Kationiki sellýuloza efir çözgüdiniň aýratynlyklary

Dürli pH bahalarynda ýokary zarýadly dykyzlykly kationiki sellýuloza efiriniň (KG-30M) ergin ergin aýratynlyklary, gidrodinamiki radiusdan (Rh) dürli burçlarda lazer dargatmak guraly bilen öwrenildi we kök aýlanmagyň kwadrat radiusyny aňladýar. Rg Rh bilen gatnaşygy, görnüşiniň tertipsiz, ýöne sferikdigine ýakyn. Soňra, reometriň kömegi bilen dürli zarýad dykyzlygy bolan kationiki sellýuloza efirleriniň üç konsentrirlenen çözgüdi jikme-jik öwrenildi we konsentrasiýanyň, pH bahasynyň we öz zarýad dykyzlygynyň reologiki aýratynlyklaryna täsiri ara alnyp maslahatlaşyldy. Konsentrasiýa artdygyça, Nýutonyň görkezijisi ilki azaldy, soň azaldy. Üýtgeme ýa-da gaýtalanma ýüze çykýar we dikotrop häsiýeti 3% -de bolýar (köpçülik bölegi). Orta zarýad dykyzlygy has ýokary nol gyrkymly ýelimliligi almak üçin peýdalydyr we pH ýapyşyklygyna az täsir edýär.

Açar sözler:kationiki sellýuloza efir; morfologiýa; gyrkymyň nol ýapyklygy; reologiýa

Sellýuloza emele gelenler we olaryň üýtgedilen funksional polimerleri fiziologiki we sanitariýa önümleri, nebithimiýa, derman, iýmit, şahsy ideg önümleri, gaplama we ş.m. ugurlarynda giňden ulanyldy. Suwda erän kationiki sellýuloza efiri (CCE) güýçli galyňlaşmagy sebäpli ukyby, gündelik himiki serişdelerde, esasanam şampunlarda giňden ulanylýar we şampundan soň saçyň daralmagyny gowulaşdyryp biler. Şol bir wagtyň özünde, oňat utgaşyklygy sebäpli, iki-bir we birmeňzeş şampunlarda ulanylyp bilner. Şeýle hem, amatly amaly perspektiwasy bar we dürli ýurtlaryň ünsüni özüne çekdi. Edebiýatda sellýuloza emele gelen çözgütleriň konsentrasiýanyň ýokarlanmagy bilen Nýuton suwuklygy, pseudoplastiki suwuklyk, dikotrop suwuklygy we viskoelastik suwuklyk ýaly hereketleri görkezýändigi habar berildi, ýöne suwly erginde kationiki sellýuloza efiriniň morfologiýasy, reologiýasy we täsir ediji faktorlary az gözleg hasabatlary. Bu kagyz, amaly ulanmak üçin salgylanma bermek üçin dördünji ammiak üýtgedilen sellýuloza suw ergininiň reologiki häsiýetine ünsi jemleýär.

1. Synag bölümi

1.1 Çig mal

Kationiki sellýuloza efir (KG-30M, JR-30M, LR-30M); “Vario EL” elementar analizatory (German Elemental Company) bilen ölçelýän Japanaponiýadaky “Procter & Gamble Company Kobe R&D Centre” tarapyndan üpjün edilen Kanada Dow Himiki Kompaniýanyň önümi, nusga Azotyň mukdary degişlilikde 2,7%, 1.8%, 1,0% (zarýadyň dykyzlygy 1,9 Meq / g, degişlilikde 1,25 Meq / g, 0,7 Meq / g) we nemes ALV-5000E lazer çyrasy tarapyndan synag edilýär (LLS) agramynyň ortaça molekulýar agramy 1,64 töweregi×106g / mol

1.2 Çözgüt taýýarlamak

Nusga süzgüç, dializ we doňdurma bilen arassalandy. Degişlilikde üç sany mukdar nusgasyny ölçäň we zerur konsentrasiýany taýýarlamak üçin pH 4.00, 6.86, 9.18 bilen standart bufer erginini goşuň. Nusgalaryň doly eremegine göz ýetirmek üçin ähli synag çözgütleri synagdan 48 sagat öň magnit garyjyda goýuldy.

1.3 Lightagtylygyň ýaýramagynyň ölçegi

Suwuk erginde nusganyň ortaça molekulýar agramyny ölçemek üçin LLS ulanyň, gidrodinamiki radius we kök ikinji Villi koeffisiýenti we dürli burçlar bolanda aýlanmagyň kwadrat radiusyny aňladýar) we bu kationiki sellýuloza efiriniň bardygyny çaklaň. gatnaşygynyň ýagdaýy boýunça suwly çözgüt.

1.4 iscapyşyklygy ölçemek we reologiki gözleg

Konsentrirlenen CCE çözgüdi Brukfild RVDV-III + reometr tarapyndan öwrenildi we konsentrasiýa, zarýad dykyzlygy we pH bahasynyň ýelimlilik ýaly reologiki aýratynlyklara täsiri öwrenildi. Has ýokary konsentrasiýalarda onuň dikotropiýasyny barlamaly.

2. Netijeler we çekişme

2.1 Lightagtylygyň ýaýramagy boýunça gözleg

Specialörite molekulýar gurluşy sebäpli, hatda gowy erginçide-de bir molekula görnüşinde, ýöne belli bir durnukly mikeller, toparlar ýa-da birleşmeler görnüşinde bolmak kyn.

CCE-iň suwuk suw ergini (~ o.1%) polýarlaşýan mikroskop bilen görlende, gara haç ortogonal meýdanyň fonunda “ýyldyz” açyk tegmiller we açyk çyzyklar peýda boldy. Mundan başga-da, ýagtylygyň ýaýramagy, dürli pH we burçlarda dinamiki gidrodinamiki radiusy, kök aýlanyşyň kwadrat radiusy we Berri diagrammasyndan alnan ikinji Villi koeffisiýenti Tab-da görkezilýär. 1. ; Üýtgeşmeler bar we Rg / Rb bahalary 0.775 töweregi bolup, ergindäki CCE görnüşiniň sferiklere ýakyndygyny, ýöne ýeterlik derejede yzygiderli däldigini görkezýär. PH-iň Rb we Rg-ä täsiri aýdyň däl. Bufer erginindäki garşylyk, gapdal zynjyryndaky zarýady goramak we kiçeltmek üçin CCE bilen täsirleşýär, ýöne tapawut garşylygyň görnüşine görä üýtgeýär. Zarýadly polimerleriň ýeňil ýaýramagy uzak aralyga täsir etmek we daşarky päsgelçiliklere sezewar bolýar, şonuň üçin LLS häsiýetnamasynda käbir ýalňyşlyklar we çäklendirmeler bar. Massa bölegi 0,02% -den uly bolanda, Rh paýlaýyş diagrammasynda esasan biri-biri bilen aýrylmaz goşa pikler ýa-da birnäçe pikler bolýar. Konsentrasiýa artdygyça, Rh hem köpelýär, bu has köp makromolekulanyň baglanyşýandygyny ýa-da jemlenendigini görkezýär. Cao we başgalar. karboksimetil sellýulozanyň we ýerüsti işjeň makromerleriň kopolimerini öwrenmek üçin ýeňil dargamakdan peýdalanyp, biri-biri bilen aýrylmaz goşa pikler bardy, biri 30nm bilen 100nm aralygy, molekulalar derejesinde mikelleriň emele gelmegini aňladýar, beýlekisi Rh pik jemi, bu kagyzda kesgitlenen netijelere meňzeýän uly hasaplanýar.

2.2 Reologiki özüni alyp barşyň üstünde gözleg

2.2.1 Konsentrasiýanyň täsiri:Dürli gyrkym nyrhlarynda dürli konsentrasiýalar bilen we Ostwald-Dewaele tarapyndan teklip edilen güýç kanuny deňlemesiniň logarifmiki görnüşine görä, köpçülik bölegi 0,7% -den geçmeýän we göni çyzyklar bilen ölçeniň. 0,99-dan uly çyzykly korrelýasiýa koeffisiýentleri alyndy. Konsentrasiýa artdygyça, Nýutonyň eksponentiniň bahasy peselýär (hemmesi 1-den az), aç-açan pseudoplastiki suwuklygy görkezýär. Gyrkym güýji bilen herekete getirilen makromolekulýar zynjyrlar aýrylyp we ugrukdyrylyp başlaýar, şonuň üçin ýapyşyk azalýar. Massa bölegi 0,7% -den uly bolanda, alnan göni çyzygyň çyzykly korrelýasiýa koeffisiýenti peselýär (takmynan 0.98), we n konsentrasiýanyň ýokarlanmagy bilen üýtgäp başlaýar ýa-da ýokarlanýar; massa bölegi 3% -e ýetende (2-nji surat), tablisa Görkezilýän ýapyşyklyk ilki bilen gyrkymyň ýokarlanmagy bilen azalýar we azalýar. Bu hadysalar tapgyry, beýleki anion we kationiki polimer erginleriniň hasabatlaryndan tapawutlanýar. N bahasy ýokarlanýar, ýagny Nýuton däl emläk gowşaýar; Nýuton suwuklygy ýelimlenýän suwuklykdyr we birek-birege süýşmek gyrkym stresiniň täsiri astynda ýüze çykýar we ony dikeldip bolmaýar; Nýuton däl suwuklykda dikeldip bolýan elastik bölegi we dikeldip bolmaýan ýelimli bölegi bar. Gyrkym stresiniň täsiri astynda molekulalaryň arasynda yzyna gaýtaryp bolmajak süýşme ýüze çykýar we şol bir wagtyň özünde makromolekulalar gyrkma bilen uzalyp, dikeldilip bilinýän elastik bölek emele gelýär. Daşarky güýç aýrylanda, makromolekulalar asyl egrilen görnüşe gaýdyp gelýärler, şonuň üçin n bahasy ýokarlanýar. Tor gurluşyny emele getirmek üçin konsentrasiýa artmagyny dowam etdirýär. Gyrkym stres az bolsa, ol ýok edilmez we diňe elastik deformasiýa ýüze çykar. Bu wagt çeýeligi birneme ýokarlanar, ýapyşyklygy gowşar we n bahasy peseler; ölçeg prosesinde gyrkym stres kem-kemden ýokarlanýar, şonuň üçin n bahasy üýtgeýär. Massa bölegi 3% -e ýetende, görünýän ýapyşyklyk ilki ýokarlanýar we soň azalýar, sebäbi kiçijik gyrkym uly agregatlary emele getirmek üçin makromolekulalaryň çaknyşmagyna kömek edýär, şonuň üçin ýelimlilik ýokarlanýar we gyrkym stresleri agregatlary döwmegi dowam etdirýär. ýapyşyklygy ýene azalar.

Tiksotropiýa gözleginde, islenýän y-a ýetmek üçin tizligi (r / min) kesgitläň, kesgitlenen bahasyna ýetýänçä tizligi yzygiderli ýokarlandyryň we degişli almak üçin iň ýokary tizlikden başlangyç bahasyna çalt düşüň. Gyrkym stresleri, gyrkym derejesi bilen gatnaşygy 3-nji suratda görkezilýär. Massa bölegi 2,5% -den az bolanda, ýokarky egrilik we aşaky egri doly gabat gelýär, ýöne köpçülik bölegi 3% bolanda iki setir ýok has uzyn bir-birine gabat gelýär we aşaky çyzyk dikotropiýany görkezýär.

Gyrkym stresiniň wagta baglylygy reologiki garşylyk diýilýär. Reologiki garşylyk, tikotrop gurluşlary bolan viskoelastik suwuklyklaryň we suwuklyklaryň häsiýetli häsiýetidir. Uly y şol bir massa fraksiýasynda, has çalt r deňagramlylyga ýetýär we wagta baglylyk has kiçi bolýar; pes massa fraksiýasynda (<2%), CCE reologiki garşylygy görkezmeýär. Massa bölegi 2,5% -e ýetende, güýçli garaşlylygy görkezýär (4-nji surat) we deňagramlylyga ýetmek üçin takmynan 10 minut gerek, 3.0% -de deňagramlylyk wagty 50 minut alýar. Ulgamyň oňat tikotropiýasy amaly taýdan amatlydyr.

2.2.2 Zarýad dykyzlygynyň täsiri:Spenser-Dillon empirik formulasynyň logarifmiki görnüşi saýlanýar, onda nol kesilen ýapyşyk, b şol bir konsentrasiýada we dürli temperaturada hemişelik bolýar we şol bir temperaturada konsentrasiýanyň ýokarlanmagy bilen ýokarlanýar. Onogi tarapyndan 1966-njy ýylda kabul edilen güýç kanuny deňlemesine görä, M polimeriň otnositel molekulýar massasy, A we B yzygiderli, c bolsa massa bölegi (%). Şekil．5 Üç egriniň aç-açan inflýasiýa nokatlary 0,6% töweregi, ýagny möhüm massa bölegi bar. 0,6% -den gowrak, konsentrasiýanyň ýokarlanmagy bilen nol gyrkymly ýelimlilik çalt ýokarlanýar C. Dürli zarýad dykyzlygy bolan üç nusganyň egrileri gaty ýakyn. Munuň tersine, massa bölegi 0,2% bilen 0,8% arasynda bolanda, iň kiçi zarýad dykyzlygy bilen LR nusgasynyň nol kesilen ýapyşygy iň ulusydyr, sebäbi wodorod baglanyşyk birleşigi belli bir aragatnaşyk talap edýär. Şonuň üçin zarýadyň dykyzlygy makromolekulalaryň tertipli we ykjam tertipde ýerleşdirilip bilinjekdigi bilen berk baglanyşyklydyr; DSC synagynyň netijesinde, LR-iň gowşak kristalizasiýa derejesiniň bardygyny, degişli zarýadyň dykyzlygyny görkezýändigi we şol bir konsentrasiýada nol gyrkymyň ýapyşygynyň has ýokarydygy anyklandy. Massa bölegi 0,2% -den az bolanda, LR iň kiçidir, sebäbi suwuk erginde pes zarýadly dykyzlygy bolan makromolekulalar rulon ugruny emele getirýär, şonuň üçin nol gyrkymyň ýapyşygy pes bolýar. Galyňlaşdyrma ýerine ýetirijiligi taýdan gowy ýol görkeziji ähmiýete eýe.

2.2.3 pH täsiri: 6-njy surat, dürli pH-de 0,05% -den 2,5% massa fraksiýa aralygynda ölçenen netijedir. 0,45% töweregi inflýasiýa nokady bar, ýöne üç egriniň biri-birine gabat gelmegi, pH-nyň nion gyrkym ýapyklygyna aç-açan täsiriniň ýokdugyny görkezýär, bu anion sellýuloza efiriniň pH-den duýgurlygyndan düýpgöter tapawutlanýar.

3. Netije

KG-30M suwuk suw ergini LLS tarapyndan öwrenilýär we alnan gidrodinamiki radius paýlanyşy iň ýokary derejedir. Burça baglylykdan we Rg / Rb gatnaşygyndan, görnüşiniň sferiklere ýakyndygyny, ýöne ýeterlik derejede yzygiderli däldigini çaklamak mümkin. Üç zarýad dykyzlygy bolan CCE çözgütleri üçin konsentrasiýanyň köpelmegi bilen ýapyşyklyk ýokarlanýar, ýöne Nýutonyň aw sany n ilki azalýar, soň üýtgeýär we hatda ýokarlanýar; pH ýapyşyklyga az täsir edýär we ortaça zarýad dykyzlygy has ýokary ýapyşyk alyp biler.