Sintésis jeung Sipat Rheological of Hydroxyethyl Selulosa Éter

Dina ayana katalis alkali buatan sorangan, hidroksiétil industri selulosa diréaksikeun jeung N-(2,3-epoxypropyl)trimethylammonium chloride (GTA) réagen kationisasi pikeun nyiapkeun amonium kuarterér substitusi tinggi ku métode garing Uyah tipe Hydroxyethyl cellulose éter (HEC). Balukar rasio GTA ka hydroxyethyl cellulose (HEC), rasio NaOH ka HEC, suhu réaksi, sareng waktos réaksi dina efisiensi réaksi ditalungtik ku rencana ékspérimén anu seragam, sareng kaayaan prosés anu dioptimalkeun dicandak ngaliwatan Monte. simulasi Carlo. Jeung efisiensi réaksi réagen éterifikasi kationik ngahontal 95% ngaliwatan verifikasi eksperimen. Dina waktos anu sami, sipat rheologisna dibahas. Hasilna nunjukkeun yén solusi tinaHEC némbongkeun ciri cairan non-Newtonian, sarta viskositas katempo na ngaronjat kalayan ngaronjatna konsentrasi massa solusi; dina konsentrasi nu tangtu leyuran uyah, viskositas katempo tinaHEC turun kalayan ngaronjatna konsentrasi uyah ditambahkeun. Dina laju geser sarua, viskositas katempo tinaHEC dina sistem solusi CaCl2 leuwih luhur ti étaHEC dina sistem larutan NaCl.

kecap konci:Hidroksiétilselulosa éter; prosés garing; sipat rheological

Selulosa ngagaduhan ciri sumber anu beunghar, biodegradabilitas, biokompatibilitas sareng derivatisasi anu gampang, sareng mangrupikeun hotspot panalungtikan dina seueur widang. Selulosa kationik mangrupikeun salah sahiji wakil anu paling penting tina turunan selulosa. Diantara polimér kationik pikeun produk panyalindungan pribadi anu kadaptar ku CTFA of Fragrance Industry Association, konsumsina mangrupikeun anu munggaran. Ieu bisa loba dipaké dina aditif udar conditioner bulu, softeners, pangeboran sambetan hidrasi shale jeung agén anti koagulasi getih jeung widang lianna.

Kiwari, métode persiapan amonium kationik hidroksiétil selulosa éter kuarternér nyaéta métode pangleyur, anu merlukeun jumlah badag pangleyur organik mahal, mahal, teu aman, sarta ngotoran lingkungan. Dibandingkeun jeung métode pangleyur, métode garing boga kaunggulan beredar prosés basajan, efisiensi réaksi tinggi, sarta polusi lingkungan kirang. Dina makalah ieu, éter selulosa kationik disintésis ku métode garing sarta paripolah rhéologis na ditalungtik.

1. Bagian ékspérimén

1.1 Bahan jeung réagen

Hydroxyethyl cellulose (HEC produk industri, gelar substitusi molekular DS nyaeta 1.8 ~ 2.0); réagen kationisasi N-(2,3-epoxypropyl)trimethylammonium chloride (GTA), dijieun tina epoxy chloride Propana jeung trimethylamine dijieun sorangan dina kaayaan nu tangtu; katalis alkali sorangan; étanol jeung asam asétat glasial murni analitik; NaCl, KCl, CaCl2, jeung AlCl3 mangrupakeun réagen murni kimiawi.

1.2 Nyiapkeun sélulosa kationik amonium kuartener

Tambahkeun 5g hydroxyethyl cellulose sareng jumlah katalis alkali buatan bumi anu pas kana silinder baja silinder anu dilengkepan ku stirrer, sareng aduk salami 20 menit dina suhu kamar; lajeng nambahkeun jumlah nu tangtu GTA, nuluykeun aduk pikeun 30 menit dina suhu kamar, sarta meta dina suhu jeung waktu nu tangtu , produk atah solid dasarna dumasar kana ieu dicandak. Produk atah ieu soaked dina leyuran étanol ngandung jumlah luyu asam asétat, disaring, dikumbah, sarta vakum-garing pikeun meunangkeun bubuk kationik amonium kuartener selulosa.

1.3 Penentuan fraksi massa nitrogén tina amonium kationik hidroksiétil selulosa kuartener

Fraksi massa nitrogén dina sampel ditangtukeun ku métode Kjeldahl.

2. Desain ékspérimén sareng optimasi prosés sintésis garing

Métode desain seragam dipaké pikeun ngarancang percobaan, sarta efek tina rasio GTA ka hydroxyethyl cellulose (HEC), rasio NaOH ka HEC, suhu réaksi jeung waktu réaksi dina efisiensi réaksi ieu ditalungtik.

3. Panalungtikan ngeunaan sipat rheological

3.1 Pangaruh konsentrasi jeung speed rotational

Nyandak pangaruh laju geser dina viskositas katempo tinaHEC dina konséntrasi béda Ds=0.11 sabagé conto, éta bisa ditempo yén salaku laju geser saeutik demi saeutik naek ti 0,05 nepi ka 0,5 s-1, viskositas katempo tinaHEC solusi nurun, utamana dina 0,05 ~ 0,5s-1 viskositas katempo turun sharply ti 160MPa·s nepi ka 40MPa·s, geser thinning, nunjukkeun yén étaHEC leyuran cai némbongkeun sipat rheological non-Newtonian. Pangaruh tegangan geser anu diterapkeun nyaéta pikeun ngirangan gaya interaksi antara partikel-partikel fase anu dispersed. Dina kaayaan nu tangtu, nu leuwih gede gaya, nu gede viskositas katempo.

Éta ogé tiasa ditingali tina viskositas semu 3% sareng 4%HEC leyuran cai nu konsentrasi massa nyaéta mungguh 3% jeung 4% dina laju geser béda. Viskositas semu leyuran nunjukkeun yén kamampuhan viskositas-naékna ngaronjat kalayan konsentrasi. Alesanna nyaéta nalika konsentrasi naék dina sistem solusi, silih tolak antara molekul-molekul ranté utama.HEC sarta antara ranté molekular naek, sarta viskositas katempo naek.

3.2 Pangaruh béda konsentrasi uyah ditambahkeun

Konsentrasi tinaHEC dibenerkeun dina 3%, sarta pangaruh tina nambahkeun uyah NaCl dina sipat viskositas leyuran ieu ditalungtik dina laju geser béda.

Ieu bisa ditempo tina hasil yén viskositas katempo nurun jeung ngaronjatna konsentrasi uyah ditambahkeun, némbongkeun fenomena polyelectrolyte atra. Ieu kusabab bagian tina Na + dina leyuran uyah kabeungkeut kana anion tinaHEC ranté samping. Nu leuwih gede konsentrasi leyuran uyah, nu gede darajat nétralisasi atawa shielding of polyion ku counterion, sarta ngurangan tina repulsion éléktrostatik, hasilna panurunan dina dénsitas muatan tina polyion nu. , ranté polimér ngaleutikan sarta curls, sarta konsentrasi katempo nurun.

3.3 Pangaruh uyah ditambahkeun béda dina

Ieu bisa ditempo tina pangaruh dua uyah tambahan béda, Nacl jeung CaCl2, dina viskositas katempo tinaHEC leyuran yén viskositas katempo turun kalayan tambahan uyah ditambahkeun, sarta dina laju geser sarua, viskositas katempo tinaHEC solusi dina sistem solusi CaCl2 The viskositas katempo nyata leuwih luhur ti étaHEC solusi dina sistem larutan NaCl. Alesanna nyaéta uyah kalsium nyaéta ion divalén, sareng langkung gampang ngabeungkeut Cl- tina ranté samping poliéléktrolit. Kombinasi gugus amonium kuarterner dinaHEC kalawan Cl- diréduksi, sarta shielding nu kirang, sarta dénsitas muatan tina ranté polimér leuwih luhur, hasilna The repulsion éléktrostatik dina ranté polimér leuwih badag, sarta ranté polimér ieu stretched, jadi viskositas katempo leuwih luhur.

4. Kacindekan

Persiapan garing tina selulosa kationik anu disubstitusi pisan mangrupikeun metode persiapan anu idéal kalayan operasi anu sederhana, efisiensi réaksi anu luhur, sareng polusi anu kirang, sareng tiasa ngahindarkeun konsumsi énérgi anu luhur, polusi lingkungan, sareng karacunan anu disababkeun ku pamakean pangleyur.

Leyuran éter selulosa kationik nampilkeun ciri cairan non-Newtonian sarta mibanda ciri thinning geser; salaku konsentrasi massa solusi naek, viskositas katempo na naek; dina konsentrasi tangtu leyuran uyah,HEC viskositas semu naek kalawan nambahan sarta ngurangan. Dina laju geser sarua, viskositas katempo tinaHEC dina sistem solusi CaCl2 leuwih luhur ti étaHEC dina sistem larutan NaCl.