Balukar Substituén jeung Beurat Molekul dina Pasipatan Permukaan Éter Selulosa Nonionik

Numutkeun téori impregnasi Washburn (Teori Penetrasi) sareng téori kombinasi van Oss-Good-Chaudhury (Teori Gabungan) sareng aplikasi téknologi sumbu kolom (Teknik Wicking Kolom), sababaraha éter selulosa non-ionik, sapertos selulosa métil. selulosa, hidroksipropil selulosa sareng hidroksipropil metilselulosa diuji. Kusabab substituén anu béda, darajat substitusi sareng beurat molekular éter selulosa ieu, énergi permukaan sareng komponénna béda sacara signifikan. Data nunjukkeun yén basa Lewis éter selulosa non-ionik leuwih badag batan asam Lewis, sarta komponén utama énergi bébas permukaan nyaéta gaya Lifshitz-van der Waals. Énergi permukaan hidroksipropil sareng komposisina langkung ageung tibatan hidroksimétil. Dina premis tina substituent sarua jeung darajat substitusi, énergi bébas permukaan hidroksipropil selulosa sabanding jeung beurat molekul; sedengkeun énergi bébas permukaan hidroksipropil métilselulosa sabanding jeung darajat substitusi jeung tibalik sabanding jeung beurat molekul. Ékspérimén ogé mendakan yén énergi permukaan hidroksipropil substituén sareng hidroksipropilmétil dina éter selulosa non-ionik sigana langkung ageung tibatan énergi permukaan selulosa, sareng percobaan ngabuktikeun yén énergi permukaan selulosa anu diuji sareng komposisina. saluyu jeung sastra.

kecap konci: éter selulosa nonionik; substituén jeung darajat substitusi; beurat molekular; sipat permukaan; téhnologi wick

Éter selulosa nyaéta kategori badag turunan selulosa, nu bisa dibagi kana éter anionik, kationik jeung nonionic nurutkeun struktur kimia substituén éter maranéhanana. Éter selulosa ogé mangrupikeun salah sahiji produk pangheubeulna anu ditalungtik sareng diproduksi dina kimia polimér. Sajauh ieu, éter selulosa parantos seueur dianggo dina ubar, kabersihan, kosmétik sareng industri pangan.

Sanaos éter selulosa, sapertos hydroxymethylcellulose, hydroxypropylcellulose sareng hydroxypropylmethylcellulose, parantos diproduksi sacara industri sareng seueur pasipatanana parantos ditaliti, énergi permukaanna, sipat asam Alkali-réaktif teu acan dilaporkeun dugi ka ayeuna. Kusabab sabagéan ageung produk ieu dianggo dina lingkungan cair, sareng ciri permukaan, khususna ciri réaksi asam-basa, kamungkinan mangaruhan panggunaanana, peryogi pisan diajar sareng ngartos karakteristik kimia permukaan éter selulosa komérsial ieu.

Nganggap yén conto turunan selulosa gampang pisan dirobih ku parobihan kaayaan persiapan, makalah ieu nganggo produk komersil salaku conto pikeun ngagambarkeun énergi permukaanna, sareng dumasar kana ieu, pangaruh substituén sareng beurat molekul produk sapertos kitu dina permukaan. sipat diulik.

1. Bagian ékspérimén

1.1 Bahan baku

Éter selulosa non-ionik anu digunakeun dina percobaan nyaéta produk tinaKIMA CHEMICAL CO.,LTD,. Sampel henteu ngalaman perlakuan naon waé sateuacan diuji.

Tempo yén turunan selulosa dijieunna tina selulosa, dua struktur nu deukeut, sarta sipat permukaan selulosa geus dilaporkeun dina literatur, jadi ieu tulisan ngagunakeun selulosa salaku sampel baku. Sampel selulosa anu dianggo namina kode C8002 sareng digaleuh tiKIMA, CN. Sampel henteu aya dina perlakuan naon waé salami tés.

Réagen anu digunakeun dina percobaan nyaéta: étana, diiodométana, cai deionisasi, formamida, toluén, kloroform. Sadaya cair mangrupikeun produk murni analitik iwal cai anu sayogi komersil.

1.2 Métode ékspérimén

Dina percobaan ieu, téknik wicking kolom diadopsi, sarta bagian (kira 10 cm) tina pipette baku kalayan diaméter jero 3 mm dipotong salaku tube kolom. Nempatkeun 200 mg sampel bubuk kana tabung kolom unggal waktos, teras aduk nepi ka rata sarta nempatkeun eta vertikal dina handapeun wadahna kaca kalayan diaméter jero ngeunaan 3 cm, jadi cairanana bisa adsorbed spontaneously. Beurat 1 ml cairan anu bakal diuji teras lebetkeun kana wadah gelas, sareng catet waktos immersion t sareng jarak immersion X dina waktos anu sami. Sadaya percobaan dilaksanakeun dina suhu kamar (25±1°C). Unggal data nyaéta rata-rata tilu percobaan ulangan.

1.3 Itungan data ékspérimén

Dasar téoritis pikeun nerapkeun téknik wicking kolom pikeun nguji énergi permukaan bahan bubuk nyaéta persamaan impregnation Washburn (persamaan penetrasi Washburn).

1.3.1 Penentuan radius efektif kapiler Reff sampel diukur

Nalika ngalarapkeun rumus immersion Washburn, syarat pikeun ngahontal baseuh lengkep nyaéta cos=1. Ieu ngandung harti yén nalika cairan dipilih pikeun neuleumkeun kana padet pikeun ngahontal kaayaan pinuh baseuh, urang bisa ngitung radius éféktif kapilér Reff sampel diukur ku nguji jarak immersion jeung waktu nurutkeun kasus husus tina rumus immersion Washburn.

1.3.2 Lifshitz-van der Waals itungan gaya pikeun sampel diukur

Numutkeun aturan gabungan van Oss-Chaudhury-Good, hubungan antara réaksi antara cair jeung padet.

1.3.3 Itungan gaya asam-basa Lewis tina sampel diukur

Sacara umum, sipat asam-basa padet diperkirakeun tina data anu diresapi ku cai sareng formamide. Tapi dina artikel ieu, urang manggihan yén teu aya masalah nalika ngagunakeun pasangan ieu cair polar pikeun ngukur selulosa, tapi dina uji éter selulosa, sabab jangkungna immersion tina sistem solusi polar cai / formamide dina selulosa éter teuing low. , nyieun waktu ngarekam hésé pisan. Ku alatan éta, sistem solusi toluene / kloroform diwanohkeun ku Chibowsk dipilih. Numutkeun Chibowski, sistem solusi polar toluene / kloroform ogé pilihan. Ieu kusabab dua cairan ieu gaduh kaasaman sareng alkalinitas anu khusus pisan, contona, toluene henteu gaduh kaasaman Lewis, sareng kloroform henteu gaduh alkalinitas Lewis. Dina raraga neangan data diala ku sistem toluene / solusi kloroform ngadeukeutan ka sistem solusi polar dianjurkeun cai / formamide, kami nganggo dua sistem cair polar ieu pikeun nguji selulosa dina waktos anu sareng, lajeng meunang ékspansi pakait atawa koefisien kontraksi. saméméh nerapkeun Data diala ku impregnating selulosa éter kalawan toluene / kloroform deukeut ka conclusions diala pikeun sistem cai / formamide. Kusabab éter selulosa diturunkeun tina selulosa sareng aya struktur anu sami pisan antara dua, metode estimasi ieu tiasa valid.

1.3.4 Itungan total énergi bébas permukaan

2. Hasil jeung Sawala

2.1 Standar selulosa

Kusabab hasil uji kami ngeunaan sampel standar selulosa mendakan yén data ieu saluyu sareng anu dilaporkeun dina literatur, éta wajar pikeun yakin yén hasil tés dina éter selulosa ogé kedah dipertimbangkeun.

2.2 Hasil tés jeung diskusi ngeunaan éter selulosa

Salila uji éter selulosa, hésé pisan pikeun ngarékam jarak sareng waktos immersion kusabab jangkungna immersion cai sareng formamide anu rendah pisan. Ku alatan éta, makalah ieu milih sistem solusi toluene/chloroform salaku solusi alternatif, sarta ngira-ngira kaasaman Lewis sélulosa éter dumasar kana hasil tés cai/formamida jeung toluene/chloroform dina selulosa jeung hubungan proporsional antara dua sistem solusi. jeung kakuatan basa.

Nyokot selulosa salaku sampel baku, runtuyan ciri asam-basa éter selulosa dibéré. Kusabab hasil impregnating selulosa éter kalawan toluene / kloroform diuji langsung, éta ngayakinkeun.

Ieu ngandung harti yén jenis jeung beurat molekul substituén mangaruhan sipat asam-basa éter selulosa, sarta hubungan antara dua substituén, hidroksipropil jeung hidroksipropilmétil, dina sipat asam-basa éter selulosa jeung beurat molekul sagemblengna sabalikna. Tapi éta ogé tiasa aya hubunganana sareng kanyataan yén MP mangrupikeun substituén campuran.

Kusabab substituén MO43 sareng K8913 béda sareng gaduh beurat molekul anu sami, contona, substituén anu baheula nyaéta hidroksimétil sareng substituén anu terakhir nyaéta hidroksipropil, tapi beurat molekul duanana nyaéta 100,000, ku kituna ogé hartosna yén Premis beurat molekul anu sarua Dina kaayaan, S+ jeung S- gugus hidroksimétil bisa jadi leuwih leutik batan gugus hidroksipropil. Tapi darajat substitusi oge mungkin, sabab darajat substitusi K8913 nyaeta ngeunaan 3,00, sedengkeun MO43 ngan 1,90.

Kusabab darajat substitusi sareng substituén K8913 sareng K9113 sami tapi ngan ukur beurat molekul anu béda, perbandingan antara dua nunjukkeun yén S+ tina hidroksipropil selulosa turun kalayan ningkatna beurat molekul, tapi S- ningkat sabalikna. .

Tina kasimpulan hasil tés énergi permukaan sadaya éter selulosa sareng komponénna, tiasa ditingali yén naha éta selulosa atanapi éter selulosa, komponén utama énergi permukaanna nyaéta gaya Lifshitz-van der Waals, akuntansi pikeun ngeunaan 98% ~ 99%. Leuwih ti éta, gaya Lifshitz-van der Waals tina éter selulosa nonionik ieu (iwal MO43) ogé lolobana leuwih badag batan sélulosa, nu nunjukkeun yén prosés éterifikasi selulosa ogé mangrupa prosés ngaronjatkeun gaya Lifshitz-van der Waals. Sareng paningkatan ieu nyababkeun énergi permukaan éter selulosa langkung ageung tibatan selulosa. Fenomena ieu pikaresepeun pisan sabab éter selulosa ieu biasa dianggo dina produksi surfaktan. Tapi data ieu noteworthy, lain ngan kusabab data ngeunaan sampel standar rujukan diuji dina percobaan ieu pisan konsisten jeung nilai dilaporkeun dina literatur, data ngeunaan sampel standar rujukan pisan konsisten jeung nilai dilaporkeun dina literatur, pikeun conto: kabéh selulosa ieu SAB éter nyata leuwih leutik batan selulosa, sarta ieu alatan basa Lewis maranéhanana pohara badag. Dina premis tina substituent sarua jeung darajat substitusi, énergi bébas permukaan hidroksipropil selulosa sabanding jeung beurat molekul; sedengkeun énergi bébas permukaan hidroksipropil métilselulosa sabanding jeung darajat substitusi jeung tibalik sabanding jeung beurat molekul.

Sajaba ti éta, sabab éter selulosa boga SLW leuwih badag batan selulosa, tapi urang geus nyaho yén dispersibility maranéhanana leuwih hade tinimbang selulosa, ku kituna bisa preliminarily dianggap yén komponén utama SLW constituting éter selulosa nonionic kedah gaya London.

3. Kacindekan

Panaliti nunjukkeun yén jinis substituén, darajat substitusi sareng beurat molekul ngagaduhan pangaruh anu ageung dina énergi permukaan sareng komposisi éter selulosa non-ionik. Sareng pangaruh ieu sigana gaduh aturanana di handap ieu:

(1) S+ éter selulosa non-ionik leuwih leutik batan S-.

(2) Énergi permukaan éter selulosa nonionik didominasi ku gaya Lifshitz-van der Waals.

(3) Beurat molekular sareng substituén gaduh pangaruh kana énergi permukaan éter selulosa non-ionik, tapi gumantung kana jinis substituén.

(4) Dina premis tina substituent sarua jeung darajat substitusi, énergi bébas permukaan hydroxypropyl selulosa sabanding jeung beurat molekul; sedengkeun énergi bébas permukaan hidroksipropil métilselulosa sabanding jeung darajat substitusi jeung tibalik sabanding jeung beurat molekul.

(5) Prosés éterifikasi selulosa nyaéta prosés anu ngaronjatna gaya Lifshitz-van der Waals, sarta ogé mangrupa prosés dimana kaasaman Lewis turun sarta alkalinitas Lewis ngaronjat.