ক্যাটানিক সেলুলোজ ইথার সলিউশনের বৈশিষ্ট্য

উচ্চ-চার্জ-ঘনত্বের ক্যাটানিক সেলুলোজ ইথার (KG-30M) এর পাতলা দ্রবণ বৈশিষ্ট্যগুলিকে বিভিন্ন কোণে হাইড্রোডাইনামিক ব্যাসার্ধ (Rh) থেকে একটি লেজার স্ক্যাটারিং যন্ত্রের সাহায্যে অধ্যয়ন করা হয়েছিল এবং মূলের গড় বর্গাকার ব্যাসার্ধের ঘূর্ণন। Rg Rh এর অনুপাত অনুমান করে যে এর আকৃতি অনিয়মিত কিন্তু গোলাকার কাছাকাছি।তারপরে, রিওমিটারের সাহায্যে, বিভিন্ন চার্জের ঘনত্বের সাথে ক্যাটানিক সেলুলোজ ইথারের তিনটি ঘনীভূত সমাধান বিশদভাবে অধ্যয়ন করা হয়েছিল, এবং ঘনত্বের প্রভাব, pH মান এবং এর রিওলজিক্যাল বৈশিষ্ট্যের উপর তার নিজস্ব চার্জ ঘনত্ব নিয়ে আলোচনা করা হয়েছিল।ঘনত্ব বৃদ্ধির সাথে সাথে নিউটনের সূচকটি প্রথমে হ্রাস পায় এবং পরে হ্রাস পায়।ওঠানামা বা এমনকি রিবাউন্ড ঘটে, এবং থিক্সোট্রপিক আচরণ 3% (ভাংশ ভগ্নাংশ) এ ঘটে।একটি মাঝারি চার্জ ঘনত্ব একটি উচ্চতর শূন্য-শিয়ার সান্দ্রতা প্রাপ্ত করার জন্য উপকারী, এবং pH এর সান্দ্রতার উপর সামান্য প্রভাব ফেলে।

মূল শব্দ:cationic সেলুলোজ ইথার;রূপবিদ্যা;শূন্য শিয়ার সান্দ্রতা;রিওলজি

সেলুলোজ ডেরিভেটিভস এবং তাদের পরিবর্তিত কার্যকরী পলিমারগুলি শারীরবৃত্তীয় এবং স্যানিটারি পণ্য, পেট্রোকেমিক্যালস, ওষুধ, খাদ্য, ব্যক্তিগত যত্ন পণ্য, প্যাকেজিং ইত্যাদি ক্ষেত্রে ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয়েছে। ক্ষমতা, এটি ব্যাপকভাবে দৈনন্দিন রাসায়নিক, বিশেষত শ্যাম্পুতে ব্যবহৃত হয় এবং শ্যাম্পু করার পরে চুলের আড়ম্বর উন্নত করতে পারে।একই সময়ে, এটির ভাল সামঞ্জস্যের কারণে, এটি টু-ইন-ওয়ান এবং অল-ইন-ওয়ান শ্যাম্পুতে ব্যবহার করা যেতে পারে।এটির একটি ভাল প্রয়োগের সম্ভাবনাও রয়েছে এবং এটি বিভিন্ন দেশের দৃষ্টি আকর্ষণ করেছে।এটি সাহিত্যে রিপোর্ট করা হয়েছে যে সেলুলোজ ডেরিভেটিভ দ্রবণগুলি ঘনত্ব বৃদ্ধির সাথে নিউটোনিয়ান তরল, সিউডোপ্লাস্টিক তরল, থিক্সোট্রপিক তরল এবং ভিসকোয়েলাস্টিক তরলগুলির মতো আচরণ প্রদর্শন করে, তবে ক্যাট্যানিক সেলুলোজ দ্রবণের আকারবিদ্যা, রিওলজি এবং প্রভাবিতকারী কারণগুলির মধ্যে কয়েকটি রয়েছে। গবেষণা প্রতিবেদন।এই কাগজটি ব্যবহারিক প্রয়োগের জন্য একটি রেফারেন্স প্রদান করার জন্য কোয়াটারনারি অ্যামোনিয়াম পরিবর্তিত সেলুলোজ জলীয় দ্রবণের rheological আচরণের উপর দৃষ্টি নিবদ্ধ করে।

1. পরীক্ষামূলক অংশ

1.1 কাঁচামাল

Cationic সেলুলোজ ইথার (KG-30M, JR-30M, LR-30M);কানাডা ডাও কেমিক্যাল কোম্পানির পণ্য, জাপানের প্রক্টর অ্যান্ড গ্যাম্বল কোম্পানি কোবে আরঅ্যান্ডডি সেন্টার দ্বারা সরবরাহ করা, ভারিও ইএল এলিমেন্টাল অ্যানালাইজার (জার্মান এলিমেন্টাল কোম্পানি) দ্বারা পরিমাপ করা হয়েছে, নমুনা নাইট্রোজেন সামগ্রী যথাক্রমে 2.7%, 1.8%, 1.0% (চার্জের ঘনত্ব হল 1.9 Meq/g, 1.25 Meq/g, 0.7 Meq/g যথাক্রমে), এবং এটি জার্মান ALV-5000E লেজার লাইট স্ক্যাটারিং ইন্সট্রুমেন্ট (LLS) দ্বারা পরীক্ষা করা হয়েছে এর ওজন গড় আণবিক ওজন প্রায় 1.64×106 গ্রাম/মোল।

1.2 সমাধান প্রস্তুতি

নমুনা পরিস্রাবণ, ডায়ালিসিস এবং ফ্রিজ-শুকানোর দ্বারা বিশুদ্ধ করা হয়েছিল।যথাক্রমে তিনটি পরিমাণগত নমুনার একটি সিরিজ ওজন করুন এবং প্রয়োজনীয় ঘনত্ব প্রস্তুত করতে pH 4.00, 6.86, 9.18 সহ স্ট্যান্ডার্ড বাফার দ্রবণ যোগ করুন।নমুনাগুলি সম্পূর্ণরূপে দ্রবীভূত হয়েছে তা নিশ্চিত করার জন্য, সমস্ত নমুনা সমাধান পরীক্ষা করার আগে 48 ঘন্টার জন্য একটি চৌম্বকীয় আলোড়নকারীতে স্থাপন করা হয়েছিল।

1.3 হালকা বিক্ষিপ্ত পরিমাপ

পাতলা জলীয় দ্রবণে নমুনার ওজন-গড় আণবিক ওজন পরিমাপ করতে LLS ব্যবহার করুন, হাইড্রোডাইনামিক ব্যাসার্ধ এবং রুট মানে ঘূর্ণনের বর্গক্ষেত্র ব্যাসার্ধ যখন দ্বিতীয় ভিলি সহগ এবং বিভিন্ন কোণ, এবং অনুমান করুন যে এই ক্যাটানিক সেলুলোজ ইথার তার অনুপাত অবস্থা দ্বারা জলীয় দ্রবণ.

1.4 সান্দ্রতা পরিমাপ এবং rheological তদন্ত

ঘনীভূত সিসিই সমাধানটি ব্রুকফিল্ড RVDV-III+ রিওমিটার দ্বারা অধ্যয়ন করা হয়েছিল, এবং নমুনা সান্দ্রতার মতো rheological বৈশিষ্ট্যগুলিতে ঘনত্ব, চার্জের ঘনত্ব এবং pH মানের প্রভাব তদন্ত করা হয়েছিল।উচ্চ ঘনত্বে, এটির থিক্সোট্রপি তদন্ত করা প্রয়োজন।

2. ফলাফল এবং আলোচনা

2.1 আলো বিচ্ছুরণের উপর গবেষণা

এর বিশেষ আণবিক গঠনের কারণে, একটি ভাল দ্রাবকের মধ্যেও একটি একক অণুর আকারে থাকা কঠিন, তবে নির্দিষ্ট স্থিতিশীল মাইকেল, ক্লাস্টার বা সংস্থার আকারে।

যখন সিসিই-এর পাতলা জলীয় দ্রবণ (~o.1%) একটি পোলারাইজিং মাইক্রোস্কোপের সাহায্যে পর্যবেক্ষণ করা হয়েছিল, কালো ক্রস অর্থোগোনাল ক্ষেত্রের পটভূমির নীচে, "তারকা" উজ্জ্বল দাগ এবং উজ্জ্বল বারগুলি উপস্থিত হয়েছিল।এটি আরও আলোক বিচ্ছুরণ দ্বারা চিহ্নিত করা হয়, বিভিন্ন pH এবং কোণে গতিশীল হাইড্রোডাইনামিক ব্যাসার্ধ, মূল গড় গড় বর্গাকার ব্যাসার্ধ এবং বেরি ডায়াগ্রাম থেকে প্রাপ্ত দ্বিতীয় ভিলি সহগ ট্যাবে তালিকাভুক্ত করা হয়েছে।1. 10-5 ঘনত্বে প্রাপ্ত হাইড্রোডাইনামিক ব্যাসার্ধ ফাংশনের ডিস্ট্রিবিউশন গ্রাফটি প্রধানত একটি একক শিখর, তবে বন্টনটি খুব বিস্তৃত (চিত্র 1), নির্দেশ করে যে সিস্টেমে আণবিক-স্তরের অ্যাসোসিয়েশন এবং বড় সমষ্টি রয়েছে ;সেখানে পরিবর্তন আছে, এবং Rg/Rb মানগুলি প্রায় 0.775, নির্দেশ করে যে দ্রবণে CCE-এর আকৃতি গোলাকার কাছাকাছি, কিন্তু যথেষ্ট নিয়মিত নয়।Rb এবং Rg এর উপর pH এর প্রভাব স্পষ্ট নয়।বাফার দ্রবণে কাউন্টারিয়ন সিসিই-এর সাথে যোগাযোগ করে তার পার্শ্ব শৃঙ্খলে চার্জকে রক্ষা করে এবং এটিকে সঙ্কুচিত করে, তবে পার্থক্যটি কাউন্টারিয়নের প্রকারের সাথে পরিবর্তিত হয়।চার্জযুক্ত পলিমারের হালকা বিক্ষিপ্ত পরিমাপ দীর্ঘ-সীমার বল মিথস্ক্রিয়া এবং বাহ্যিক হস্তক্ষেপের জন্য সংবেদনশীল, তাই LLS চরিত্রায়নে কিছু ত্রুটি এবং সীমাবদ্ধতা রয়েছে।ভর ভগ্নাংশ 0.02% এর বেশি হলে, Rh বন্টন চিত্রে বেশিরভাগ অবিচ্ছেদ্য ডবল পিক বা এমনকি একাধিক চূড়া থাকে।ঘনত্ব বাড়ার সাথে সাথে Rhও বৃদ্ধি পায়, ইঙ্গিত করে যে আরও ম্যাক্রোমোলিকিউল যুক্ত বা এমনকি একত্রিত হয়।যখন Cao et al.কার্বক্সিমিথাইল সেলুলোজ এবং পৃষ্ঠ-সক্রিয় ম্যাক্রোমারগুলির কপোলিমার অধ্যয়ন করার জন্য হালকা বিচ্ছুরণ ব্যবহার করা হয়েছিল, সেখানে অবিচ্ছেদ্য ডবল পিকগুলিও ছিল, যার মধ্যে একটি 30nm এবং 100nm এর মধ্যে ছিল, যা আণবিক স্তরে মাইকেলগুলির গঠনকে প্রতিনিধিত্ব করে, এবং অন্যটি পিক Rh তুলনামূলকভাবে। বড়, যা একটি সমষ্টি হিসাবে বিবেচিত হয়, যা এই কাগজে নির্ধারিত ফলাফলের অনুরূপ।

2.2 rheological আচরণ গবেষণা

2.2.1 ঘনত্বের প্রভাব:বিভিন্ন শিয়ার হারে বিভিন্ন ঘনত্বের সাথে KG-30M সমাধানগুলির আপাত সান্দ্রতা পরিমাপ করুন, এবং Ostwald-Dewaele দ্বারা প্রস্তাবিত শক্তি আইন সমীকরণের লগারিদমিক ফর্ম অনুযায়ী, যখন ভর ভগ্নাংশ 0.7% অতিক্রম করে না, এবং সরল রেখাগুলির একটি সিরিজ 0.99 এর চেয়ে বেশি রৈখিক পারস্পরিক সম্পর্ক সহগ প্রাপ্ত হয়েছিল।এবং ঘনত্ব বাড়ার সাথে সাথে নিউটনের সূচক n-এর মান হ্রাস পায় (সমস্ত 1 এর কম), একটি সুস্পষ্ট সিউডোপ্লাস্টিক তরল দেখায়।শিয়ার ফোর্স দ্বারা চালিত, ম্যাক্রোমোলিকুলার চেইনগুলি জট খুলতে শুরু করে এবং অভিমুখী হতে শুরু করে, তাই সান্দ্রতা হ্রাস পায়।ভর ভগ্নাংশ 0.7% এর বেশি হলে, প্রাপ্ত সরলরেখার রৈখিক পারস্পরিক সম্পর্ক সহগ হ্রাস পায় (প্রায় 0.98), এবং n ঘনত্ব বৃদ্ধির সাথে ওঠানামা করতে বা এমনকি বৃদ্ধি পেতে শুরু করে;যখন ভর ভগ্নাংশ 3% (চিত্র 2) এ পৌঁছায়, টেবিলটি আপাত সান্দ্রতা প্রথমে বৃদ্ধি পায় এবং তারপর শিয়ার রেট বৃদ্ধির সাথে সাথে হ্রাস পায়।ঘটনার এই সিরিজটি অন্যান্য অ্যানিওনিক এবং ক্যাটানিক পলিমার সমাধানগুলির রিপোর্ট থেকে আলাদা।n এর মান বেড়ে যায়, অর্থাৎ, অ-নিউটনিয়ান সম্পত্তি দুর্বল হয়ে যায়;নিউটনিয়ান তরল হল একটি সান্দ্র তরল, এবং আন্তঃআণবিক স্লিপেজ শিয়ার স্ট্রেসের প্রভাবে ঘটে এবং এটি পুনরুদ্ধার করা যায় না;অ-নিউটনিয়ান তরল একটি পুনরুদ্ধারযোগ্য স্থিতিস্থাপক অংশ এবং একটি অপুনরুদ্ধারযোগ্য সান্দ্র অংশ ধারণ করে।শিয়ার স্ট্রেসের ক্রিয়ায়, অণুগুলির মধ্যে অপরিবর্তনীয় স্লিপ ঘটে এবং একই সময়ে, কারণ ম্যাক্রোমলিকুলগুলি প্রসারিত এবং শিয়ারের সাথে অভিমুখী হয়, একটি পুনরুদ্ধারযোগ্য ইলাস্টিক অংশ গঠিত হয়।যখন বাহ্যিক বল অপসারণ করা হয়, তখন ম্যাক্রোমলিকুলগুলি মূল কুঁচকানো আকারে ফিরে আসে, তাই n-এর মান বেড়ে যায়।নেটওয়ার্ক গঠন গঠনের জন্য ঘনত্ব বাড়তে থাকে।যখন শিয়ার স্ট্রেস ছোট হয়, তখন এটি ধ্বংস হবে না এবং শুধুমাত্র ইলাস্টিক বিকৃতি ঘটবে।এই সময়ে, স্থিতিস্থাপকতা তুলনামূলকভাবে বর্ধিত হবে, সান্দ্রতা দুর্বল হবে, এবং n এর মান হ্রাস পাবে;পরিমাপ প্রক্রিয়া চলাকালীন শিয়ার স্ট্রেস ধীরে ধীরে বৃদ্ধি পাচ্ছে, তাই n মান ওঠানামা করে।যখন ভর ভগ্নাংশ 3% এ পৌঁছায়, আপাত সান্দ্রতা প্রথমে বৃদ্ধি পায় এবং তারপরে হ্রাস পায়, কারণ ছোট শিয়ারটি ম্যাক্রোমোলিকুলের সংঘর্ষকে বৃহৎ সমষ্টি তৈরি করতে উৎসাহিত করে, তাই সান্দ্রতা বৃদ্ধি পায়, এবং শিয়ার স্ট্রেস সমষ্টিকে ভাঙতে থাকে।, সান্দ্রতা আবার কমে যাবে.

থিক্সোট্রপির তদন্তে, পছন্দসই y-এ পৌঁছানোর জন্য গতি (r/min) সেট করুন, সেট মান পর্যন্ত না পৌঁছানো পর্যন্ত নিয়মিত বিরতিতে গতি বাড়ান, এবং তারপর সংশ্লিষ্ট প্রাপ্তির জন্য দ্রুত সর্বোচ্চ গতি থেকে প্রাথমিক মানতে ফিরে যান। শিয়ার স্ট্রেস, শিয়ার হারের সাথে এর সম্পর্ক চিত্র 3 এ দেখানো হয়েছে। যখন ভর ভগ্নাংশ 2.5% এর কম হয়, তখন ঊর্ধ্বগামী বক্ররেখা এবং নিম্নগামী বক্ররেখা সম্পূর্ণরূপে ওভারল্যাপ হয়, কিন্তু যখন ভর ভগ্নাংশ 3% হয়, তখন দুটি লাইন সংখ্যা লম্বা ওভারল্যাপ, এবং নিম্নগামী রেখা পিছিয়ে থাকে, যা থিক্সোট্রপি নির্দেশ করে।

শিয়ার স্ট্রেসের সময় নির্ভরতা রিওলজিক্যাল রেজিস্ট্যান্স নামে পরিচিত।রিওলজিকাল রেজিস্ট্যান্স হল ভিসকোয়েলাস্টিক তরল এবং থিক্সোট্রপিক কাঠামোযুক্ত তরলগুলির একটি চরিত্রগত আচরণ।এটি পাওয়া যায় যে বৃহত্তর y একই ভর ভগ্নাংশে, দ্রুত r সাম্যাবস্থায় পৌঁছায় এবং সময়ের নির্ভরতা ছোট হয়;কম ভর ভগ্নাংশে (<2%), CCE rheological প্রতিরোধ দেখায় না।ভর ভগ্নাংশ যখন 2.5% পর্যন্ত বৃদ্ধি পায়, তখন এটি একটি শক্তিশালী সময় নির্ভরতা দেখায় (চিত্র 4), এবং ভারসাম্য পেতে প্রায় 10 মিনিট সময় লাগে, যখন 3.0% এ, ভারসাম্যের সময় 50 মিনিট লাগে।সিস্টেমের ভাল থিক্সোট্রপি ব্যবহারিক প্রয়োগের জন্য সহায়ক।

2.2.2 চার্জের ঘনত্বের প্রভাব:স্পেন্সার-ডিলন অভিজ্ঞতামূলক সূত্রের লগারিদমিক ফর্ম নির্বাচন করা হয়েছে, যেখানে শূন্য-কাট সান্দ্রতা, b একই ঘনত্ব এবং ভিন্ন তাপমাত্রায় স্থির থাকে এবং একই তাপমাত্রায় ঘনত্ব বৃদ্ধির সাথে বৃদ্ধি পায়।1966 সালে Onogi দ্বারা গৃহীত শক্তি আইন সমীকরণ অনুযায়ী, M হল পলিমারের আপেক্ষিক আণবিক ভর, A এবং B হল ধ্রুবক, এবং c হল ভর ভগ্নাংশ (%)।ডুমুর.5 তিনটি বক্ররেখার 0.6% এর কাছাকাছি সুস্পষ্ট প্রবর্তন বিন্দু রয়েছে, অর্থাৎ, একটি গুরুত্বপূর্ণ ভর ভগ্নাংশ রয়েছে।0.6%-এর বেশি, শূন্য-শিয়ার সান্দ্রতা ঘনত্ব বৃদ্ধির সাথে দ্রুত বৃদ্ধি পায়। বিভিন্ন চার্জ ঘনত্ব সহ তিনটি নমুনার বক্রতা খুব কাছাকাছি।বিপরীতে, যখন ভর ভগ্নাংশ 0.2% এবং 0.8% এর মধ্যে থাকে, তখন ক্ষুদ্রতম চার্জের ঘনত্ব সহ LR নমুনার শূন্য-কাট সান্দ্রতা সবচেয়ে বড়, কারণ হাইড্রোজেন বন্ড অ্যাসোসিয়েশনের জন্য একটি নির্দিষ্ট যোগাযোগের প্রয়োজন হয়।অতএব, আধানের ঘনত্ব ম্যাক্রোমোলিকিউলগুলিকে সুশৃঙ্খল এবং কম্প্যাক্ট পদ্ধতিতে সাজানো যায় কিনা তার সাথে ঘনিষ্ঠভাবে সম্পর্কিত;DSC পরীক্ষার মাধ্যমে, এটি পাওয়া যায় যে LR-এর একটি দুর্বল স্ফটিককরণের শিখর রয়েছে, যা একটি উপযুক্ত চার্জ ঘনত্ব নির্দেশ করে এবং একই ঘনত্বে শূন্য-শিয়ার সান্দ্রতা বেশি।ভর ভগ্নাংশ 0.2% এর কম হলে, LR হল সবচেয়ে ছোট, কারণ পাতলা দ্রবণে, কম চার্জের ঘনত্বের ম্যাক্রোমলিকিউলগুলি কয়েল অভিযোজন গঠনের সম্ভাবনা বেশি, তাই শূন্য-শিয়ার সান্দ্রতা কম।এটি ঘন করার কর্মক্ষমতা পরিপ্রেক্ষিতে একটি ভাল নির্দেশক তাত্পর্য আছে.

2.2.3 pH প্রভাব: চিত্র 6 হল 0.05% থেকে 2.5% ভর ভগ্নাংশের মধ্যে বিভিন্ন pH এ পরিমাপ করা ফলাফল।0.45% এর কাছাকাছি একটি ইনফ্লেকশন বিন্দু রয়েছে, কিন্তু তিনটি বক্ররেখা প্রায় ওভারল্যাপ করে, যা ইঙ্গিত করে যে পিএইচ-এর শূন্য-শিয়ার সান্দ্রতার উপর কোন সুস্পষ্ট প্রভাব নেই, যা অ্যানিওনিক সেলুলোজ ইথারের সংবেদনশীলতা থেকে pH-এর থেকে বেশ আলাদা।

3. উপসংহার

KG-30M পাতলা জলীয় দ্রবণ LLS দ্বারা অধ্যয়ন করা হয়, এবং প্রাপ্ত হাইড্রোডাইনামিক ব্যাসার্ধ একটি একক শিখর।কোণ নির্ভরতা এবং Rg/Rb অনুপাত থেকে, এটি অনুমান করা যেতে পারে যে এর আকৃতি গোলাকার কাছাকাছি, কিন্তু যথেষ্ট নিয়মিত নয়।তিনটি চার্জের ঘনত্ব সহ সিসিই সমাধানগুলির জন্য, ঘনত্বের বৃদ্ধির সাথে সান্দ্রতা বৃদ্ধি পায়, কিন্তু নিউটনের শিকার সংখ্যা n প্রথমে হ্রাস পায়, তারপরে ওঠানামা করে এবং এমনকি বৃদ্ধি পায়;পিএইচ সান্দ্রতা উপর সামান্য প্রভাব আছে, এবং একটি মাঝারি চার্জ ঘনত্ব একটি উচ্চ সান্দ্রতা প্রাপ্ত করতে পারে.