செல்லுலோஸ் ஈதரில் இருந்து சூப்பர் உறிஞ்சும் பொருள்

சூப்பர்அப்சார்பன்ட் பிசின் தயாரிப்பதற்காக N, N-methylenebisacrylamide ஆல் குறுக்கு-இணைக்கப்பட்ட கார்பாக்சிமெதில் செல்லுலோஸின் செயல்முறை மற்றும் தயாரிப்பு செயல்திறன் ஆய்வு செய்யப்பட்டது, மேலும் காரத்தின் செறிவு, குறுக்கு-இணைக்கும் முகவரின் அளவு, கார ஈத்தரிஃபிகேஷன் மற்றும் கரைப்பான் ஆகியவை விவாதிக்கப்பட்டன. உற்பத்தியின் நீர் உறிஞ்சுதல் செயல்திறனில் மருந்தின் விளைவு. தண்ணீரை உறிஞ்சும் பிசினின் உறிஞ்சுதல் வழிமுறை விளக்கப்பட்டுள்ளது. இந்த தயாரிப்பின் நீர் தக்கவைப்பு மதிப்பு (WRV) 114ml/g ஐ அடைகிறது என்று ஆய்வுகள் காட்டுகின்றன.

முக்கிய வார்த்தைகள்:செல்லுலோஸ் ஈதர்; மெத்திலீன்பிசாக்ரிலாமைடு; தயாரிப்பு

1,அறிமுகம்

Superabsorbent resin என்பது வலுவான ஹைட்ரோஃபிலிக் குழுக்கள் மற்றும் ஒரு குறிப்பிட்ட அளவு குறுக்கு இணைப்பு கொண்ட பாலிமர் பொருள் ஆகும். காகிதம், பருத்தி மற்றும் சணல் போன்ற பொதுவான நீர் உறிஞ்சும் பொருட்கள் குறைந்த நீர் உறிஞ்சுதல் விகிதம் மற்றும் மோசமான நீர் தக்கவைப்பு திறன் கொண்டவை, அதே சமயம் சூப்பர்-உறிஞ்சும் பிசின்கள் தங்கள் எடையை விட டஜன் மடங்கு தண்ணீரை உறிஞ்சும், மேலும் தண்ணீரை உறிஞ்சிய பிறகு உருவாகும் ஜெல் கூட நீரிழப்பு ஏற்படாது. லேசான அழுத்தத்துடன். சிறந்த நீர் தக்கவைப்பு திறன். இது தண்ணீரிலோ அல்லது கரிம கரைப்பான்களிலோ கரையாது.

செல்லுலோஸால் செய்யப்பட்ட சூப்பர் உறிஞ்சும் பொருளின் மூலக்கூறு சங்கிலியில் ஏராளமான ஹைட்ராக்சில் குழுக்கள், கார்பாக்சைல் குழுக்கள் மற்றும் சோடியம் ஹைட்ரேட் அயனிகள் உள்ளன. தண்ணீரை உறிஞ்சிய பிறகு, நீர் ஒரு ஹைட்ரோஃபிலிக் மேக்ரோமாலிகுலர் நெட்வொர்க்கால் சூழப்பட்டுள்ளது மற்றும் வெளிப்புற அழுத்தத்தின் கீழ் தக்கவைக்கப்படுகிறது. நீர் உறிஞ்சும் பிசினை ஈரமாக்கும்போது, ​​பிசினுக்கும் தண்ணீருக்கும் இடையில் அரை-ஊடுருவக்கூடிய சவ்வு அடுக்கு உருவாகிறது. டோனனின் கூற்றுப்படி, நீர்-உறிஞ்சும் பிசினில் மொபைல் அயனிகளின் (Na+) அதிக செறிவு காரணமாக'சமநிலைக் கொள்கையின்படி, இந்த அயனி செறிவு வேறுபாடு ஆஸ்மோடிக் அழுத்தத்தை ஏற்படுத்தும். பலவீனமான, ஈரப்பதம் மற்றும் வீக்கம் பலவீனமான சக்தியை உருவாக்குகிறது, நீர் இந்த அரை ஊடுருவக்கூடிய சவ்வு அடுக்கு வழியாக செல்கிறது மற்றும் ஹைட்ரோஃபிலிக் குழுக்கள் மற்றும் அயனிகளுடன் சூப்பர்அப்சார்பண்ட் ரெசினின் மேக்ரோமிகுலூல்களில் இணைகிறது, மொபைல் அயனிகளின் செறிவைக் குறைக்கிறது, இதனால் அதிக நீர் உறிஞ்சுதல் மற்றும் வீக்கத்தைக் காட்டுகிறது. மொபைல் அயனிகளின் செறிவில் உள்ள வேறுபாட்டால் ஏற்படும் சவ்வூடுபரவல் அழுத்தம் வேறுபாடு பாலிமர் பிசின் மூலக்கூறு நெட்வொர்க்கின் ஒருங்கிணைந்த விசையால் ஏற்படும் மேலும் விரிவாக்கத்திற்கான எதிர்ப்பிற்கு சமமாக இருக்கும் வரை இந்த உறிஞ்சுதல் செயல்முறை தொடர்கிறது. செல்லுலோஸிலிருந்து தயாரிக்கப்படும் சூப்பர்அப்சார்பன்ட் பிசின் நன்மைகள்: மிதமான நீர் உறிஞ்சுதல் விகிதம், வேகமான நீர் உறிஞ்சுதல் வேகம், நல்ல உப்பு நீர் எதிர்ப்பு, நச்சுத்தன்மையற்றது, pH மதிப்பை சரிசெய்ய எளிதானது, இயற்கையில் சிதைந்துவிடும், மற்றும் குறைந்த விலை, எனவே இது பரந்த அளவில் உள்ளது. பயன்பாடுகளின் வரம்பு. இது தண்ணீர் தடுக்கும் முகவராகவும், மண் கண்டிஷனராகவும், தொழில் மற்றும் விவசாயத்தில் தண்ணீரைத் தக்கவைக்கும் முகவராகவும் பயன்படுத்தப்படலாம். கூடுதலாக, இது ஆரோக்கியம், உணவு, நுண்ணுயிரியல் மற்றும் மருத்துவம் ஆகியவற்றில் நல்ல வளர்ச்சி மற்றும் பயன்பாட்டு வாய்ப்புகளைக் கொண்டுள்ளது.

2. பரிசோதனை பகுதி

2.1 பரிசோதனைக் கொள்கை

பருத்தி இழை சூப்பர் உறிஞ்சும் பிசின் தயாரிப்பது முக்கியமாக ஃபைபர் தோலில் குறைந்த அளவிலான மாற்றுடன் குறுக்கு-இணைக்கப்பட்ட கட்டமைப்பை உருவாக்குவதாகும். பொதுவாக இரண்டு அல்லது அதற்கு மேற்பட்ட வினைத்திறன் செயல்பாட்டுக் குழுக்களைக் கொண்டிருக்கும் சேர்மங்களுக்கு குறுக்கு இணைப்பு. வினைல், ஹைட்ராக்சில், கார்பாக்சைல், அமைடு, அமில குளோரைடு, ஆக்சிரேன், நைட்ரைல் போன்றவை குறுக்கு-இணைக்கும் திறன் கொண்ட செயல்பாட்டுக் குழுக்களில் அடங்கும். வெவ்வேறு குறுக்கு-இணைப்பு முகவர்களுடன் தயாரிக்கப்பட்ட சூப்பர்அப்சார்பன்ட் ரெசின்களின் நீர் உறிஞ்சுதல் விகிதம் வேறுபட்டது. இந்த பரிசோதனையில், N, N-methylenebisacrylamide பின்வரும் படிகள் உட்பட, குறுக்கு-இணைப்பு முகவராகப் பயன்படுத்தப்படுகிறது:

(1) செல்லுலோஸ் (Rcell) காரக் கரைசலுடன் வினைபுரிந்து ஆல்கலி செல்லுலோஸை உருவாக்குகிறது, மேலும் செல்லுலோஸின் காரமயமாக்கல் வினையானது விரைவான வெளிவெப்ப வினையாகும். வெப்பநிலையைக் குறைப்பது ஆல்காலி நார்களை உருவாக்குவதற்கு உகந்தது மற்றும் அவற்றின் நீராற்பகுப்பைத் தடுக்கலாம். ஆல்கஹாலைச் சேர்ப்பது செல்லுலோஸின் சீர்குலைவை அதிகரிக்கலாம், இது காரமயமாக்கல் மற்றும் அடுத்தடுத்த ஈத்தரிஃபிகேஷன் ஆகியவற்றிற்கு நன்மை பயக்கும்.

RcellOH+NaOH→Rcellona+H2O

(2) ஆல்காலி செல்லுலோஸ் மற்றும் மோனோகுளோரோஅசெடிக் அமிலம் சோடியம் கார்பாக்சிமெதில் செல்லுலோஸை உருவாக்குகின்றன, மேலும் ஈத்தரிஃபிகேஷன் வினையானது நியூக்ளியோபிலிக் மாற்று வினையைச் சேர்ந்தது:

Rcellona+ClCH2COONa→RcellOCH2COONa+NaCl

(3) N, N-methylenebisacrylamide ஒரு சூப்பர் உறிஞ்சும் பிசின் பெற குறுக்கு இணைக்கப்பட்டது. கார்பாக்சிமெதில் ஃபைபரின் மூலக்கூறு சங்கிலியில் இன்னும் அதிக எண்ணிக்கையிலான ஹைட்ராக்சைல் குழுக்கள் இருப்பதால், செல்லுலோஸின் ஹைட்ராக்சில் குழுவின் அயனியாக்கம் மற்றும் N, N-மெத்திலீன்பிசாக்ரிலாமைடின் மூலக்கூறு சங்கிலியில் அக்ரிலாயில் இரட்டைப் பிணைப்பின் அயனியாக்கம் ஆகியவை செயல்பாட்டின் கீழ் தூண்டப்படலாம். கார வினையூக்கம், பின்னர் செல்லுலோஸ் மூலக்கூறு சங்கிலிகளுக்கு இடையே குறுக்கு இணைப்பு மைக்கேல் ஒடுக்கம் மூலம் நிகழ்கிறது, மேலும் உடனடியாக தண்ணீருடன் புரோட்டான் பரிமாற்றத்திற்கு உட்பட்டு நீரில் கரையாத செல்லுலோஸ் சூப்பர் உறிஞ்சும் பிசினாக மாறுகிறது.

2.2 மூலப்பொருட்கள் மற்றும் கருவிகள்

மூலப்பொருட்கள்: உறிஞ்சக்கூடிய பருத்தி (லிண்டர்களாக வெட்டப்பட்டது), சோடியம் ஹைட்ராக்சைடு, மோனோகுளோரோஅசெடிக் அமிலம், என், என்-மெத்திலீன்பிசாக்ரிலாமைடு, முழுமையான எத்தனால், அசிட்டோன்.

கருவிகள்: மூன்று கழுத்து குடுவை, மின்சார கிளறல், ரிஃப்ளக்ஸ் மின்தேக்கி, உறிஞ்சும் வடிகட்டி குடுவை, புச்னர் புனல், வெற்றிட உலர்த்தும் அடுப்பு, சுற்றும் நீர் வெற்றிட பம்ப்.

2.3 தயாரிப்பு முறை

2.3.1 காரமயமாக்கல்

மூன்று கழுத்து பாட்டிலில் 1 கிராம் உறிஞ்சக்கூடிய பருத்தியைச் சேர்க்கவும், பின்னர் குறிப்பிட்ட அளவு சோடியம் ஹைட்ராக்சைடு கரைசல் மற்றும் முழுமையான எத்தனால் சேர்த்து, வெப்பநிலையை அறை வெப்பநிலைக்குக் கீழே வைத்து, சிறிது நேரம் கிளறவும்.

2.3.2 ஈத்தரிஃபிகேஷன்

குறிப்பிட்ட அளவு குளோரோஅசிட்டிக் அமிலத்தைச் சேர்த்து 1 மணிநேரம் கிளறவும்.

2.3.2 குறுக்கு இணைப்பு

ஈத்தரிஃபிகேஷன் பிந்தைய கட்டத்தில், குறுக்கு-இணைப்பைச் செயல்படுத்துவதற்கு விகிதத்தில் N,N-மெத்திலீன்பிசாக்ரிலாமைடு சேர்க்கப்பட்டு, அறை வெப்பநிலையில் 2 மணிநேரம் கிளறப்பட்டது.

2.3.4 பிந்தைய செயலாக்கம்

பிஹெச் மதிப்பை 7 ஆக சரிசெய்ய பனிக்கட்டி அசிட்டிக் அமிலத்தைப் பயன்படுத்தவும், எத்தனால் மூலம் உப்பைக் கழுவவும், அசிட்டோனுடன் தண்ணீரைக் கழுவவும், உறிஞ்சி வடிகட்டி, 4 மணி நேரம் வெற்றிடத்தில் உலர வைக்கவும் (சுமார் 60 இல்°C, வெற்றிட அளவு 8.8kPa) ஒரு வெள்ளை பருத்தி இழை தயாரிப்பைப் பெற.

2.4 பகுப்பாய்வு சோதனை

நீர் உறிஞ்சுதல் விகிதம் (WRV) சல்லடை மூலம் தீர்மானிக்கப்படுகிறது, அதாவது, 100 மில்லி காய்ச்சி வடிகட்டிய நீர் (V1) கொண்ட பீக்கரில் 1 கிராம் தயாரிப்பு (ஜி) சேர்க்கப்படுகிறது, 24 மணி நேரம் ஊறவைக்கப்பட்டு, 200-மெஷ் துருப்பிடிக்காத எஃகு திரை மூலம் வடிகட்டப்படுகிறது. , மற்றும் திரையின் அடிப்பகுதியில் உள்ள நீர் சேகரிக்கப்படுகிறது (V2). கணக்கீட்டு சூத்திரம் பின்வருமாறு: WRV=(V1-V2)/G.

3. முடிவுகள் மற்றும் விவாதம்

3.1 காரமயமாக்கல் எதிர்வினை நிலைமைகளின் தேர்வு

பருத்தி நார் மற்றும் அல்கலைன் கரைசலின் செயல்பாட்டின் மூலம் கார செல்லுலோஸை உற்பத்தி செய்யும் செயல்பாட்டில், செயல்முறை நிலைமைகள் உற்பத்தியின் செயல்திறனில் குறிப்பிடத்தக்க தாக்கத்தை ஏற்படுத்துகின்றன. காரமயமாக்கல் எதிர்வினைக்கு பல காரணிகள் உள்ளன. கவனிப்பின் வசதிக்காக, ஆர்த்தோகனல் பரிசோதனை வடிவமைப்பு முறை பின்பற்றப்படுகிறது.

மற்ற நிபந்தனைகள்: கரைப்பான் 20 மிலி முழுமையான எத்தனால், காரத்தின் விகிதம் ஈத்தரிஃபையிங் ஏஜென்ட் (மோல்/எம்டி) 3:1 மற்றும் குறுக்கு இணைப்பு முகவர் 0.05 கிராம்.

சோதனை முடிவுகள் காட்டுகின்றன: முதன்மை மற்றும் இரண்டாம் நிலை உறவு: C>A>B, சிறந்த விகிதம்: A3B3C3. அல்கலைசேஷன் வினையில் லையின் செறிவு மிக முக்கியமான காரணியாகும். லையின் அதிக செறிவு ஆல்காலி செல்லுலோஸ் உருவாவதற்கு உகந்தது. இருப்பினும், லையின் அதிக செறிவு, தயாரிக்கப்பட்ட சூப்பர்அப்சார்பன்ட் பிசின் அதிக உப்பு உள்ளடக்கம் என்பதை கவனத்தில் கொள்ள வேண்டும். எனவே, எத்தனாலுடன் உப்பைக் கழுவும்போது, ​​உற்பத்தியில் உள்ள உப்பு அகற்றப்படுவதை உறுதிசெய்ய பல முறை கழுவ வேண்டும், இதனால் உற்பத்தியின் நீர் உறிஞ்சுதல் திறனை பாதிக்காது.

3.2 தயாரிப்பு WRV மீது கிராஸ்லிங்க் ஏஜென்ட் டோஸின் விளைவு

சோதனை நிலைமைகள்: 20ml முழுமையான எத்தனால், 2.3:1 விகிதத்தில் காரம் மற்றும் ஈத்தரிஃபிகேஷன் ஏஜென்ட், 20ml லை மற்றும் 90 நிமிட காரமயமாக்கல்.

CMC-Na இன் குறுக்கு-இணைப்பு அளவை பாதி-இணைக்கும் முகவரின் அளவு பாதித்ததாக முடிவுகள் காட்டுகின்றன. அதிகப்படியான குறுக்கு இணைப்பு தயாரிப்பு இடத்தில் ஒரு இறுக்கமான பிணைய கட்டமைப்பிற்கு வழிவகுக்கிறது, இது குறைந்த நீர் உறிஞ்சுதல் விகிதம் மற்றும் நீர் உறிஞ்சுதலுக்குப் பிறகு மோசமான நெகிழ்ச்சித்தன்மையால் வகைப்படுத்தப்படுகிறது; குறுக்கு-இணைக்கும் முகவரின் அளவு சிறியதாக இருக்கும்போது, ​​குறுக்கு-இணைப்பு முழுமையடையாது, மேலும் நீரில் கரையக்கூடிய பொருட்கள் உள்ளன, இது நீர் உறிஞ்சுதல் வீதத்தையும் பாதிக்கிறது. குறுக்கு-இணைக்கும் முகவரின் அளவு 0.06g க்கும் குறைவாக இருக்கும்போது, ​​குறுக்கு-இணைக்கும் முகவரின் அளவு அதிகரிப்பதன் மூலம் நீர் உறிஞ்சுதல் விகிதம் அதிகரிக்கிறது, குறுக்கு-இணைக்கும் முகவரின் அளவு 0.06g ஐ விட அதிகமாக இருக்கும்போது, ​​நீர் உறிஞ்சுதல் விகிதம் குறைகிறது. குறுக்கு-இணைக்கும் முகவரின் அளவுடன். எனவே, கிராஸ்லிங்க் ஏஜென்ட்டின் அளவு பருத்தி இழை வெகுஜனத்தில் சுமார் 6% ஆகும்.

3.3 தயாரிப்பு WRV மீது etherification நிபந்தனைகளின் விளைவு

சோதனை நிலைமைகள்: காரம் செறிவு 40%; கார அளவு 20மிலி; முழுமையான எத்தனால் 20 மில்லி; குறுக்கு இணைப்பு முகவர் அளவு 0.06 கிராம்; காரமயமாக்கல் 90 நிமிடம்.

வேதியியல் எதிர்வினை சூத்திரத்தில் இருந்து, கார-ஈதர் விகிதம் (NaOH:CICH2-COOH) 2:1 ஆக இருக்க வேண்டும், ஆனால் பயன்படுத்தப்படும் காரத்தின் உண்மையான அளவு இந்த விகிதத்தை விட அதிகமாக உள்ளது, ஏனெனில் எதிர்வினை அமைப்பில் ஒரு குறிப்பிட்ட இலவச கார செறிவு உத்தரவாதம் அளிக்கப்பட வேண்டும். , ஏனெனில்: சில இலவச அடித்தளத்தின் அதிக செறிவு காரமயமாக்கல் வினையை நிறைவு செய்வதற்கு உகந்தது; குறுக்கு-இணைப்பு எதிர்வினை கார நிலைமைகளின் கீழ் மேற்கொள்ளப்பட வேண்டும்; சில பக்கவிளைவுகள் காரம் உட்கொள்ளும். இருப்பினும், காரத்தின் அளவு அதிகமாக சேர்க்கப்பட்டால், ஆல்காலி ஃபைபர் தீவிரமாக சிதைந்துவிடும், அதே நேரத்தில், ஈத்தரிஃபிகேஷன் ஏஜெண்டின் செயல்திறன் குறைக்கப்படும். காரம் மற்றும் ஈதரின் விகிதம் சுமார் 2.5:1 என்று சோதனைகள் காட்டுகின்றன.

3.4 கரைப்பான் அளவின் தாக்கம்

சோதனை நிலைமைகள்: காரம் செறிவு 40%; கார அளவு 20மிலி; அல்காலி-ஈதர் விகிதம் 2.5:1; குறுக்கு இணைப்பு முகவர் அளவு 0.06 கிராம், காரமயமாக்கல் 90 நிமிடம்.

கரைப்பான் அன்ஹைட்ரஸ் எத்தனால், அமைப்பின் குழம்பு நிலையை சிதறடித்து, ஒத்திசைத்து பராமரிக்கிறது, இது ஆல்கலி செல்லுலோஸ் உருவாகும் போது வெளியாகும் வெப்பத்தை சிதறடிப்பதற்கும் மாற்றுவதற்கும் நன்மை பயக்கும். செல்லுலோஸ் இருப்பினும், சேர்க்கப்பட்ட ஆல்கஹால் அளவு அதிகமாக இருந்தால், காரம் மற்றும் சோடியம் மோனோகுளோரோஅசெட்டேட் அதில் கரைந்துவிடும், எதிர்வினைகளின் செறிவு குறையும், எதிர்வினை வீதம் குறையும், மேலும் இது அடுத்தடுத்த குறுக்கு இணைப்பிலும் எதிர்மறையான விளைவை ஏற்படுத்தும். முழுமையான எத்தனாலின் அளவு 20ml ஆக இருக்கும் போது, ​​WRV மதிப்பு பெரியதாக இருக்கும்.

சுருக்கமாக, உறிஞ்சக்கூடிய பருத்தியில் இருந்து சூப்பர் உறிஞ்சும் பிசின் தயாரிப்பதற்கு மிகவும் பொருத்தமான நிலைமைகள் N, N-methylenebisacrylamide ஆல் குறுக்கு-இணைக்கப்பட்ட உறிஞ்சக்கூடிய பருத்தி காரமயமாக்கப்பட்ட மற்றும் ஈத்தரிஃபைட் செய்யப்பட்ட கார்பாக்சிமெதில் செல்லுலோஸ்: கார செறிவு 40%, கரைப்பான் இல்லாத 20 மில்லி தண்ணீர் மற்றும் எத்தனால், அல்கலியின் விகிதம் 2.5:1, மற்றும் குறுக்கு இணைப்பு முகவரின் அளவு 0.06 கிராம் (பருத்தி லிண்டர்களின் அளவு 6%).