Awọn ohun-ini ti Cationic Cellulose Ether Solution

Awọn ohun-ini ojutu dilute ti idiyele giga-iwuwo cationic cellulose ether (KG-30M) ni awọn iye pH oriṣiriṣi ni a ṣe iwadi pẹlu ohun elo itọka laser, lati radius hydrodynamic (Rh) ni awọn igun oriṣiriṣi, ati gbongbo tumọ si radius square ti yiyi. Rg Ipin si Rh sọ pe apẹrẹ rẹ jẹ alaibamu ṣugbọn o sunmọ ti iyipo. Lẹhinna, pẹlu iranlọwọ ti rheometer, awọn ipinnu ifọkansi mẹta ti awọn ethers cellulose cationic pẹlu awọn iwuwo idiyele oriṣiriṣi ni a ṣe iwadi ni awọn alaye, ati ipa ti ifọkansi, iye pH ati iwuwo idiyele tirẹ lori awọn ohun-ini rheological rẹ. Bi ifọkansi ti pọ si, olupilẹṣẹ Newton kọkọ dinku ati lẹhinna dinku. Iyipada tabi paapaa isọdọtun waye, ati ihuwasi thixotropic waye ni 3% (ida ibi-iye). Iwọn idiyele iwọntunwọnsi jẹ anfani lati gba viscosity odo-shear ti o ga julọ, ati pe pH ni ipa diẹ lori iki rẹ.

Awọn ọrọ pataki:cationic cellulose ether; morphology; odo rirẹ viscosity; rheology

Awọn itọsẹ Cellulose ati awọn polima ti iṣẹ-ṣiṣe ti a ti tunṣe ti ni lilo pupọ ni awọn aaye ti ẹkọ ẹkọ ẹkọ ẹkọ ti ẹkọ iwulo ati awọn ọja imototo, petrochemicals, oogun, ounjẹ, awọn ọja itọju ti ara ẹni, apoti, bbl Omi-soluble cationic cellulose ether (CCE) jẹ nitori rẹ Pẹlu iwuwo to lagbara agbara, o ti wa ni o gbajumo ni lilo ni ojoojumọ kemikali, paapa shampoos, ati ki o le mu awọn combability ti irun lẹhin shampulu. Ni akoko kanna, nitori ibamu ti o dara, o le ṣee lo ni awọn shampulu meji-ni-ọkan ati gbogbo-ni-ọkan. O tun ni ifojusọna ohun elo to dara ati pe o ti fa akiyesi ti awọn orilẹ-ede pupọ. O ti royin ninu awọn iwe-kikọ pe awọn solusan itọsẹ cellulose ṣe afihan awọn ihuwasi bii omi Newtonian, omi pseudoplastic, omi thixotropic ati omi viscoelastic pẹlu ilosoke ti ifọkansi, ṣugbọn morphology, rheology ati awọn okunfa ipa ti cationic cellulose ether ni ojutu olomi Nibẹ ni o wa diẹ iwadi iroyin. Iwe yii da lori ihuwasi rheological ti quaternary ammonium ti a ṣe atunṣe cellulose olomi ojutu, lati le pese itọkasi fun ohun elo to wulo.

1. Apakan idanwo

1.1 Aise ohun elo

Cationic cellulose ether (KG-30M, JR-30M, LR-30M); Ọja ile-iṣẹ Kemikali Dow ti Canada, ti a pese nipasẹ Procter & Gamble Company Kobe R&D Centre ni Japan, ti a ṣe nipasẹ Vario EL elemental analyzer (Ile-iṣẹ German Elemental), apẹẹrẹ Awọn akoonu nitrogen jẹ 2.7%, 1.8%, 1.0% lẹsẹsẹ (iwuwo idiyele jẹ 1.9 Meq/g, 1.25 Meq/g, 0.7 Meq/g lẹsẹsẹ), ati pe o ti ni idanwo nipasẹ German ALV-5000E laser ina Tuka irinse (LLS) wiwọn iwuwo molikula apapọ iwuwo jẹ nipa 1.64×106g/mol.

1.2 Solusan igbaradi

Apeere naa jẹ mimọ nipasẹ isọ, itọ-ọgbẹ ati didi-gbigbe. Ṣe iwọn lẹsẹsẹ ti awọn ayẹwo titobi mẹta ni atele, ati ṣafikun ojutu ifipamọ boṣewa pẹlu pH 4.00, 6.86, 9.18 lati mura ifọkansi ti o nilo. Lati rii daju pe awọn ayẹwo ni tituka ni kikun, gbogbo awọn ojutu ayẹwo ni a gbe sori aruwo oofa fun awọn wakati 48 ṣaaju idanwo.

1.3 Iwọn pipinka ina

Lo LLS lati wiwọn iwuwo-apapọ molikula iwuwo ti ayẹwo ni dilute olomi ojutu,, awọn hydrodynamic rediosi ati awọn root tumo si square rediosi ti yiyi nigbati awọn keji Villi olùsọdipúpọ ati orisirisi awọn igun,), ati infer wipe cationic cellulose ether yi wa ninu. ojutu olomi nipasẹ ipo ipin rẹ.

1.4 Wiwọn viscosity ati iwadi rheological

Ojutu CCE ti o ni idojukọ jẹ iwadi nipasẹ Brookfield RVDV-III + rheometer, ati ipa ti ifọkansi, iwuwo idiyele ati iye pH lori awọn ohun-ini rheological gẹgẹbi iki ayẹwo ni a ṣe iwadii. Ni awọn ifọkansi ti o ga julọ, o jẹ dandan lati ṣe iwadii thixotropy rẹ.

2. Awọn esi ati ijiroro

2.1 Iwadi lori Itupa Imọlẹ

Nitori eto molikula pataki rẹ, o ṣoro lati wa ni irisi moleku kan paapaa ni epo ti o dara, ṣugbọn ni irisi awọn micelles iduroṣinṣin, awọn iṣupọ tabi awọn ẹgbẹ.

Nigbati ojutu olomi dilute (~ o.1%) ti CCE ni a ṣe akiyesi pẹlu microscope polarizing, labẹ abẹlẹ ti aaye orthogonal agbelebu dudu, “irawọ” awọn aaye didan ati awọn ifi didan han. O jẹ ijuwe siwaju sii nipasẹ tituka ina, rediosi hydrodynamic ti o ni agbara ni oriṣiriṣi pH ati awọn igun, gbongbo tumọ si rediosi onigun mẹrin ti yiyi ati olusọdipúpọ Villi keji ti o gba lati aworan Berry ti wa ni atokọ ni Taabu. 1. Awọn aworan pinpin ti iṣẹ redio hydrodynamic ti a gba ni ifọkansi ti 10-5 jẹ pataki kan tente oke kan, ṣugbọn pinpin jẹ jakejado pupọ (Fig. 1), ti o nfihan pe awọn ẹgbẹ ipele molikula ati awọn akojọpọ nla wa ninu eto naa. ; Awọn ayipada wa, ati awọn iye Rg/Rb wa ni ayika 0.775, nfihan pe apẹrẹ ti CCE ni ojutu jẹ isunmọ si iyipo, ṣugbọn kii ṣe deede to. Ipa pH lori Rb ati Rg ko han gbangba. Atako ti o wa ninu ojutu ifipamọ n ṣepọ pẹlu CCE lati daabobo idiyele lori ẹwọn ẹgbẹ rẹ ki o jẹ ki o dinku, ṣugbọn iyatọ yatọ pẹlu iru counterion. Iwọn itọka ina ti awọn polima ti o gba agbara jẹ ifaragba si ibaraenisepo agbara gigun ati kikọlu ita, nitorinaa awọn aṣiṣe kan wa ati awọn idiwọn ni ijuwe LLS. Nigbati ida ibi-iye ba tobi ju 0.02%, awọn oke meji ti a ko le ya sọtọ lo wa tabi paapaa awọn oke giga pupọ ninu aworan atọka pinpin Rh. Bi ifọkansi ti n pọ si, Rh tun pọ si, ti o nfihan pe diẹ sii awọn macromolecules ni nkan ṣe tabi paapaa akojọpọ. Nigba ti Cao et al. ti a lo tituka ina lati ṣe iwadi copolymer ti carboxymethyl cellulose ati awọn macromers ti n ṣiṣẹ dada, tun wa awọn oke meji ti a ko le ya sọtọ, ọkan ninu eyiti o wa laarin 30nm ati 100nm, ti o nsoju dida awọn micelles ni ipele molikula, ati ekeji Rh tente oke jẹ jo. ti o tobi, eyi ti a kà si apapọ, eyiti o jẹ iru awọn esi ti a pinnu ninu iwe yii.

2.2 Iwadi lori ihuwasi rheological

2.2.1 Ipa ti ifọkansi:Ṣe iwọn iki ti o han ti awọn ojutu KG-30M pẹlu awọn ifọkansi oriṣiriṣi ni awọn oṣuwọn rirẹ oriṣiriṣi, ati ni ibamu si fọọmu logarithmic ti idogba ofin agbara ti Ostwald-Dewaele dabaa, nigbati ida ibi-iye ko kọja 0.7%, ati lẹsẹsẹ awọn laini taara. pẹlu awọn onisọdipúpọ ibamu laini ti o tobi ju 0.99 ni a gba. Ati pe bi ifọkansi ti n pọ si, iye Newton's exponent n dinku (gbogbo wọn kere ju 1), ti n ṣafihan omi pseudoplastic ti o han gbangba. Ṣiṣe nipasẹ agbara rirẹ, awọn ẹwọn macromolecular bẹrẹ lati untangle ati orient, nitorina iki dinku. Nigbati ida ibi-iye ba tobi ju 0.7%, olusọdipúpọ isọdibilẹ laini ti laini taara ti o gba dinku (nipa 0.98), ati n bẹrẹ lati yipada tabi paapaa dide pẹlu ilosoke ti ifọkansi; nigbati ida ibi-ipin ba de 3% (Fig. 2), tabili Itọpa ti o han ni akọkọ pọ si ati lẹhinna dinku pẹlu ilosoke ti oṣuwọn rirẹ. jara ti awọn iyalẹnu yatọ si awọn ijabọ ti anionic miiran ati awọn solusan polima cationic. Awọn n iye ga soke, ti o ni, awọn ti kii-Newtonian ohun ini ti wa ni ailera; Omi Newtonian jẹ omi viscous, ati isokuso intermolecular waye labẹ iṣẹ ti wahala rirẹ, ati pe ko le gba pada; omi ti kii ṣe Newtonian ni apakan rirọ ti o le gba pada ati apakan viscous ti ko ṣe atunṣe. Labẹ iṣẹ ti aapọn rirẹ, isokuso ti ko ni iyipada laarin awọn ohun alumọni waye, ati ni akoko kanna, nitori pe awọn macromolecules ti wa ni titan ati iṣalaye pẹlu irẹrun, apakan rirọ ti o gba pada ti ṣẹda. Nigbati a ba yọ agbara ita kuro, awọn macromolecules maa n pada si fọọmu curled atilẹba, nitorinaa iye n lọ soke. Idojukọ naa tẹsiwaju lati pọ si lati ṣe agbekalẹ eto nẹtiwọọki kan. Nigbati wahala irẹrun ba kere, kii yoo parun, ati pe awọn abuku rirọ nikan yoo waye. Ni akoko yii, elasticity yoo jẹ ilọsiwaju diẹ sii, iki yoo dinku, ati iye ti n yoo dinku; lakoko ti aapọn irẹrun n pọ si ni ilọsiwaju lakoko ilana wiwọn, nitorinaa n Awọn idiyele n yipada. Nigbati ida ibi-ipin ba de 3%, iki ti o han ni akọkọ pọ si lẹhinna dinku, nitori irẹrun kekere n ṣe igbega ijamba ti awọn macromolecules lati dagba awọn akojọpọ nla, nitorina iki naa dide, ati wahala rirẹ naa tẹsiwaju lati fọ awọn akojọpọ. , iki yoo dinku lẹẹkansi.

Ninu iwadi ti thixotropy, ṣeto iyara (r / min) lati de y ti o fẹ, mu iyara pọ si ni awọn aaye arin deede titi ti o fi de iye ti a ṣeto, ati lẹhinna yarayara silẹ lati iyara ti o pọju pada si iye akọkọ lati gba awọn ti o baamu. Iṣoro irẹwẹsi, ibatan rẹ pẹlu oṣuwọn irẹwẹsi ni a fihan ni aworan 3. Nigbati ida ibi-ipin ba kere ju 2.5%, iṣipopada ti oke ati iṣipopada sisalẹ ni agbekọja patapata, ṣugbọn nigbati ida ibi-ipin jẹ 3%, awọn ila meji ko si. gun ni lqkan, ati awọn sisale ila lags sile, afihan thixotropy.

Igbẹkẹle akoko ti aapọn rirẹ ni a mọ bi resistance rheological. Idaduro rheological jẹ ihuwasi ihuwasi ti awọn olomi viscoelastic ati awọn olomi pẹlu awọn ẹya thixotropic. O ti wa ni ri wipe o tobi y jẹ ni kanna ibi-ida, awọn yiyara r Gigun iwọntunwọnsi, ati awọn akoko gbára jẹ kere; ni ida ibi-isalẹ (<2%), CCE ko ṣe afihan resistance rheological. Nigbati ida ibi-ipin ba pọ si 2.5%, o ṣe afihan igbẹkẹle akoko to lagbara (Fig. 4), ati pe o gba to iṣẹju mẹwa 10 lati de iwọntunwọnsi, lakoko ti o wa ni 3.0%, akoko iwọntunwọnsi gba iṣẹju 50. Ti o dara thixotropy ti awọn eto ni o ni conducive si ilowo ohun elo.

2.2.2 Ipa ti iwuwo idiyele:awọn logarithmic fọọmu ti Spencer-Dillon empiric agbekalẹ ti yan, ninu eyi ti awọn odo-ge viscosity, b jẹ ibakan ni kanna fojusi ati orisirisi awọn iwọn otutu, ati ki o pọ pẹlu awọn ilosoke ti fojusi ni kanna otutu. Gẹgẹbi idogba ofin agbara ti Onogi gba ni ọdun 1966, M jẹ iwuwo molikula ibatan ti polima, A ati B jẹ awọn iduro, ati c jẹ ipin pupọ (%). eeya.5 Awọn igun mẹta naa ni awọn aaye ifasilẹ ti o han gbangba ni ayika 0.6%, iyẹn ni, ida ibi-pataki kan wa. Die e sii ju 0.6%, ifasilẹ odo-shear n pọ si ni kiakia pẹlu ilosoke ti ifọkansi C. Awọn iṣiro ti awọn ayẹwo mẹta pẹlu awọn iwuwo idiyele ti o yatọ si sunmọ. Ni ifiwera, nigbati ida ibi-iye ba wa laarin 0.2% ati 0.8%, viscosity zero-ge of the LR sample with density idiyele ti o kere julọ jẹ eyiti o tobi julọ, nitori pe ẹgbẹ asopọ hydrogen nilo olubasọrọ kan. Nitorinaa, iwuwo idiyele naa ni ibatan pẹkipẹki boya boya a le ṣeto awọn macromolecules ni ilana ati iwapọ; nipasẹ idanwo DSC, o rii pe LR ni tente oke crystallization ti ko lagbara, nfihan iwuwo idiyele ti o yẹ, ati viscosity odo-shear ga ni ifọkansi kanna. Nigbati ida ibi-iye ba kere ju 0.2%, LR jẹ eyiti o kere julọ, nitori ni ojutu dilute, awọn macromolecules pẹlu iwuwo idiyele kekere ni o ṣee ṣe diẹ sii lati dagba iṣalaye okun, nitorina viscosity odo-shear jẹ kekere. Eyi ni pataki itọnisọna to dara ni awọn ofin ti iṣẹ ṣiṣe ti o nipọn.

2.2.3 pH ipa: Aworan 6 jẹ abajade ti a wọn ni oriṣiriṣi pH laarin iwọn 0.05% si 2.5% ida ibi-iye. Ojuami ifasilẹ kan wa ni ayika 0.45%, ṣugbọn awọn igun mẹta ti o fẹrẹ pọ, ti o nfihan pe pH ko ni ipa ti o han gbangba lori viscosity odo-shear, eyiti o yatọ pupọ si ifamọ ti ether cellulose anionic si pH.

3. Ipari

Ojutu olomi dilute KG-30M jẹ ikẹkọ nipasẹ LLS, ati pinpin rediosi hydrodynamic ti o gba jẹ tente oke kan. Lati igbẹkẹle igun ati ipin Rg/Rb, o le ni oye pe apẹrẹ rẹ sunmọ ti iyipo, ṣugbọn kii ṣe deede to. Fun awọn iṣeduro CCE pẹlu awọn iwuwo idiyele mẹta, ikilọ pọ si pẹlu ilosoke ti ifọkansi, ṣugbọn nọmba ọdẹ Newton n akọkọ dinku, lẹhinna yipada ati paapaa dide; pH ni ipa diẹ lori iki, ati iwuwo idiyele iwọntunwọnsi le gba iki ti o ga julọ.