узорци користе комерцијални производи за карактеризацију њихове површинске енергије, а на основу тога се утврђује утицај супституената и молекулске масе таквих производа на површину. проучава се својства.

1. Експериментални део

1.1 Сировине

Нејонски етар целулозе коришћен у експерименту је производ одКИМА ЦХЕМИЦАЛ ЦО.,ЛТД,. Узорци нису били подвргнути никаквом третману пре тестирања.

С обзиром на то да су деривати целулозе направљени од целулозе, две структуре су блиске, а површинска својства целулозе су описана у литератури, па се у овом раду као стандардни узорак користи целулоза. Коришћени узорак целулозе носио је кодни назив Ц8002 и купљен је одКИМА, CN. Узорак није био подвргнут никаквом третману током теста.

Реагенси који се користе у експерименту су: етан, дијодометан, дејонизована вода, формамид, толуен, хлороформ. Све течности су биле аналитички чисти производи осим воде која је била комерцијално доступна.

1.2 Експериментална метода

У овом експерименту је усвојена техника одводњења у колону и као цев за колону исечен је пресек (око 10 цм) стандардне пипете унутрашњег пречника од 3 мм. Сваки пут ставите 200 мг прашкастог узорка у епрувету са колоном, затим је протресите да се уједначи и поставите вертикално на дно стаклене посуде унутрашњег пречника од око 3 цм, тако да се течност може спонтано адсорбовати. Измерити 1 мЛ течности коју треба тестирати и ставити у стаклену посуду и истовремено забележити време потапања т и растојање урањања Кс. Сви експерименти су изведени на собној температури (25±1°Ц). Сваки податак је просек три поновљена експеримента.

1.3 Прорачун експерименталних података

Теоријска основа за примену технике пропуштања у колони за испитивање површинске енергије прашкастих материјала је Васхбурн једначина импрегнације (Васхбурн пенетратион екуатион).

1.3.1 Одређивање капиларног ефективног радијуса Рефф измереног узорка

Приликом примене Васхбурн имерзионе формуле, услов за постизање потпуног влажења је цос=1. То значи да када се течност одабере да се потопи у чврсту материју да би се постигло потпуно влажно стање, можемо израчунати капиларни ефективни радијус Рефф измереног узорка тестирањем удаљености и времена потапања према посебном случају Васхбурн формуле потапања.

1.3.2 Прорачун Лифшиц-ван дер Валсове силе за измерени узорак

Према ван Ос-Цхаудхури-Гоодовим правилима комбиновања, однос између реакција између течности и чврстих материја.

1.3.3 Прорачун Луисове киселинско-базне силе измерених узорака

Уопштено, киселинско-базна својства чврстих материја се процењују на основу података импрегнираних водом и формамидом. Али у овом чланку смо открили да нема проблема када се користи овај пар поларних течности за мерење целулозе, већ у тесту целулозног етра, јер је висина урањања система поларног раствора вода/формамида у целулозном етру прениска. , што отежава снимање времена. Због тога је изабран систем раствора толуен/хлороформ који је увео Цхибовск. Према Чибовском, систем поларног раствора толуен/хлороформ је такође опција. То је зато што ове две течности имају веома посебну киселост и алкалност, на пример, толуен нема Луисову киселост, а хлороформ нема Луисову алкалност. Да бисмо податке добијене помоћу система раствора толуен/хлороформ приближили препорученом систему поларног раствора вода/формамид, користимо ова два поларна течна система за тестирање целулозе у исто време, а затим добијамо одговарајуће коефицијенте експанзије или контракције пре наношења Подаци добијени импрегнацијом целулозног етра толуеном/хлороформом блиски су закључцима добијеним за систем вода/формамид. Пошто су етри целулозе изведени из целулозе и постоји врло слична структура између њих, ова метода процене може бити валидна.

1.3.4 Прорачун укупне површинске слободне енергије

2. Резултати и дискусија

2.1 Стандард целулозе

Пошто су наши резултати испитивања на стандардним узорцима целулозе открили да су ови подаци у доброј сагласности са онима наведеним у литератури, разумно је веровати да треба узети у обзир и резултате тестова на етрима целулозе.

2.2 Резултати испитивања и дискусија о целулозном етру

Током испитивања целулозног етра, веома је тешко забележити растојање и време урањања због веома ниске висине урањања воде и формамида. Због тога је у овом раду изабран систем раствора толуен/хлороформ као алтернативно решење, а Луисова киселост целулозног етра се процењује на основу резултата испитивања вода/формамид и толуен/хлороформа на целулози и пропорционалног односа између два система раствора. и алкалне снаге.

Узимајући целулозу као стандардни узорак, дат је низ киселинско-базних карактеристика целулозних етра. Пошто је резултат импрегнирања етра целулозе толуеном/хлороформом директно тестиран, убедљив је.

То значи да врста и молекулска маса супституената утичу на кисело-базна својства целулозног етра, а однос два супституента, хидроксипропил и хидроксипропилметил, на кисело-базна својства целулозног етра и молекулску масу потпуно супротну. Али то би могло бити повезано и са чињеницом да су посланици мешовити супституенти.

Пошто су супституенти МО43 и К8913 различити и имају исту молекулску тежину, на пример, супституент првог је хидроксиметил, а супституент другог је хидроксипропил, али је молекулска тежина оба 100.000, тако да то такође значи да премиса исте молекулске масе Под овим околностима, С+ и С- хидроксиметил групе могу бити мањи од хидроксипропил групе. Али степен замене је такође могућ, јер је степен замене К8913 око 3,00, док је степен замене МО43 само 1,90.

Пошто су степен супституције и супституенти К8913 и К9113 исти, али је само молекулска маса различита, поређење између њих показује да С+ хидроксипропил целулозе опада са повећањем молекулске масе, али С- расте напротив. .

Из резимеа резултата испитивања површинске енергије свих целулозних етра и њихових компоненти, може се видети да је, било да се ради о целулози или целулозном етру, главна компонента њихове површинске енергије Лифшиц-ван дер Валсова сила, која рачуна око 98% ~ 99%. Штавише, Лифшиц-ван дер Валсове силе ових нејонских етара целулозе (осим МО43) су такође углавном веће од оних код целулозе, што указује да је процес етерификације целулозе такође процес повећања Лифшиц-ван дер Валсових сила. А ова повећања доводе до тога да је површинска енергија целулозног етра већа од енергије целулозе. Овај феномен је веома интересантан јер се ови етри целулозе обично користе у производњи сурфактаната. Али подаци су вредни пажње, не само зато што су подаци о референтном стандардном узорку тестираном у овом експерименту изузетно конзистентни са вредношћу објављеном у литератури, подаци о референтном стандардном узорку су изузетно конзистентни са вредношћу објављеном у литератури, јер пример: све ове целулозе САБ етара је знатно мањи од целулозе, а то је због њихових веома великих Луисових база. Под претпоставком истог супституента и степена супституције, површинска слободна енергија хидроксипропил целулозе је пропорционална молекулској тежини; док је површинска слободна енергија хидроксипропил метилцелулозе пропорционална степену супституције и обрнуто пропорционална молекулској тежини.

Поред тога, јер целулозни етри имају веће СЛВ од целулозе, али већ знамо да је њихова дисперзибилност боља од целулозе, па се прелиминарно може сматрати да би главна компонента СЛВ-а која чини нејонске етре целулозе требало да буде Лондонска сила.

3. Закључак

Истраживања су показала да врста супституента, степен супституције и молекулска маса имају велики утицај на површинску енергију и састав нејонског етра целулозе. И изгледа да овај ефекат има следећу правилност:

(1) С+ нејонског етра целулозе је мањи од С-.

(2) Површинском енергијом нејонског етра целулозе доминира Лифшиц-ван дер Валсова сила.

(3) Молекулска тежина и супституенти утичу на површинску енергију нејонских етара целулозе, али то углавном зависи од врсте супституената.

(4) Под претпоставком истог супституента и степена супституције, површина слободне енергије хидроксипропил целулозе је пропорционална молекулској тежини; док је површинска слободна енергија хидроксипропил метилцелулозе пропорционална степену супституције и обрнуто пропорционална молекулској тежини.

(5) Процес етерификације целулозе је процес у коме се повећава Лифшиц-ван дер Валсова сила, а такође је и процес у коме се смањује Луисова киселост, а повећава Луисова алкалност.