Efikoj de Anstataŭaĵoj kaj Molekula Pezo sur Surfacaj Propraĵoj de Nejona Celuloza Etero

Laŭ la impregna teorio de Washburn (Penetration Theory) kaj la kombinteorio de van Oss-Good-Chaudhury (Combining Theory) kaj la apliko de kolona meĉteknologio (Column Wicking Technique), pluraj ne-jonaj celulozeteroj, kiel ekzemple metilcelulozo La surfacaj propraĵoj de celulozo, hidroksipropilcelulozo kaj hidroksipropilmetilcelulozo estis testitaj.Pro la malsamaj anstataŭantoj, gradoj da anstataŭigo kaj molekulaj pezoj de tiuj celulozeteroj, iliaj surfacaj energioj kaj iliaj komponentoj estas signife malsamaj.La datenoj montras ke la Lewis-bazo de ne-jona celuloza etero estas pli granda ol la Lewis-acido, kaj la ĉefkomponento de la surfaca libera energio estas la Lifshitz-van der Waals-forto.La surfaca energio de hidroksipropilo kaj ĝia konsisto estas pli grandaj ol tiu de hidroksimetilo.Sub la kondiĉo de la sama substituent kaj grado de anstataŭigo, la surfaca libera energio de hidroksipropilcelulozo estas proporcia al la molekula pezo;dum la surfaca libera energio de hidroksipropilmetilcelulozo estas proporcia al la grado de anstataŭigo kaj inverse proporcia al la molekula pezo.La eksperimento ankaŭ trovis, ke la surfaca energio de la anstataŭanto hidroksipropilo kaj hidroksipropilmetilo en la nejona celuloza etero ŝajnas esti pli granda ol la surfaca energio de celulozo, kaj la eksperimento pruvas, ke la surfaca energio de la provita celulozo kaj ĝia konsisto La datumoj estas kongrua kun la literaturo.

Ŝlosilvortoj: nejonaj celulozaj eteroj;anstataŭantoj kaj gradoj de anstataŭigo;molekula pezo;surfacaj propraĵoj;meĉo teknologio

Celuloza etero estas granda kategorio de celulozaj derivaĵoj, kiuj povas esti dividitaj en anjonajn, katjonajn kaj nejonajn eterojn laŭ la kemia strukturo de iliaj etersubstituantoj.Celuloza etero ankaŭ estas unu el la plej fruaj produktoj esploritaj kaj produktitaj en polimerkemio.Ĝis nun, celuloza etero estis vaste uzata en medicino, higieno, kosmetikaĵoj kaj nutraĵa industrio.

Kvankam celulozaj eteroj, kiel hidroksimetilcelulozo, hidroksipropilcelulozo kaj hidroksipropilmetilcelulozo, estis industrie produktitaj kaj multaj el iliaj propraĵoj estis studitaj, ilia surfaca energio, acidaj Alkal-reaktivaj propraĵoj ne estis raportitaj ĝis nun.Ĉar la plej multaj el ĉi tiuj produktoj estas uzataj en likva medio, kaj la surfacaj trajtoj, precipe la acidbazaj reakcioj, verŝajne influos ilian uzon, estas tre necese studi kaj kompreni la surfacajn kemiajn trajtojn de ĉi tiu komerca celuloza etero.

Konsiderante, ke la specimenoj de celulozaj derivaĵoj estas tre facile ŝanĝeblaj kun la ŝanĝo de preparkondiĉoj, ĉi tiu papero uzas komercajn produktojn kiel specimenojn por karakterizi ilian surfacan energion, kaj surbaze de tio, la influo de anstataŭantoj kaj molekulaj pezoj de tiaj produktoj sur la surfaco. propraĵoj estas studataj.

1. Eksperimenta parto

1.1 Krudmaterialoj

La ne-jona celuloza etero uzita en la eksperimento estas la produkto deKIMA KEMIA CO.,LTD,.La specimenoj ne estis submetitaj al iu ajn traktado antaŭ testado.

Konsiderante, ke celulozaj derivaĵoj estas faritaj el celulozo, la du strukturoj estas proksimaj, kaj la surfacaj propraĵoj de celulozo estis raportitaj en la literaturo, do ĉi tiu artikolo uzas celulozon kiel la norman specimenon.La celuloza specimeno uzita estis kodita C8002 kaj estis aĉetita deKIMA, CN.La specimeno ne estis submetita al iu ajn traktado dum la testo.

La reakciiloj uzataj en la eksperimento estas: etano, dijodometano, dejonigita akvo, formamido, tolueno, kloroformo.Ĉiuj likvaĵoj estis analize puraj produktoj krom akvo kiu estis komerce havebla.

1.2 Eksperimenta metodo

En ĉi tiu eksperimento, la kolumna meka tekniko estis adoptita, kaj sekcio (ĉirkaŭ 10 cm) de norma pipeto kun interna diametro de 3 mm estis tranĉita kiel la kolontubo.Metu 200 mg da pulvora specimeno en la kolumnan tubon ĉiun fojon, poste skuu ĝin por egaligi ĝin kaj metu ĝin vertikale sur la fundon de la vitra ujo kun interna diametro de ĉirkaŭ 3 cm, por ke la likvaĵo povu spontane adsorbiĝi.Pezu 1 ml de la testenda likvaĵo kaj enmetu ĝin en vitran ujon, kaj registri la mergan tempon t kaj la mergan distancon X samtempe.Ĉiuj eksperimentoj estis faritaj ĉe ĉambra temperaturo (25±1°C).Ĉiu dateno estas la mezumo de tri kopiitaj eksperimentoj.

1.3 Kalkulo de eksperimentaj datumoj

La teoria bazo por la aplikado de kolumna meka tekniko por testi la surfacan energion de pulvoraj materialoj estas la Washburn impregna ekvacio (Washburn penetra ekvacio).

1.3.1 Determino de la kapilara efika radiuso Reff de la mezurita specimeno

Kiam oni aplikas la mergan formulon Washburn, la kondiĉo por atingi kompletan malsekiĝon estas cos=1.Ĉi tio signifas, ke kiam likvaĵo estas elektita por mergi en solidon por atingi plene malsekan kondiĉon, ni povas kalkuli la kapilaran efikan radiuson Reff de la mezurita specimeno provante la mergan distancon kaj tempon laŭ speciala kazo de la Washburn merga formulo.

1.3.2 Lifshitz-van der Waals fortkalkulo por la mezurita specimeno

Laŭ la kombinaj reguloj de van Oss-Chaudhury-Good, la rilato inter la reagoj inter likvaĵoj kaj solidoj.

1.3.3 Kalkulo de Lewis-acido-baza forto de la mezuritaj specimenoj

Ĝenerale, la acidbazaj trajtoj de solidoj estas taksitaj de datumoj impregnitaj per akvo kaj formamido.Sed en ĉi tiu artikolo, ni trovis, ke ne estas problemo kiam oni uzas ĉi tiun paron da polusaj likvaĵoj por mezuri celulozon, sed en la provo de celuloza etero, ĉar la merga alteco de la polusa solvsistemo de akvo/formamido en celuloza etero estas tro malalta. , igante temporegistradon tre malfacila.Tial, la tolueno/kloroforma solvsistemo lanĉita fare de Ĉibowsk estis elektita.Laŭ Chibowski, tolueno/kloroforma polusa solvsistemo ankaŭ estas opcio.Ĉi tio estas ĉar ĉi tiuj du likvaĵoj havas tre specialan acidecon kaj alkalecon, ekzemple, tolueno havas neniun Lewis-acidecon, kaj kloroformo havas neniun Lewis-alkalecon.Por pliproksimigi la datumojn akiritajn de la tolueno/kloroforma solvsistemo al la rekomendita polusa solvsistemo de akvo/formamido, ni uzas ĉi tiujn du polusajn likvajn sistemojn por testi celulozon samtempe, kaj poste akiri la respondajn disvastigajn aŭ kuntiriĝajn koeficientojn. antaŭ apliki La datumoj akiritaj per impregnado de celuloza etero kun tolueno/kloroformo estas proksimaj al la konkludoj akiritaj por la akvo/formamida sistemo.Ĉar celulozeteroj estas derivitaj de celulozo kaj ekzistas tre simila strukturo inter la du, tiu taksadmetodo povas esti valida.

1.3.4 Kalkulo de totala surfaca libera energio

2. Rezultoj kaj Diskuto

2.1 Celuloza normo

Ĉar niaj testrezultoj pri celulozaj normaj specimenoj trovis, ke ĉi tiuj datumoj kongruas kun tiuj raportitaj en la literaturo, estas racie kredi, ke la testrezultoj pri celulozaj eteroj ankaŭ devus esti konsiderataj.

2.2 Testrezultoj kaj diskuto pri celuloza etero

Dum la provo de celuloza etero, estas tre malfacile registri la mergan distancon kaj tempon pro la tre malalta merga alteco de akvo kaj formamido.Tial, ĉi tiu papero elektas la tolueno/kloroforma solvsistemon kiel alternativan solvon, kaj taksas la Lewis-acidecon de celuloza etero bazita sur la testrezultoj de akvo/formamido kaj tolueno/kloroformo sur celulozo kaj la proporcia rilato inter la du solvsistemoj.kaj alkala potenco.

Prenante celulozon kiel norman provaĵon, oni donas serion de acidbazaj trajtoj de celulozaj eteroj.Ĉar la rezulto de impregnado de celuloza etero per tolueno/kloroformo estas rekte provita, ĝi estas konvinka.

Ĉi tio signifas, ke la tipo kaj molekula pezo de la substituantoj influas la acido-bazajn ecojn de celuloza etero, kaj la rilaton inter la du anstataŭaĵoj, hidroksipropilo kaj hidroksipropilmetilo, sur la acido-bazaj trajtoj de celuloza etero kaj la molekula pezo tute kontraŭa.Sed ĝi povus ankaŭ esti rilatita al la fakto ke parlamentanoj estas miksitaj anstataŭantoj.

Ĉar la anstataŭantoj de MO43 kaj K8913 estas malsamaj kaj havas la saman molekula pezo, ekzemple, la anstataŭaĵo de la unua estas hidroksimetilo kaj la anstataŭaĵo de ĉi-lasta estas hidroksipropilo, sed la molekula pezo de ambaŭ estas 100,000, do ĝi ankaŭ signifas ke la premiso de la sama molekula pezo Sub la cirkonstancoj, la S+ kaj S- de la hidroksimetil-grupo povas esti pli malgrandaj ol la hidroksipropil-grupo.Sed la grado de anstataŭigo ankaŭ eblas, ĉar la grado de anstataŭigo de K8913 estas proksimume 3,00, dum tiu de MO43 estas nur 1,90.

Ĉar la grado de anstataŭigo kaj anstataŭantoj de K8913 kaj K9113 estas la samaj sed nur la molekula pezo estas malsama, la komparo inter la du montras ke la S+ de hidroksipropilcelulozo malpliiĝas kun la pliiĝo de molekula pezo, sed S- pliiĝas male..

El la resumo de la testrezultoj de la surfaca energio de ĉiuj celulozeteroj kaj iliaj komponentoj, oni povas vidi, ke ĉu ĝi estas celulozo aŭ celuloza etero, la ĉefa komponanto de ilia surfaca energio estas la forto de Lifshitz-van der Waals, kio respondecas pri ĉirkaŭ 98% ~ 99%.Krome, la Lifshitz-van der Waals-fortoj de tiuj nejonaj celulozeteroj (krom MO43) ankaŭ estas plejparte pli grandaj ol tiuj de celulozo, kiu indikas ke la eterigprocezo de celulozo ankaŭ estas procezo de pliigado de Lifshitz-van der Waals-fortoj.Kaj ĉi tiuj pliiĝoj kondukas al la surfaca energio de celuloza etero pli granda ol tiu de celulozo.Ĉi tiu fenomeno estas tre interesa ĉar ĉi tiuj celulozaj eteroj estas ofte uzataj en la produktado de surfaktantoj.Sed la datumoj estas rimarkindaj, ne nur ĉar la datumoj pri la referenca norma specimeno provita en ĉi tiu eksperimento estas ekstreme kongrua kun la valoro raportita en la literaturo, la datumoj pri la referenca norma specimeno estas ekstreme kongrua kun la valoro raportita en la literaturo, ĉar ekzemplo: ĉiuj ĉi tiuj celulozo La SAB de eteroj estas signife pli malgranda ol tiu de celulozo, kaj tio estas pro iliaj tre grandaj Lewis-bazoj.Sub la kondiĉo de la sama substituent kaj grado de anstataŭigo, la surfaca libera energio de hidroksipropilcelulozo estas proporcia al la molekula pezo;dum la surfaca libera energio de hidroksipropilmetilcelulozo estas proporcia al la grado de anstataŭigo kaj inverse proporcia al la molekula pezo.

Krome, ĉar celulozaj eteroj havas pli grandan SLW ol celulozo, sed ni jam scias, ke ilia disvastigebleco estas pli bona ol celulozo, do oni povas anticipe konsideri, ke la ĉefa komponanto de SLW konsistiganta nejonajn celulozeterojn devus esti la Londona forto.

3. Konkludo

Studoj montris, ke la speco de anstataŭaĵo, grado de anstataŭigo kaj molekula pezo havas grandan influon sur la surfaca energio kaj konsisto de ne-jona celuloza etero.Kaj ĉi tiu efiko ŝajnas havi la jenan regulecon:

(1) S+ de ne-jona celuloza etero estas pli malgranda ol S-.

(2) La surfaca energio de nejona celuloza etero estas regata de la forto de Lifshitz-van der Waals.

(3) Molekula pezo kaj anstataŭantoj havas efikon sur la surfaca energio de ne-jonaj celulozaj eteroj, sed ĝi plejparte dependas de la tipo de anstataŭaĵoj.

(4) Sub la premiso de la sama anstataŭanto kaj grado de anstataŭigo, la surfaca libera energio de hidroksipropilcelulozo estas proporcia al la molekula pezo;dum la surfaca libera energio de hidroksipropilmetilcelulozo estas proporcia al la grado de anstataŭigo kaj inverse proporcia al la molekula pezo.

(5) La eterigprocezo de celulozo estas procezo en kiu la forto de Lifshitz-van der Waals pliiĝas, kaj ĝi ankaŭ estas procezo en kiu Lewis-acideco malpliiĝas kaj Lewis-alkalineco pliiĝas.