Таъсири ивазкунандаҳо ва вазни молекулавӣ ба хосиятҳои рӯизаминии эфири целлюлозаи ғайринонионӣ

Мувофиқи назарияи импрегнатсияи Уошберн (Назарияи воридшавӣ) ва назарияи комбинатсияи ван Ос-Гуд-Чодхури (Назарияи якҷоякунӣ) ва татбиқи технологияи пилтаи сутунӣ (Column Wicking Technique), якчанд эфирҳои целлюлозаи ғайриионӣ, ба монанди селлюлозаи метил. целлюлоза, гидроксипропил целлюлоза ва гидроксипропил метилцеллюлоза санчида шуд. Аз сабаби гуногун будани ивазкунандаҳо, дараҷаҳои ҷойнишинӣ ва вазнҳои молекулавии ин эфирҳои селлюлоза, энергияи сатҳи онҳо ва ҷузъҳои онҳо ба таври назаррас фарқ мекунанд. Маълумот нишон медиҳад, ки асоси Люис эфири целлюлозаи ғайриионӣ аз кислотаи Люис калонтар аст ва ҷузъи асосии энергияи озоди сатҳ қувваи Лифшитс-ван дер Ваальс мебошад. Энергияи рӯизаминии гидроксипропил ва таркиби он нисбат ба гидроксиметил зиёдтар аст. Дар асоси ҳамин ҷойгузин ва дараҷаи ивазкунӣ энергияи озоди сатҳи селлюлозаи гидроксипропилӣ ба вазни молекулавӣ мутаносиб аст; дар ҳоле ки энергияи озоди рӯизаминии гидроксипропилметилселлюлоза ба дараҷаи ивазшавӣ мутаносиб ва ба вазни молекулавӣ баръакс мутаносиб аст. Тачриба инчунин муайян кард, ки энергияи сатхии ивазкунандаи гидроксипропил ва гидроксипропилметил дар эфири целлюлозаи гайриионй аз энергияи сатхи целлюлоза зиёдтар ба назар мерасад ва тачриба исбот мекунад, ки энергияи сатхи целлюлоза ва таркиби он. бо адабиёт мувофиқ аст.

Калимаҳои калидӣ: эфирҳои целлюлозаи ғайриионикӣ; ивазкунандаҳо ва дараҷаҳои ивазкунӣ; вазни молекулавӣ; хосиятҳои рӯизаминӣ; технологияи пилта

Эфири селлюлоза як категорияи калони ҳосилаҳои селлюлоза мебошад, ки аз рӯи сохтори кимиёвии ҷонишинҳои эфири худ онҳоро ба эфирҳои анионӣ, катионӣ ва ғайрииононӣ тақсим кардан мумкин аст. Эфири целлюлоза инчунин яке аз аввалин маҳсулотест, ки дар химияи полимерӣ таҳқиқ ва истеҳсол карда шудааст. То хол эфири целлюлоза дар тиб, гигиена, косметика ва саноати хурокворй васеъ истифода мешавад.

Ҳарчанд эфирҳои селлюлоза, аз қабили гидроксиметилселлюлоза, гидроксипропилселлюлоза ва гидроксипропилметилселлюлоза ба таври саноатӣ истеҳсол карда шуда, бисёре аз хосиятҳои онҳо омӯхта шуда бошанд ҳам, энергияи рӯи онҳо, хосиятҳои сілтӣ-реактивии кислотаҳо то ҳол гузориш дода нашудааст. Азбаски аксари ин маҳсулот дар муҳити моеъ истифода мешаванд ва хусусиятҳои рӯизаминӣ, махсусан хусусиятҳои реаксияҳои кислотаи асосӣ, эҳтимолан ба истифодаи онҳо таъсир мерасонанд, омӯхтан ва фаҳмидани хусусиятҳои кимиёвии рӯизаминии ин эфири селлюлоза хеле зарур аст.

Бо назардошти он, ки намунаҳои ҳосилаҳои селлюлоза бо тағирёбии шароити омодасозӣ хеле осон аст, дар ин мақола маҳсулоти тиҷоратӣ ҳамчун намуна барои тавсифи энергияи сатҳи онҳо истифода мешавад ва дар асоси ин, таъсири ивазкунандаҳо ва вазнҳои молекулавии чунин маҳсулот ба сатҳи хосиятҳо омӯхта мешавад.

1. Қисми таҷрибавӣ

1.1 Ашьёи хом

Эфири целлюлозаи гайриионикй, ки дар тачриба истифода мешавад, махсули он мебошадKIMA CHEMICAL CO.,LTD,. Намунаҳо пеш аз озмоиш ба ягон табобат дучор нашудаанд.

Бо дарназардошти он, ки ҳосилаҳои селлюлоза аз селлюлоза сохта шудаанд, ду сохтор наздиканд ва хосиятҳои рӯизаминии селлюлоза дар адабиёт гузориш дода шудаанд, бинобар ин дар ин коғаз селлюлоза ҳамчун намунаи стандартӣ истифода мешавад. Намунаи селлюлозаи истифодашуда бо номи рамзи C8002 буд ва аз он харида шудаастКИМА, CN. Дар давоми санҷиш намуна ба ягон табобат дучор нашуд.

Реактивхое, ки дар тачриба истифода мешаванд: этан, дииодометан, оби деионизатсияшуда, формамид, толуол, хлороформ. Ҳама моеъҳо маҳсулоти аз ҷиҳати таҳлилӣ тоза буданд, ба истиснои обе, ки дар тиҷорат дастрас буд.

1.2 Усули таҷрибавӣ

Дар ин таҷриба техникаи пошидани сутун қабул карда шуд ва як бахш (тақрибан 10 см) пипеткаи стандартӣ бо диаметри дарунии 3 мм ҳамчун найчаи сутун бурида шуд. Ҳар дафъа 200 мг намунаи хокашударо ба найчаи сутун гузоред, баъд онро ҷунбонда, онро ҳамвор созед ва ба қаъри зарфи шишагии диаметри даруниаш тақрибан 3 см амудӣ гузоред, то моеъ ба таври худкор ҷаббида шавад. 1 мл моеъи санҷидашавандаро баркашед ва онро ба зарфи шишагӣ гузоред ва дар як вақт вақти обхезӣ t ва масофаи X-ро сабт кунед. Ҳама таҷрибаҳо дар ҳарорати хонагӣ гузаронида шуданд (25±1°в). Ҳар як маълумот ба ҳисоби миёна се таҷрибаҳои такрорӣ мебошад.

1.3 Ҳисоб кардани маълумоти таҷрибавӣ

Асоси назариявии татбиқи техникаи фишурдани сутун барои санҷиши энергияи сатҳи маводи хока муодилаи импрегнатсияи Washburn (муодилаи воридшавии Washburn) мебошад.

1.3.1 Муайян кардани радиуси самараноки капиллярӣ Reff аз намунаи ченшуда

Ҳангоми татбиқи формулаи ғарқкунии Washburn, шарти ноил шудан ба намшавии пурра cos = 1 аст. Ин маънои онро дорад, ки вақте ки моеъ барои ғарқ шудан ба ҷисми сахт интихоб карда мешавад, то ба ҳолати пурра тар шавад, мо метавонем радиуси самараноки капиллярии Reff-и намунаи ченшударо тавассути санҷидани масофа ва вақти таъмид аз рӯи ҳолати махсуси формулаи ғарқкунии Уашберн ҳисоб кунем.

1.3.2 Ҳисобкунии қувваи Lifshitz-van der Waals барои намунаи ченшуда

Мувофиқи қоидаҳои якҷоякунии ван Ос-Чодхури-Гуд, муносибати байни реаксияҳои байни моеъҳо ва ҷисмҳои сахт.

1.3.3 Ҳисоб кардани қувваи кислотаи асоси Люис аз намунаҳои ченшуда

Умуман, хосиятҳои кислота-асоси моддаҳои сахт аз рӯи маълумоте, ки бо об ва формамид пошида шудаанд, ҳисоб карда мешаванд. Аммо дар ин мақола мо дарёфтем, ки ҳангоми истифодаи ин ҷуфт моеъҳои қутбӣ барои чен кардани селлюлоза ҳеҷ мушкиле вуҷуд надорад, аммо дар озмоиши эфири селлюлоза, зеро баландии ғарқшавии системаи маҳлули қутбии об/формамид дар эфири селлюлоза хеле паст аст. , сабт кардани вақтро хеле душвор мегардонад. Аз ин рӯ, системаи маҳлули толуол/хлороформ, ки Чибовск ҷорӣ кардааст, интихоб карда шуд. Ба гуфтаи Чибовский, системаи ҳалли қутбии толуол/хлороформ низ як вариант аст. Сабаб дар он аст, ки ин ду моеъ кислота ва сілтияти хеле махсус доранд, масалан, толуол кислотаи Люис надорад ва хлороформ кислотаи Люис надорад. Барои он ки маълумоте, ки системаи маҳлули толуол/хлороформ ба даст оварда шудааст, ба системаи маҳлули қутбии тавсияшудаи об/формамид наздиктар шавад, мо ин ду системаи моеъи қутбиро барои санҷиши селлюлоза дар як вақт истифода мебарем ва сипас коэффисиентҳои мувофиқи васеъшавӣ ё кашишро ба даст меорем. пеш аз татбиқ Маълумоте, ки тавассути пошидани эфири селлюлоза бо толуол/хлороформ ба даст оварда шудааст, ба хулосаҳои дар бораи системаи об/формамид гирифташуда наздик аст. Азбаски эфирҳои селлюлоза аз селлюлоза ба даст омадаанд ва байни ин ду сохтори хеле шабеҳ мавҷуд аст, ин усули баҳодиҳӣ метавонад дуруст бошад.

1.3.4 Ҳисоб кардани энергияи умумии озоди рӯизаминӣ

2. Натиҷаҳо ва муҳокима

2.1 Стандарти селлюлоза

Азбаски натиҷаҳои санҷиши мо оид ба намунаҳои стандартии селлюлоза нишон дод, ки ин маълумот бо маълумотҳои дар адабиёт нишондодашуда мувофиқати хуб доранд, чунин бовар кардан оқилона аст, ки натиҷаҳои санҷиш дар эфирҳои селлюлоза низ бояд ба назар гирифта шаванд.

2.2 Натиҷаҳои санҷиш ва муҳокимаи эфири селлюлоза

Дар вакти санчидани эфири целлюлоза аз сабаби хеле паст будани баландии об ва формамид ба кайд гирифтани масофа ва вакти обгирй хеле душвор аст. Аз ин рӯ, ин мақола системаи маҳлули толуол/хлороформро ҳамчун маҳлули алтернативӣ интихоб мекунад ва кислотаи Люисии эфири селлюлозаро дар асоси натиҷаҳои санҷиши об/формамид ва толуол/хлороформ дар селлюлоза ва муносибати мутаносиби байни ду системаи маҳлул ҳисоб мекунад. ва қувваи сілтӣ.

Целлюлозаро ҳамчун намунаи стандартӣ гирифта, як қатор хусусиятҳои кислотаи асоси эфирҳои селлюлоза дода мешаванд. Азбаски натичаи бо толуол/хлороформ пошидани эфири целлюлоза бевосита санчида мешавад, ин боварибахш аст.

Ин маънои онро дорад, ки намуд ва вазни молекулавии ивазкунандаҳо ба хосиятҳои кислотаю асоси эфири селлюлоза таъсир мерасонанд ва муносибати байни ду ивазкунанда, гидроксипропил ва гидроксипропилметил, ба хосиятҳои кислотаи эфири селлюлоза ва вазни молекулавӣ комилан муқобил аст. Аммо ин метавонад ба он вобаста бошад, ки вакилони порлумон ивазкунандаи омехта мебошанд.

Азбаски ҷойгузинҳои MO43 ва K8913 гуногунанд ва вазни якхелаи молекулавӣ доранд, масалан, ҷойгузини якум гидроксиметил ва ивазкунандаи охирин гидроксипропил аст, аммо вазни молекулавии ҳарду 100,000 аст, бинобар ин ин маънои онро дорад, ки бинои вазни молекулавии якхела Дар ин шароит S+ ва S-и гурӯҳи гидроксиметил метавонад аз гурӯҳи гидроксипропил хурдтар бошад. Аммо дараҷаи ивазкунӣ низ имконпазир аст, зеро дараҷаи ивазкунии K8913 тақрибан 3,00 аст, дар ҳоле ки дараҷаи ивазкунии MO43 танҳо 1,90 аст.

Азбаски дараҷаи ҷойнишинӣ ва ҷойгузинҳои K8913 ва K9113 якхелаанд, вале танҳо вазни молекулавӣ гуногун аст, муқоисаи ин ду нишон медиҳад, ки S+ селлюлозаи гидроксипропилӣ бо афзоиши вазни молекулавӣ кам мешавад, аммо S- баръакс меафзояд. .

Аз ҷамъбасти натиҷаҳои санҷиши энергияи сатҳи ҳама эфирҳои селлюлоза ва ҷузъҳои онҳо маълум мешавад, ки хоҳ он селлюлоза бошад, хоҳ эфири селлюлоза, ҷузъи асосии энергияи рӯи онҳо қувваи Лифшитс-ван дер Ваальс мебошад, ки тақрибан 98% ~ 99%. Гузашта аз ин, қувваҳои Лифшитс-ван дер Ваалс аз ин эфирҳои селлюлозаи ғайриионикӣ (ба истиснои MO43) низ бештар аз қувваҳои селлюлоза мебошанд, ки ин нишон медиҳад, ки раванди этерификатсияи селлюлоза низ раванди афзоиши қувваҳои Лифшитс-ван дер Ваалс мебошад. Ва ин афзоишҳо ба он оварда мерасонанд, ки энергияи рӯизаминии эфири селлюлоза нисбат ба селлюлоза зиёдтар бошад. Ин падида хеле ҷолиб аст, зеро ин эфирҳои селлюлоза одатан дар истеҳсоли моддаҳои сурфактант истифода мешаванд. Аммо маълумот қобили таваҷҷӯҳ аст, на танҳо аз он сабаб, ки маълумот дар бораи намунаи стандартии истинод, ки дар ин таҷриба санҷида шудааст, бо арзиши дар адабиёт гузоришшуда хеле мувофиқ аст, маълумот дар бораи намунаи стандартии истинод бо арзиши дар адабиёт хеле мувофиқ аст, барои мисол: ҳамаи ин селлюлоза SAB-и эфирҳо нисбат ба селлюлоза хеле хурдтар аст ва ин ба асосҳои хеле калони Люис вобаста аст. Дар асоси ҳамин ҷойгузин ва дараҷаи ивазкунӣ энергияи озоди сатҳи селлюлозаи гидроксипропилӣ ба вазни молекулавӣ мутаносиб аст; дар ҳоле ки энергияи озоди рӯизаминии гидроксипропилметилселлюлоза ба дараҷаи ивазшавӣ мутаносиб ва ба вазни молекулавӣ баръакс мутаносиб аст.

Илова бар ин, азбаски эфирҳои селлюлоза нисбат ба селлюлоза SLW калонтар доранд, аммо мо аллакай медонем, ки парокандагии онҳо нисбат ба селлюлоза беҳтар аст, бинобар ин метавон пешакӣ ҳисоб кард, ки ҷузъи асосии SLW, ки эфирҳои селлюлозаи ғайрииониро ташкил медиҳанд, бояд қувваи Лондон бошад.

3. Хулоса

Тадкикхо нишон доданд, ки намуди ивазкунанда, дарачаи ивазшавй ва вазни молекулавй ба энергияи сатхи ва таркиби эфири гайриионикии целлюлоза таъсири калон мерасонад. Ва ба назар чунин мерасад, ки ин таъсир мунтазами зерин дорад:

(1) S+ аз эфири селлюлозаи ғайриионикӣ аз S- хурдтар аст.

(2) Энергияи рӯизаминии эфири селлюлозаи ғайриионикӣ бо қувваи Лифшитс-ван дер Ваалс бартарӣ дорад.

(3) Вазни молекулавӣ ва ҷойнишинҳо ба энергияи сатҳи эфирҳои селлюлозаи ғайриионӣ таъсир мерасонанд, аммо он асосан аз намуди ивазкунандаҳо вобаста аст.

(4) Дар асоси як ивазкунанда ва дараҷаи ивазкунӣ энергияи озоди сатҳи селлюлозаи гидроксипропилӣ ба вазни молекулавӣ мутаносиб аст; дар ҳоле ки энергияи озоди рӯизаминии гидроксипропилметилселлюлоза ба дараҷаи ивазшавӣ мутаносиб ва ба вазни молекулавӣ баръакс мутаносиб аст.

(5) Раванди этерификатсияи селлюлоза ҷараёнест, ки дар он қувваи Лифшитс-ван дер Ваалс афзоиш меёбад ва он инчунин равандест, ки дар он кислотаи Люис кам мешавад ва ишқории Люис меафзояд.