Особине катјонског раствора етра целулозе

Својства разблаженог раствора катјонског целулозног етра високе густине (КГ-30М) при различитим пХ вредностима проучавана су помоћу инструмента за ласерско расејање, из хидродинамичког радијуса (Рх) под различитим угловима, и средњег квадратног полупречника ротације Рг Однос према Рх закључује да је његов облик неправилан, али близу сферног. Затим су уз помоћ реометра детаљно проучавана три концентрована раствора катјонских етра целулозе различите густине наелектрисања и разматран је утицај концентрације, пХ вредности и сопствене густине наелектрисања на њена реолошка својства. Како се концентрација повећавала, Њутнов експонент се прво смањивао, а затим смањивао. Долази до флуктуације или чак одскока, а тиксотропно понашање се јавља при 3% (масени удио). Умерена густина пуњења је корисна за добијање већег вискозитета при нултом смицању, а пХ има мали утицај на њен вискозитет.

Кључне речи:катјонски етар целулозе; морфологија; нулти вискозитет смицања; реологија

Деривати целулозе и њихови модификовани функционални полимери имају широку примену у областима физиолошких и санитарних производа, петрохемије, медицине, хране, производа за личну негу, амбалаже, итд. способност, широко се користи у свакодневним хемикалијама, посебно шампонима, и може побољшати чешљање косе након прања шампоном. Истовремено, због своје добре компатибилности, може се користити у шампонима два у једном и све у једном. Такође има добре изгледе за примену и привукао је пажњу разних земаља. У литератури је објављено да раствори деривата целулозе показују понашања као што су Њутнова течност, псеудопластична течност, тиксотропна течност и вискоеластична течност са повећањем концентрације, али морфологија, реологија и фактори утицаја катионског етра целулозе у воденом раствору Мало је истраживачки извештаји. Овај рад се фокусира на реолошко понашање воденог раствора целулозе модификоване кватернарним амонијумом, како би пружио референцу за практичну примену.

1. Експериментални део

1.1 Сировине

Катјонски етар целулозе (КГ-30М, ЈР-30М, ЛР-30М); Канадски производ компаније Дов Цхемицал, обезбеђен од стране Процтер & Гамбле Цомпани Кобе Р&Д центра у Јапану, измерен Варио ЕЛ елементарним анализатором (Герман Елементал Цомпани), узорак. Садржај азота је 2,7%, 1,8%, 1,0% респективно (густина пуњења је 1,9 Мек/г, 1,25 Мек/г, 0,7 Мек/г, респективно), а тестиран је од стране немачког инструмента за распршивање ласерског светла АЛВ-5000Е (ЛЛС) измеривши да му је просечна молекулска тежина око 1,64×106г/мол.

1.2 Припрема раствора

Узорак је пречишћен филтрацијом, дијализом и сушењем замрзавањем. Измерити серију од три квантитативна узорка и додати стандардни пуфер раствор са пХ 4,00, 6,86, 9,18 да би се припремила потребна концентрација. Да би се осигурало да су узорци потпуно растворени, сви раствори узорака су стављени на магнетну мешалицу 48 сати пре тестирања.

1.3 Мерење расејања светлости

Користите ЛЛС да измерите просечну молекулску тежину узорка у разблаженом воденом раствору, хидродинамички радијус и средњи квадратни полупречник ротације када је други Вили коефицијент и различити углови,) и закључите да је овај катјонски етар целулозе у водени раствор по свом статусу односа.

1.4 Мерење вискозитета и реолошка испитивања

Концентровани раствор ЦЦЕ је проучаван Броокфиелд РВДВ-ИИИ+ реометром и испитиван је утицај концентрације, густине наелектрисања и пХ вредности на реолошка својства као што је вискозност узорка. При већим концентрацијама потребно је испитати његову тиксотропију.

2. Резултати и дискусија

2.1 Истраживање расејања светлости

Због своје посебне молекуларне структуре, тешко је постојати у облику једног молекула чак и у добром растварачу, већ у облику одређених стабилних мицела, кластера или асоцијација.

Када је разблажени водени раствор (~о.1%) ЦЦЕ посматран поларизационим микроскопом, испод позадине ортогоналног поља црног крста, појавиле су се „звездасте“ светле тачке и светле траке. Даље га карактерише расејање светлости, динамички хидродинамички радијус при различитим пХ и угловима, средњи квадратни полупречник ротације и други Вили коефицијент добијен из Бери дијаграма су наведени у Таб. 1. Графикон дистрибуције функције хидродинамичког радијуса добијен при концентрацији од 10-5 је углавном један пик, али је расподела веома широка (слика 1), што указује да постоје асоцијације на молекуларном нивоу и велики агрегати у систему ; Постоје промене, а вредности Рг/Рб су око 0,775, што указује да је облик ЦЦЕ у раствору близу сферног, али недовољно правилан. Ефекат пХ на Рб и Рг није очигледан. Противјон у пуферском раствору ступа у интеракцију са ЦЦЕ да би заштитио наелектрисање на свом бочном ланцу и учинио га да се скупи, али разлика варира у зависности од типа противјона. Мерење расејања светлости наелектрисаних полимера подложно је интеракцији силе великог домета и спољашњим сметњама, тако да постоје одређене грешке и ограничења у ЛЛС карактеризацији. Када је масени удео већи од 0,02%, у дијаграму Рх дистрибуције углавном постоје неодвојиви двоструки врхови или чак вишеструки пикови. Како концентрација расте, Рх се такође повећава, што указује да је више макромолекула повезано или чак агрегирано. Када су Цао ет ал. користила расејање светлости за проучавање кополимера карбоксиметил целулозе и површински активних макромера, постојали су и неодвојиви дупли пикови, од којих је један био између 30нм и 100нм, који представља формирање мицела на молекуларном нивоу, а други пик Рх је релативно велика, која се сматра агрегатом, што је слично резултатима утврђеним у овом раду.

2.2 Истраживање реолошког понашања

2.2.1 Ефекат концентрације:Измерити привидну вискозност раствора КГ-30М са различитим концентрацијама при различитим брзинама смицања, и према логаритамском облику једначине потенцијског закона коју је предложио Оствалд-Деваеле, када масени удео не прелази 0,7% и низ правих линија са коефицијентима линеарне корелације већим од 0.99. А како концентрација расте, вредност Њутновог експонента н опада (све мање од 1), показујући очигледну псеудопластичну течност. Вођени силом смицања, макромолекуларни ланци почињу да се расплићу и оријентишу, па се вискозитет смањује. Када је масени удео већи од 0,7%, коефицијент линеарне корелације добијене праве линије опада (око 0,98), а н почиње да флуктуира или чак расте са повећањем концентрације; када масени удео достигне 3% (сл. 2), табела Привидни вискозитет прво расте а затим опада са повећањем брзине смицања. Ова серија феномена се разликује од извештаја других ањонских и катјонских полимера. Вредност н расте, то јест, нењутновско својство је ослабљено; Њутновска течност је вискозна течност, а међумолекулско клизање настаје под дејством напона смицања и не може се повратити; нењутновска течност садржи еластични део који се може повратити и вискозни део који се не може повратити. Под дејством смичног напрезања долази до неповратног клизања између молекула, а истовремено, пошто су макромолекули растегнути и оријентисани смицањем, настаје еластични део који се може повратити. Када се спољна сила уклони, макромолекули имају тенденцију да се врате у првобитни увијени облик, тако да вредност н расте. Концентрација наставља да расте и формира мрежну структуру. Када је напон на смицање мали, неће бити уништен, већ ће се појавити само еластична деформација. У овом тренутку, еластичност ће бити релативно повећана, вискозитет ће бити ослабљен, а вредност н ће се смањити; док се смичући напон постепено повећава током процеса мерења, па н Вредност флуктуира. Када масени удео достигне 3%, привидни вискозитет се прво повећава, а затим смањује, јер мали смицање подстиче колизију макромолекула у формирање великих агрегата, тако да вискозитет расте, а напон смицања наставља да разбија агрегате. , вискозитет ће се поново смањити.

У истраживању тиксотропије подесите брзину (р/мин) да достигне жељено и, повећавајте брзину у редовним интервалима док не достигне задату вредност, а затим брзо спустите са максималне брзине назад на почетну вредност да бисте добили одговарајућу вредност Напон смицања, његов однос са брзином смицања приказан је на слици 3. Када је масени удео мањи од 2,5%, крива навише и наниже се потпуно преклапају, али када је масени удео 3%, две линије бр. дуже преклапање, а линија надоле заостаје, што указује на тиксотропију.

Временска зависност смичног напона је позната као реолошки отпор. Реолошка отпорност је карактеристично понашање вискоеластичних течности и течности са тиксотропном структуром. Утврђено је да што је веће и истог масеног удела, то брже р достиже равнотежу, а временска зависност је мања; при нижој масеној фракцији (<2%), ЦЦЕ не показује реолошку отпорност. Када се масени удео повећа на 2,5%, показује снажну временску зависност (слика 4), и потребно је око 10 минута да се постигне равнотежа, док код 3,0% време равнотеже траје 50 минута. Добра тиксотропија система погодује практичној примени.

2.2.2 Ефекат густине наелектрисања:изабран је логаритамски облик емпиријске формуле Спенцер-Диллон, у којој је вискозитет нултог пресека, б константан при истој концентрацији и различитој температури, и расте са повећањем концентрације на истој температури. Према једначини по степену коју је усвојио Оноги 1966. године, М је релативна молекулска маса полимера, А и Б су константе, а ц је масени удео (%). Фиг.5 Три криве имају очигледне тачке прегиба око 0,6%, односно постоји удео критичне масе. Више од 0,6%, вискозитет нултог смицања брзо расте са повећањем концентрације Ц. Криве три узорка са различитим густинама наелектрисања су веома блиске. Насупрот томе, када је масени удео између 0,2% и 0,8%, вискозитет нултог пресека ЛР узорка са најмањом густином наелектрисања је највећи, јер повезивање водоничне везе захтева одређени контакт. Стога је густина наелектрисања уско повезана са тим да ли се макромолекули могу распоредити на уредан и компактан начин; кроз ДСЦ тестирање, утврђено је да ЛР има слаб кристализациони врх, што указује на одговарајућу густину пуњења, а вискозитет нултог смицања је већи при истој концентрацији. Када је масени удео мањи од 0,2%, ЛР је најмањи, јер је у разблаженом раствору већа вероватноћа да ће макромолекули са малом густином наелектрисања формирати оријентацију калема, тако да је вискозитет нултог смицања низак. Ово има добар водећи значај у смислу перформанси згушњавања.

2.2.3 пХ ефекат: Слика 6 је резултат измерен при различитим пХ у опсегу од 0,05% до 2,5% масеног удела. Постоји тачка прегиба око 0,45%, али три криве се скоро преклапају, што указује да пХ ​​нема очигледног утицаја на вискозитет нултог смицања, који се прилично разликује од осетљивости ањонског етра целулозе на пХ.

3. Закључак

ЛЛС проучава разблажени водени раствор КГ-30М, а добијена хидродинамичка расподела радијуса је један пик. Из зависности од угла и односа Рг/Рб може се закључити да је његов облик близак сферном, али недовољно правилан. За ЦЦЕ растворе са три густине наелектрисања, вискозитет расте са повећањем концентрације, али Њутнов ловни број н прво опада, затим флуктуира, па чак и расте; пХ има мали утицај на вискозитет, а умерена густина пуњења може да добије већи вискозитет.