Синтез ва хосиятҳои реологии эфири гидроксиэтил целлюлоза

Дар хузури катализатори худсохти ишголй гидроксиэтил саноатй селлюлоза бо реагенти катионизатсияи хлориди N-(2,3-эпоксипропил)триметиламмоний (GTA) реаксия карда шуд, то аммонийи чоркунҷаи ивазкунанда бо усули хушк тайёр карда шавад.HEC). Таъсири таносуби GTA ба гидроксиэтилселлюлоза (HEC), таносуби NaOH ба HEC, ҳарорати реаксия ва вақти реаксия ба самаранокии реаксия бо нақшаи ягонаи таҷрибавӣ таҳқиқ карда шуд ва шароити оптимизатсияи раванд тавассути Монте ба даст оварда шуд. Симулятсияи Карло. Ва самаранокии реаксияи реагенти эфирии катионӣ тавассути санҷиши таҷрибавӣ ба 95% мерасад. Дар баробари ин дар бораи хусусиятхои реологии он сухан ронда шуд. Натичахо нишон доданд, ки халлиHEC хусусиятхои моеъи гайринютониро нишон дода, часпакии намоёни он бо зиёд шудани консентратсияи массаи махлул афзуд; дар консентратсияи муайяни маҳлули намак, часпакии зоҳирииHEC бо зиёд шудани консентратсияи намак кам шуд. Дар доираи ҳамон суръати буридан, viscosity зоҳирии азHEC дар системаи маҳлули CaCl2 аз он зиёдтар астHEC дар системаи ҳалли NaCl.

Калимаҳои калидӣ:Гидроксиэтилэфири селлюлоза; раванди хушк; хосиятҳои реологӣ

Целлюлоза дорои хосиятҳои сарчашмаҳои бой, деградатсияи биологӣ, мутобиқати биологӣ ва ҳосилшавии осон буда, дар бисёр соҳаҳо нуқтаи доғи тадқиқотӣ мебошад. Целлюлозаи катионӣ яке аз муҳимтарин намояндагони ҳосилаҳои селлюлоза мебошад. Дар байни полимерҳои катионӣ барои маҳсулоти муҳофизати шахсӣ, ки аз ҷониби CTFA Ассотсиатсияи саноати хушбӯй ба қайд гирифта шудааст, истеъмоли он аввалин аст. Онро дар иловаҳои кондитсионери мӯй, нармкунандаҳо, ингибиторҳои гидратсияи пармакунии сланец ва агентҳои зидди коагулятсияи хун ва дигар соҳаҳо васеъ истифода бурдан мумкин аст.

Дар айни замон усули тайёр кардани эфири чоркунчаи аммонийи катионии гидроксиэтил целлюлоза усули халкунанда мебошад, ки барои он микдори зиёди халкунандахои органикии гаронбахо талаб карда, харочот, хавфнок буда, мухити атрофро ифлос мекунад. Дар муқоиса бо усули ҳалкунанда, усули хушк дорои бартариҳои барҷастаи раванди оддӣ, самаранокии реаксияи баланд ва ифлосшавии камтари муҳити зист мебошад. Дар ин мақола эфири катионии целлюлоза бо усули хушк синтез карда шуда, рафтори реологии он омӯхта шудааст.

1. Қисми таҷрибавӣ

1.1 Маводҳо ва реактивҳо

Гидроксиэтил селлюлоза (маҳсулоти саноатии HEC, дараҷаи ивазкунандаи молекулавии он DS 1,8 ~ 2,0 аст); реагенти катионизатсияи N-(2,3-эпоксипропил)триметиламмоний хлориди (ГТА), ки аз хлориди эпоксид тайёр карда шудааст Пропан ва триметиламин дар шароити муайян худсохта мешаванд; катализатори худсохти сілтӣ; этанол ва кислотаи сиркои пиряхӣ аз ҷиҳати таҳлилӣ тоза мебошанд; NaCl, KCl, CaCl2 ва AlCl3 реагентҳои аз ҷиҳати химиявӣ тоза мебошанд.

1.2 Тайёр кардани целлюлозаи катионии аммонийи чорум

Ба силиндраи пӯлоди силиндрӣ, ки бо омехтакунанда муҷаҳҳаз аст, 5 г селлюлозаи гидроксиэтил ва миқдори мувофиқи катализатори ишқори худсохтро илова кунед ва дар ҳарорати хонагӣ 20 дақиқа омехта кунед; сипас миқдори муайяни GTA илова кунед, дар ҳарорати хонагӣ 30 дақиқа омехта карданро давом диҳед ва дар ҳарорат ва вақти муайян реаксия кунед, маҳсулоти хоми сахти аслан ба даст оварда шуд. Маҳсулоти хом дар маҳлули этаноли дорои миқдори мувофиқи кислотаи сирко тар карда мешавад, филтр карда, шуста ва дар вакуум хушк карда мешавад, то ки селлюлозаи катионии аммонийи чоркунҷа ба даст ояд.

1.3 Муайян кардани фраксияи массаи нитрогени селлюлозаи катионии аммонийи чорум.

Ҳиссаи массаи нитроген дар намунаҳо бо усули Кьелдал муайян карда шуд.

2. Тарҳрезии таҷрибавӣ ва оптимизатсияи раванди синтези хушк

Барои тарҳрезии таҷриба усули якхелаи тарҳрезӣ истифода шуда, таъсири таносуби GTA ба гидроксиэтилселлюлоза (HEC), таносуби NaOH ба HEC, ҳарорати реаксия ва вақти реаксия ба самаранокии реаксия таҳқиқ карда шуд.

3. Тадқиқот оид ба хосиятҳои реологӣ

3.1 Таъсири консентратсия ва суръати гардиш

Бо назардошти таъсири суръати ҳаракат ба часпакии зоҳирииHEC дар консентратсияҳои гуногун Ds=0,11 ҳамчун мисол дида мешавад, ки суръати ҳаракат тадриҷан аз 0,05 то 0,5 с-1 зиёд мешавад, часпакии зоҳирииHEC мањлул кам мешавад, махсусан дар 0,05 ~ 0,5с-1 часпакии намоён аз 160МПа якбора паст шуд·с то 40 МПа·с, буридани лоғар, нишон медиҳад, ки баHEC маҳлули обӣ хосиятҳои реологии ғайринютониро нишон дод. Таъсири фишори буриши истифодашаванда кам кардани қувваи мутақобилаи байни зарраҳои фазаи пароканда мебошад. Дар шароити муайян, қувваи бузургтар, часпакии зоҳирӣ бештар аст.

Онро инчунин аз часпакиҳои намоёни 3% ва 4% дидан мумкин аст.HEC маҳлулҳои обӣ, ки консентратсияи масса мутаносибан 3% ва 4% бо суръати гуногуни кӯчшавӣ. Часпакии намоёни махлул нишон медихад, ки кобилияти баланд бардоштани часпакии он бо консентратсия зиёд мешавад. Сабаб дар он аст, ки ҳангоми зиёд шудани консентратсияи системаи маҳлул, интиқоли мутақобилаи молекулаҳои занҷири асосииHEC ва байни занҷирҳои молекулавӣ зиёд шуда, часпакии зоҳирӣ меафзояд.

3.2 Таъсири консентратсияи гуногуни намаки иловашуда

КонсентратсияиHEC дар 3% муқаррар карда шуд ва таъсири илова кардани намак NaCl ба хосиятҳои часпакии маҳлул бо суръати гуногуни буриш тафтиш карда шуд.

Аз натиљањо дида мешавад, ки часпакии аёнї бо зиёд шудани консентратсияи намаки иловашуда кам шуда, падидаи аёни полиэлектролитро нишон медињад. Ин аз он иборат аст, ки як қисми Na+ дар маҳлули намак ба анионҳои он пайваст астHEC занҷири тараф. Консентратсияи мањлули намак њар ќадар зиёд бошад, њамон ќадар дараљаи безараргардонї ё муњофизати полиион аз љониби контрион зиёд мешавад ва интиќоли электростатикї кам мешавад, ки дар натиља зичии заряди полиион кам мешавад. , занҷири полимерӣ хурд ва ҷингила мешавад ва консентратсияи намоён кам мешавад.

3.3 Таъсири намакҳои иловашуда ба

Онро аз таъсири ду намакҳои гуногуни иловашуда, Nacl ва CaCl2 ба часпакии намоён дидан мумкин аст.HEC маҳлул, ки часпакии зоҳирӣ бо иловаи намаки иловашуда кам мешавад ва бо ҳамон суръати кӯчиш, часпакии зоҳирииHEC Маҳлул дар системаи маҳлули CaCl2 Часпакнокии намоён нисбат ба он хеле баландтар астHEC маҳлул дар системаи маҳлули NaCl. Сабаб дар он аст, ки намаки калсий ионҳои дувалентӣ буда, пайваст шудан ба Cl-и занҷири паҳлӯи полиэлектролитҳо осонтар аст. Омезиши гурӯҳи аммонийи чорум дарHEC бо Cl- кам мешавад ва муҳофизаткунанда камтар аст ва зичии заряди занҷири полимерӣ баландтар аст, ки дар натиҷа бозсозии электростатикӣ дар занҷири полимерӣ калонтар аст ва занҷири полимерӣ дароз мешавад, бинобар ин часпакии зоҳирӣ баландтар аст.

4. Хулоса

Тайёркунии хушки селлюлозаи катионии хеле ивазшаванда як усули беҳтарини омодагӣ бо кори оддӣ, самаранокии реаксияи баланд ва ифлосшавии камтар аст ва метавонад аз истеъмоли зиёди энергия, ифлосшавии муҳити зист ва заҳролудшавӣ аз истифодаи ҳалкунандаҳо пешгирӣ кунад.

Маҳлули эфири целлюлозаи катионӣ хусусияти моеъи ғайринютониро нишон медиҳад ва дорои хосиятҳои борикшавии буриш аст; баробари зиёд шудани консентратсияи массаи мањлул часпакии намоёни он зиёд мешавад; дар консентратсияи муайяни маҳлули намак,HEC часпакии намоён бо зиёд ва камшавй зиёд мешавад. Дар доираи ҳамон суръати буридан, viscosity зоҳирии азHEC дар системаи маҳлули CaCl2 аз он зиёдтар астHEC дар системаи ҳалли NaCl.