Sifa za Suluhisho la Cationic Cellulose Ether

Sifa za myeyusho wa etha ya selulosi ya cationic yenye chaji ya juu-wiani (KG-30M) katika viwango tofauti vya pH zilichunguzwa kwa kifaa cha kutawanya cha leza, kutoka kwa radius ya hidrodynamic (Rh) kwa pembe tofauti, na mzizi wa wastani wa radius ya mzunguko. Rg Uwiano wa Rh unaonyesha kuwa umbo lake si la kawaida lakini karibu na duara. Kisha, kwa msaada wa rheometer, suluhisho tatu za kujilimbikizia za etha za cationic selulosi na wiani tofauti wa malipo zilisomwa kwa undani, na ushawishi wa mkusanyiko, thamani ya pH na wiani wake wa malipo juu ya mali zake za rheological zilijadiliwa. Kadiri mkusanyiko unavyoongezeka, kipeo cha Newton kilipungua kwanza na kisha kupungua. Fluctuation au hata rebound hutokea, na tabia ya thixotropic hutokea kwa 3% (sehemu ya molekuli). Msongamano wa malipo ya wastani ni wa manufaa kupata mnato wa juu wa sifuri-shear, na pH ina athari ndogo kwenye mnato wake.

Maneno muhimu:etha ya selulosi ya cationic; mofolojia; sifuri mnato wa shear; rheolojia

Mimea ya selulosi na polima zake za utendaji zilizorekebishwa zimetumika sana katika nyanja za bidhaa za kisaikolojia na usafi, kemikali za petroli, dawa, chakula, bidhaa za utunzaji wa kibinafsi, ufungaji, n.k. Etha ya selulosi ya cationic mumunyifu wa maji (CCE) ni kwa sababu ya unene wake. uwezo, ni sana kutumika katika kemikali za kila siku, hasa shampoos, na inaweza kuboresha combability ya nywele baada ya shampooing. Wakati huo huo, kwa sababu ya utangamano wake mzuri, inaweza kutumika katika shampoos mbili kwa moja na zote kwa moja. Pia ina matarajio mazuri ya maombi na imevutia hisia za nchi mbalimbali. Imeripotiwa katika fasihi kwamba miyeyusho inayotokana na selulosi huonyesha tabia kama vile maji ya Newton, giligili ya pseudoplastic, giligili ya thixotropic na giligili ya mnato na ongezeko la mkusanyiko, lakini mofolojia, rheolojia na mambo yanayoathiri ya cationic selulosi etha katika mmumunyo wa maji Kuna wachache. ripoti za utafiti. Karatasi hii inazingatia tabia ya rheological ya quaternary ammoniamu iliyorekebishwa selulosi ya mmumunyo wa maji, ili kutoa marejeleo kwa matumizi ya vitendo.

1. Sehemu ya majaribio

1.1 Malighafi

Cationic cellulose ether (KG-30M, JR-30M, LR-30M); Bidhaa ya Kampuni ya Canada Dow Chemical, iliyotolewa na Kituo cha R&D cha Procter & Gamble cha Kobe nchini Japani, kilichopimwa na kichanganuzi cha msingi cha Vario EL (Kampuni ya Kijerumani ya Elemental), sampuli Maudhui ya nitrojeni ni 2.7%, 1.8%, 1.0% mtawalia (wiani wa malipo ni 1.9 Meq/g, 1.25 Meq/g, 0.7 Meq/g mtawalia), na inajaribiwa na kifaa cha kutawanya cha leza cha Ujerumani ALV-5000E (LLS) kilichopima uzito wake wastani wa uzito wa molekuli ni takriban 1.64×106g / mol.

1.2 Maandalizi ya suluhisho

Sampuli ilisafishwa kwa kuchujwa, dialysis na kukausha-kugandisha. Pima msururu wa sampuli tatu za kiasi mtawalia, na uongeze myeyusho wa kawaida wa bafa wenye pH 4.00, 6.86, 9.18 ili kuandaa mkusanyiko unaohitajika. Ili kuhakikisha kuwa sampuli zimeyeyushwa kikamilifu, suluhu zote za sampuli ziliwekwa kwenye kichocheo cha sumaku kwa saa 48 kabla ya kujaribiwa.

1.3 Kipimo cha kusambaza mwanga

Tumia LLS kupima uzito wa wastani wa molekuli ya sampuli katika mmumunyo wa maji unaoyeyusha, radiasi ya hidrodynamic na kipenyo cha maana cha mzizi cha mzunguko wakati mgawo wa pili wa Villi na pembe tofauti, na ubaini kuwa etha hii ya selulosi ya cationic iko ndani. suluhisho la maji kwa hali ya uwiano.

1.4 Kipimo cha mnato na uchunguzi wa rheolojia

Suluhisho la CCE lililokolea lilichunguzwa na rheometer ya Brookfield RVDV-III+, na athari ya ukolezi, msongamano wa chaji na thamani ya pH kwenye sifa za rheolojia kama vile mnato wa sampuli ilichunguzwa. Katika viwango vya juu, ni muhimu kuchunguza thixotropy yake.

2. Matokeo na majadiliano

2.1 Utafiti juu ya Kutawanya Mwanga

Kutokana na muundo wake maalum wa Masi, ni vigumu kuwepo kwa namna ya molekuli moja hata katika kutengenezea vizuri, lakini kwa namna ya micelles fulani imara, makundi au vyama.

Wakati ufumbuzi wa maji uliopunguzwa (~o.1%) wa CCE ulionekana kwa darubini ya polarizing, chini ya usuli wa uwanja wa orthogonal wa msalaba mweusi, matangazo angavu ya "nyota" na baa angavu zilionekana. Inajulikana zaidi na kutawanya kwa mwanga, radius ya hydrodynamic yenye nguvu katika pH na pembe tofauti, radius ya maana ya mizizi ya mzunguko na mgawo wa pili wa Villi uliopatikana kutoka kwa mchoro wa Berry umeorodheshwa kwenye Tab. 1. Grafu ya usambazaji wa kazi ya radius ya hydrodynamic iliyopatikana kwa mkusanyiko wa 10-5 ni kilele kimoja, lakini usambazaji ni pana sana (Mchoro 1), unaonyesha kuwa kuna uhusiano wa kiwango cha molekuli na mkusanyiko mkubwa katika mfumo. ; Kuna mabadiliko, na maadili ya Rg/Rb ni karibu 0.775, ikionyesha kuwa umbo la CCE katika suluhisho liko karibu na spherical, lakini sio kawaida ya kutosha. Athari za pH kwenye Rb na Rg sio dhahiri. Kiunzi katika suluhu la bafa huingiliana na CCE ili kukinga chaji kwenye mnyororo wake wa kando na kuifanya kusinyaa, lakini tofauti hutofautiana na aina ya hesabu. Kipimo cha mtawanyiko wa mwanga wa polima zinazoshtakiwa huathiriwa na mwingiliano wa nguvu wa masafa marefu na uingiliaji wa nje, kwa hivyo kuna hitilafu na vikwazo fulani katika sifa za LLS. Wakati sehemu ya molekuli ni kubwa kuliko 0.02%, kuna vilele viwili visivyoweza kutenganishwa au hata vilele vingi kwenye mchoro wa usambazaji wa Rh. Mkusanyiko unapoongezeka, Rh pia huongezeka, ikionyesha kwamba macromolecules zaidi huhusishwa au hata kuunganishwa. Wakati Cao et al. ilitumia kutawanya kwa mwanga kusoma copolymer ya selulosi ya carboxymethyl na macromers zinazofanya kazi kwenye uso, pia kulikuwa na vilele viwili visivyoweza kutenganishwa, moja ambayo ilikuwa kati ya 30nm na 100nm, ikiwakilisha uundaji wa seli kwenye kiwango cha Masi, na nyingine kilele cha Rh ni kiasi. kubwa, ambayo inachukuliwa kuwa jumla, ambayo ni sawa na matokeo yaliyowekwa katika karatasi hii.

2.2 Utafiti juu ya tabia ya rheolojia

2.2.1 Athari ya umakini:Pima mnato unaoonekana wa suluhu za KG-30M na viwango tofauti katika viwango tofauti vya kukata, na kulingana na fomu ya logarithmic ya mlingano wa sheria ya nguvu iliyopendekezwa na Ostwald-Dewaele, wakati sehemu ya molekuli haizidi 0.7%, na safu ya mistari iliyonyooka. na migawo ya uunganisho wa mstari zaidi ya 0.99 ilipatikana. Na mkusanyiko unapoongezeka, thamani ya kipeo cha Newton n hupungua (zote chini ya 1), kuonyesha giligili dhahiri ya pseudoplastic. Inaendeshwa na nguvu ya shear, minyororo ya macromolecular huanza kutengana na kuelekeza, hivyo mnato hupungua. Wakati sehemu ya molekuli ni kubwa kuliko 0.7%, mgawo wa uwiano wa mstari wa mstari wa moja kwa moja uliopatikana hupungua (kuhusu 0.98), na n huanza kubadilika au hata kuongezeka kwa ongezeko la mkusanyiko; wakati sehemu ya molekuli inafikia 3% (Mchoro 2), meza Mnato unaoonekana huongezeka kwanza na kisha hupungua kwa ongezeko la kiwango cha shear. Msururu huu wa matukio ni tofauti na ripoti za masuluhisho mengine ya anionic na cationic polima. Thamani ya n inapanda, yaani, mali isiyo ya Newtonian imedhoofika; Maji ya Newton ni kioevu cha viscous, na utelezi wa intermolecular hutokea chini ya hatua ya mkazo wa shear, na hauwezi kurejeshwa; maji yasiyo ya Newtonian yana sehemu ya elastic inayoweza kurejeshwa na sehemu ya viscous isiyoweza kurejeshwa. Chini ya hatua ya mkazo wa shear, mteremko usioweza kurekebishwa kati ya molekuli hufanyika, na wakati huo huo, kwa sababu macromolecules hupanuliwa na kuelekezwa na shear, sehemu ya elastic inayoweza kurejeshwa huundwa. Wakati nguvu ya nje inapoondolewa, macromolecules huwa na kurudi kwenye fomu ya awali iliyopigwa, hivyo Thamani ya n huenda juu. Mkusanyiko unaendelea kuongezeka ili kuunda muundo wa mtandao. Wakati dhiki ya shear ni ndogo, haitaharibiwa, na deformation tu ya elastic itatokea. Kwa wakati huu, elasticity itaimarishwa kwa kiasi kikubwa, viscosity itakuwa dhaifu, na thamani ya n itapungua; wakati mkazo wa shear unaongezeka polepole wakati wa mchakato wa kipimo, kwa hivyo n Thamani inabadilika. Wakati sehemu ya molekuli inafikia 3%, mnato unaoonekana huongezeka kwanza na kisha hupungua, kwa sababu shear ndogo inakuza mgongano wa macromolecules kuunda aggregates kubwa, hivyo viscosity inaongezeka, na dhiki ya shear inaendelea kuvunja aggregates. , mnato utapungua tena.

Katika uchunguzi wa thixotropy, weka kasi (r/min) kufikia y inayotaka, ongeza kasi kwa vipindi vya kawaida hadi kufikia thamani iliyowekwa, na kisha ushuke haraka kutoka kwa kasi ya juu kurudi kwa thamani ya awali ili kupata inayolingana. Mkazo wa shear, uhusiano wake na kiwango cha shear umeonyeshwa kwenye Mchoro 3. Wakati sehemu ya wingi ni chini ya 2.5%, curve ya juu na curve ya chini huingiliana kabisa, lakini wakati sehemu ya molekuli ni 3%, mistari miwili hakuna. tena kuingiliana, na mstari wa chini unabaki nyuma, unaonyesha thixotropy.

Utegemezi wa wakati wa mkazo wa kukata hujulikana kama upinzani wa rheological. Upinzani wa Rheological ni tabia ya tabia ya vimiminika vya viscoelastic na vimiminika vyenye miundo ya thixotropic. Imegunduliwa kuwa y kubwa iko kwenye sehemu ya molekuli sawa, kasi r hufikia usawa, na utegemezi wa wakati ni mdogo; kwa sehemu ya chini ya molekuli (<2%), CCE haionyeshi upinzani wa rheological. Wakati sehemu ya wingi inapoongezeka hadi 2.5%, inaonyesha utegemezi wa wakati wenye nguvu (Mchoro 4), na inachukua muda wa dakika 10 kufikia usawa, wakati kwa 3.0%, muda wa usawa unachukua dakika 50. thixotropy nzuri ya mfumo ina vyema kwa matumizi ya vitendo.

2.2.2 Athari za msongamano wa malipo:fomu ya logarithmic ya formula ya majaribio ya Spencer-Dillon imechaguliwa, ambayo mnato wa kukata sifuri, b ni mara kwa mara katika mkusanyiko sawa na joto tofauti, na huongezeka kwa ongezeko la mkusanyiko kwa joto sawa. Kulingana na mlingano wa sheria ya nguvu iliyopitishwa na Onogi mnamo 1966, M ni molekuli ya jamaa ya polima, A na B ni viunga, na c ni sehemu ya molekuli (%). Mtini.5 Mikondo mitatu ina alama za wazi za inflection karibu 0.6%, yaani, kuna sehemu muhimu ya molekuli. Zaidi ya 0.6%, mnato wa sifuri-shear huongezeka kwa kasi na ongezeko la mkusanyiko C. Mikondo ya sampuli tatu na msongamano tofauti wa malipo ni karibu sana. Kinyume chake, wakati sehemu ya wingi iko kati ya 0.2% na 0.8%, mnato wa kukata sifuri wa sampuli ya LR yenye wiani mdogo zaidi wa chaji ni kubwa zaidi, kwa sababu muungano wa dhamana ya hidrojeni unahitaji mawasiliano fulani. Kwa hiyo, wiani wa malipo unahusiana kwa karibu na ikiwa macromolecules inaweza kupangwa kwa utaratibu na kwa ukamilifu; kupitia upimaji wa DSC, imegunduliwa kuwa LR ina kilele dhaifu cha fuwele, kinachoonyesha msongamano wa malipo unaofaa, na mnato wa sifuri wa sifuri ni wa juu katika mkusanyiko sawa. Wakati sehemu ya molekuli ni chini ya 0.2%, LR ni ndogo zaidi, kwa sababu katika ufumbuzi wa dilute, macromolecules yenye wiani mdogo wa malipo yana uwezekano mkubwa wa kuunda mwelekeo wa coil, hivyo mnato wa sifuri-shear ni mdogo. Hii ina umuhimu mzuri wa mwongozo katika suala la utendaji wa unene.

2.2.3 pH athari: Kielelezo 6 ni matokeo yaliyopimwa kwa pH tofauti ndani ya safu ya 0.05% hadi 2.5% ya sehemu ya molekuli. Kuna sehemu ya mkao karibu 0.45%, lakini mikunjo mitatu inakaribia kuingiliana, ikionyesha kwamba pH haina athari dhahiri kwenye mnato wa sifuri, ambayo ni tofauti kabisa na unyeti wa etha ya anionic selulosi hadi pH.

3. Hitimisho

Suluhisho la maji la dilute la KG-30M linasomwa na LLS, na usambazaji wa radius ya hydrodynamic iliyopatikana ni kilele kimoja. Kutoka kwa utegemezi wa pembe na uwiano wa Rg / Rb, inaweza kuzingatiwa kuwa sura yake iko karibu na spherical, lakini si mara kwa mara ya kutosha. Kwa ufumbuzi wa CCE na densities tatu za malipo, viscosity huongezeka kwa ongezeko la mkusanyiko, lakini nambari ya uwindaji wa Newton n kwanza hupungua, kisha hubadilika na hata kuongezeka; pH ina athari kidogo kwenye mnato, na msongamano wa malipo ya wastani unaweza kupata mnato wa juu.