Gidroksietiltsellyuloza efirining sintezi va reologik xossalari

O'z-o'zidan ishlab chiqarilgan gidroksidi katalizator mavjudligida, sanoat gidroksietil tsellyuloza N-(2,3-epoksipropil)trimetilammoniy xlorid (GTA) kationlashtiruvchi reagent bilan reaksiyaga kirishib, quruq usulda yuqori o‘rinbosar to‘rtlamchi ammoniyni tayyorlash uchun tuz turi gidroksietil tsellyuloza efiri (HEC). GTA ning gidroksietiltsellyuloza (HEC) nisbati, NaOH ning HECga nisbati, reaksiya harorati va reaksiya vaqtining reaksiya samaradorligiga ta’siri yagona eksperimental reja bilan o‘rganildi va Monte orqali optimallashtirilgan jarayon sharoitlari olindi. Karlo simulyatsiyasi. Va katyonik eterifikatsiya reagentining reaksiya samaradorligi eksperimental tekshirish orqali 95% ga etadi. Shu bilan birga, uning reologik xususiyatlari muhokama qilindi. Natijalar shuni ko'rsatdiki, ning yechimiHEC Nyuton bo'lmagan suyuqlikning xususiyatlarini ko'rsatdi va uning ko'rinadigan yopishqoqligi eritma massasi konsentratsiyasining oshishi bilan oshdi; tuz eritmasining ma'lum bir konsentratsiyasida, ning ko'rinadigan yopishqoqligiHEC qo'shilgan tuz konsentratsiyasining oshishi bilan kamayadi. Xuddi shu kesish tezligi ostida, ning ko'rinadigan yopishqoqligiHEC CaCl2 eritma tizimida esa undan yuqoriHEC NaCl eritma tizimida.

Kalit so'zlar:Gidroksietiltsellyuloza efiri; quruq jarayon; reologik xossalari

Tsellyuloza boy manbalar, biologik parchalanish, biologik muvofiqlik va oson derivatizatsiya xususiyatlariga ega va ko'plab sohalarda tadqiqot nuqtasi hisoblanadi. Kationik tsellyuloza tsellyuloza hosilalarining eng muhim vakillaridan biridir. Xushbo'y moddalar sanoati uyushmasining CTFA tomonidan ro'yxatga olingan shaxsiy himoya vositalari uchun katyonik polimerlar orasida uning iste'moli birinchi o'rinda turadi. U sochlar uchun konditsioner qo'shimchalar, yumshatgichlar, burg'ulash slanets hidratsiyasi inhibitörleri va qon ivishiga qarshi vositalar va boshqa sohalarda keng qo'llanilishi mumkin.

Hozirgi vaqtda to'rtlamchi ammoniy katyonik gidroksietil tsellyuloza efirini tayyorlash usuli erituvchi usul bo'lib, ko'p miqdorda qimmat organik erituvchilarni talab qiladi, qimmat, xavfli va atrof-muhitni ifloslantiradi. Solvent usuli bilan solishtirganda, quruq usul oddiy jarayon, yuqori reaktsiya samaradorligi va atrof-muhitni kamroq ifloslanishining ajoyib afzalliklariga ega. Ushbu ishda kationik tsellyuloza efiri quruq usulda sintez qilingan va uning reologik harakati o'rganilgan.

1. Eksperimental qism

1.1 Materiallar va reaktivlar

Gidroksietil tsellyuloza (HEC sanoat mahsuloti, uning molekulyar almashtirish darajasi DS 1,8 ~ 2,0); katyonizatsiya reagenti N-(2,3-epoksipropil)trimetilammonyum xlorid (GTA), epoksixloriddan tayyorlangan propan va trimetilamin ma'lum sharoitlarda o'z-o'zidan ishlab chiqariladi; o'z-o'zidan ishlab chiqarilgan gidroksidi katalizator; etanol va muzli sirka kislotasi analitik jihatdan toza; NaCl, KCl, CaCl2 va AlCl3 kimyoviy jihatdan sof reagentlardir.

1.2 To'rtlamchi ammoniy kation tsellyulozasini olish

Aralashtiruvchi bilan jihozlangan silindrsimon po'lat tsilindrga 5 g gidroksietil tsellyuloza va tegishli miqdorda uy qurilishi gidroksidi katalizator qo'shing va xona haroratida 20 daqiqa davomida aralashtiring; keyin ma'lum miqdorda GTA qo'shing, xona haroratida 30 daqiqa davomida aralashtirishni davom ettiring va ma'lum bir harorat va vaqt bilan reaksiyaga kirishing, mohiyatan asoslangan qattiq xom mahsulot olindi. Xom mahsulot tegishli miqdorda sirka kislotasi bo'lgan etanol eritmasiga namlanadi, filtrlanadi, yuviladi va chang to'rtlamchi ammoniy kation tsellyulozasini olish uchun vakuumda quritiladi.

1.3 To'rtlamchi ammoniy kationli gidroksietiltsellyulozaning azotli massa ulushini aniqlash.

Namunalardagi azotning massa ulushi Kjeldahl usuli bilan aniqlandi.

2. Quruq sintez jarayonini eksperimental loyihalash va optimallashtirish

Tajribani loyihalashda yagona loyihalash usulidan foydalanildi va GTA ning gidroksietiltsellyuloza (HEC) ga nisbati, NaOH ning HECga nisbati, reaksiya harorati va reaksiya vaqtining reaksiya samaradorligiga ta’siri o‘rganildi.

3. Reologik xossalari bo'yicha tadqiqotlar

3.1 Konsentratsiya va aylanish tezligining ta'siri

Kesish tezligining ko'rinadigan yopishqoqligiga ta'sirini olishHEC turli konsentrasiyalarda Ds=0,11 misol tariqasida ko'rish mumkinki, siljish tezligi asta-sekin 0,05 dan 0,5 s-1 gacha oshgani sayin, ko'rinadigan yopishqoqlik.HEC eritma kamayadi, ayniqsa 0,05 ~ 0,5s-1 da ko'rinadigan yopishqoqlik 160MPa dan keskin pasaydi.·s dan 40 MPa gacha·s, kesish yupqalash, shuni ko'rsatadikiHEC suvli eritma Nyutonga xos bo'lmagan reologik xususiyatlarni ko'rsatdi. Amaldagi kesish kuchlanishining ta'siri dispers fazaning zarralari orasidagi o'zaro ta'sir kuchini kamaytirishdan iborat. Muayyan sharoitlarda, kuch qanchalik katta bo'lsa, ko'rinadigan yopishqoqlik shunchalik katta bo'ladi.

Buni 3% va 4% ko'rinadigan yopishqoqliklardan ham ko'rish mumkin.HEC suvli eritmalar massa konsentratsiyasi har xil kesish tezligida mos ravishda 3% va 4% bo'ladi. Eritmaning ko'rinadigan yopishqoqligi uning yopishqoqligini oshirish qobiliyatining konsentratsiya bilan ortib borishini ko'rsatadi. Sababi, eritma sistemasida konsentratsiya ortib borishi bilan asosiy zanjir molekulalari orasidagi oʻzaro itarilish sodir boʻladi.HEC va molekulyar zanjirlar o'rtasida ortadi va ko'rinadigan yopishqoqlik ortadi.

3.2 Qo'shilgan tuzning turli konsentratsiyasining ta'siri

ning kontsentratsiyasiHEC 3% ga o'rnatildi va tuz NaCl qo'shilishining eritmaning yopishqoqlik xususiyatlariga ta'siri turli siljish tezligida o'rganildi.

Natijalardan ko'rinib turibdiki, qo'shilgan tuz konsentratsiyasi ortishi bilan ko'rinadigan yopishqoqlik pasayadi, bu aniq polielektrolit hodisasini ko'rsatadi. Buning sababi, tuz eritmasidagi Na+ ning bir qismi anion bilan bog'langanHEC yon zanjir. Tuz eritmasining konsentratsiyasi qancha ko'p bo'lsa, poliionning qarshi ion tomonidan neytrallanish yoki ekranlanish darajasi shunchalik yuqori bo'ladi va elektrostatik itarilish kamayadi, natijada poliionning zaryad zichligi kamayadi. , polimer zanjiri qisqaradi va burishadi va ko'rinadigan kontsentratsiya kamayadi.

3.3 Turli qo'shilgan tuzlarning ta'siri

Buni ikki xil qo‘shilgan Nacl va CaCl2 tuzlarining ko‘rinadigan yopishqoqligiga ta’siridan ko‘rish mumkin.HEC eritmaning ko'rinadigan yopishqoqligi qo'shilgan tuz qo'shilishi bilan kamayadi va bir xil siljish tezligida ko'rinadigan yopishqoqlik kamayadi.HEC CaCl2 eritma tizimidagi eritma Ko'rinadigan yopishqoqlik undan sezilarli darajada yuqoriHEC NaCl eritma tizimidagi eritma. Sababi, kaltsiy tuzi ikki valentli ion bo'lib, polielektrolit yon zanjirining Cl- bilan bog'lanishi osonroq. To'rtlamchi ammoniy guruhining birikmasiHEC bilan Cl- kamayadi va ekranlash kamroq bo'ladi va polimer zanjirining zaryad zichligi yuqori bo'ladi, natijada polimer zanjiridagi elektrostatik itarilish kattaroq bo'ladi va polimer zanjiri cho'ziladi, shuning uchun ko'rinadigan yopishqoqlik yuqori bo'ladi.

4. Xulosa

Yuqori darajada almashtirilgan katyonik tsellyulozani quruq tayyorlash oddiy operatsiya, yuqori reaktsiya samaradorligi va kamroq ifloslanish bilan ideal tayyorlash usuli bo'lib, yuqori energiya sarfini, atrof-muhit ifloslanishini va erituvchilardan foydalanish natijasida yuzaga keladigan toksiklikni oldini oladi.

Kationik tsellyuloza efirining eritmasi Nyuton bo'lmagan suyuqlikning xarakteristikalarini taqdim etadi va kesishning yupqalash xususiyatlariga ega; eritmaning massa konsentratsiyasi ortishi bilan uning ko'rinadigan yopishqoqligi oshadi; tuz eritmasining ma'lum konsentratsiyasida,HEC ko'rinadigan yopishqoqlik ortishi va kamayishi bilan ortadi. Xuddi shu kesish tezligi ostida, ning ko'rinadigan yopishqoqligiHEC CaCl2 eritma tizimida esa undan yuqoriHEC NaCl eritma tizimida.