Propraĵoj de Katjona Celuloza Etera Solvo

La diluitaj solvrajtoj de alt-ŝarĝ-denseca katjona celuloza etero (KG-30M) ĉe malsamaj pH-valoroj estis studitaj per lasera disvastiginstrumento, de la hidrodinamika radiuso (Rh) laŭ malsamaj anguloj, kaj la radika meznombro kvadrata radiuso de rotacio. Rg La proporcio al Rh konkludas ke ĝia formo estas neregula sed proksima al sfera.Tiam, kun la helpo de reometro, tri koncentritaj solvaĵoj de katjonaj celulozeteroj kun malsamaj ŝargaj densecoj estis detale studitaj, kaj la influo de koncentriĝo, pH-valoro kaj ĝia propra ŝargodenseco sur ĝiaj reologiaj trajtoj estis diskutitaj.Ĉar la koncentriĝo pliiĝis, la eksponento de Neŭtono unue malpliiĝis kaj poste malpliiĝis.Fluktuado aŭ eĉ resalto okazas, kaj tiksotropa konduto okazas ĉe 3% (masfrakcio).Modera ŝargodenseco estas utila por akiri pli altan nul-tondan viskozecon, kaj pH havas nur malmulte da efiko al sia viskozeco.

Ŝlosilvortoj:katjona celuloza etero;morfologio;nula tondo viskozeco;reologio

Celulozaj derivaĵoj kaj iliaj modifitaj funkciaj polimeroj estis vaste uzataj en la kampoj de fiziologiaj kaj sanitaraj produktoj, petrolkemioj, medicino, manĝaĵoj, personaj prizorgaj produktoj, pakado ktp. Akvosolvebla katjona celuloza etero (CCE) estas pro ĝia Kun forta dikiĝo. kapablo, ĝi estas vaste uzata en ĉiutagaj kemiaĵoj, precipe ŝampuoj, kaj povas plibonigi la kombeblecon de haroj post ŝampuado.Samtempe, pro ĝia bona kongruo, ĝi povas esti uzata en du-en-unu kaj ĉiu-en-unu ŝampuoj.Ĝi ankaŭ havas bonan aplikan perspektivon kaj altiris la atenton de diversaj landoj.Estis raportite en la literaturo ke celulozaj derivaj solvoj elmontras kondutojn kiel ekzemple Newtoniana likvaĵo, pseŭdoplasta likvaĵo, tiksotropa likvaĵo kaj viskoelasta likvaĵo kun la pliiĝo de koncentriĝo, sed la morfologio, reologio kaj influfaktoroj de katjona celuloza etero en akva solvaĵo Estas malmultaj. esplorraportoj.Ĉi tiu artikolo temigas la reologian konduton de kvaternara amonio modifita celuloza akva solvaĵo, por disponigi referencon por praktika apliko.

1. Eksperimenta parto

1.1 Krudmaterialoj

Katjona celuloza etero (KG-30M, JR-30M, LR-30M);Produkto de Canada Dow Chemical Company, provizita de Procter & Gamble Company Kobe R&D Center en Japanio, mezurita per Vario EL elementa analizilo (Germana Elementa Kompanio), la specimeno La nitrogena enhavo estas 2.7%, 1.8%, 1.0% respektive (la ŝarĝa denseco estas 1.9 Meq/g, 1.25 Meq/g, 0.7 Meq/g respektive), kaj ĝi estas testita de germana ALV-5000E lasera lumo Disvastiginstrumento (LLS) mezurita ĝia pezo averaĝa molekula pezo estas proksimume 1.64×106 g/mol.

1.2 Preparo de solvo

La specimeno estis purigita per filtrado, dializo kaj frostigado.Pezu serion de tri kvantaj specimenoj respektive, kaj aldonu norman bufran solvon kun pH 4.00, 6.86, 9.18 por prepari la bezonatan koncentriĝon.Por certigi, ke la specimenoj estas plene dissolvitaj, ĉiuj provaj solvoj estis metitaj sur magnetan kirlilon dum 48 horoj antaŭ testado.

1.3 Mezurado de lumo-disvastigo

Uzu LLS por mezuri la pez-averaĝan molekulpezon de la specimeno en diluita akva solvaĵo, la hidrodinamika radiuso kaj la radika mezgranda kvadrata radiuso de rotacio kiam la dua Villi-koeficiento kaj malsamaj anguloj,), kaj konkludi ke tiu katjona celuloza etero estas en. la akva solvaĵo per ĝia proporciostatuso.

1.4 Mezurado de viskozeco kaj reologia esploro

La koncentrita CCE-solvo estis studita per Brookfield RVDV-III+ reometro, kaj la influo de koncentriĝo, ŝargodenseco kaj pH-valoro sur reologiaj trajtoj kiel ekzemple provviskozeco estis esplorita.Ĉe pli altaj koncentriĝoj, estas necese esplori ĝian tiksotropion.

2. Rezultoj kaj diskuto

2.1 Esplorado pri Lumo Disvastigo

Pro ĝia speciala molekula strukturo malfacilas ekzisti en formo de ununura molekulo eĉ en bona solvilo, sed en formo de certaj stabilaj miceloj, aretoj aŭ asocioj.

Kiam la diluita akva solvaĵo (~o.1%) de CCE estis observita per polariza mikroskopo, sub la fono de la nigra kruca orta kampo, aperis "stelaj" helaj makuloj kaj helaj stangoj.Ĝi estas plue karakterizita per malpeza disvastigo, la dinamika hidrodinamika radiuso ĉe malsamaj pH kaj anguloj, la radika averaĝa kvadrata radiuso de rotacio kaj la dua Villi-koeficiento akirita de la Berry-diagramo estas listigitaj en Tab.1. La distribua grafeo de la hidrodinamika radiusa funkcio akirita ĉe koncentriĝo de 10-5 estas ĉefe ununura pinto, sed la distribuo estas tre larĝa (Fig. 1), indikante, ke ekzistas molekula-nivelaj asocioj kaj grandaj agregaĵoj en la sistemo. ;Estas ŝanĝoj, kaj la Rg/Rb-valoroj estas ĉirkaŭ 0.775, indikante ke la formo de CCE en solvaĵo estas proksima al sfera, sed ne sufiĉe regula.La efiko de pH sur Rb kaj Rg ne estas evidenta.La kontraŭjono en la bufrosolvo interagas kun CCE por ŝirmi la pagendaĵon sur sia flankĉeno kaj igi ĝin ŝrumpi, sed la diferenco varias laŭ la speco de kontraŭjono.Malpeza disvastigmezurado de ŝarĝitaj polimeroj estas sentema al longdistanca fortinteragado kaj ekstera interfero, tiel ke ekzistas certaj eraroj kaj limigoj en LLS-karakterizado.Kiam la masfrakcio estas pli granda ol 0.02%, ekzistas plejparte nedisigeblaj duoblaj pintoj aŭ eĉ multoblaj pintoj en la Rh-distribudiagramo.Ĉar la koncentriĝo pliiĝas, Rh ankaŭ pliiĝas, indikante ke pli da makromolekuloj estas rilataj aŭ eĉ agregitaj.Kiam Cao et al.uzis luman disvastigon por studi la kopolimeron de karboksimetil-celulozo kaj surfacaktivajn makromerojn, estis ankaŭ nedisigeblaj duoblaj pintoj, unu el kiuj estis inter 30nm kaj 100nm, reprezentante la formadon de mikeloj je la molekula nivelo, kaj la alia La pinto Rh estas relative. granda, kiu estas konsiderita kiel agregaĵo, kiu estas simila al la rezultoj determinitaj en ĉi tiu artikolo.

2.2 Esplorado pri reologia konduto

2.2.1 Efiko de koncentriĝo:Mezuru la ŝajnan viskozecon de KG-30M-solvoj kun malsamaj koncentriĝoj ĉe malsamaj tondrapidecoj, kaj laŭ la logaritma formo de la potencoleĝa ekvacio proponita de Ostwald-Dewaele, kiam la masfrakcio ne superas 0,7%, kaj serion de rektoj. kun linearaj korelaciaj koeficientoj pli grandaj ol 0,99 estis akiritaj.Kaj kiam la koncentriĝo pliiĝas, la valoro de la eksponento de Neŭtono n malpliiĝas (ĉio malpli ol 1), montrante evidentan pseŭdoplastan fluidon.Movataj de tondforto, la makromolekulaj ĉenoj komencas malimpliki kaj orientiĝi, do la viskozeco malpliiĝas.Kiam la masfrakcio estas pli granda ol 0,7%, la lineara korelacia koeficiento de la akirita rekta linio malpliiĝas (ĉirkaŭ 0,98), kaj n komencas fluktui aŭ eĉ pliiĝi kun la pliiĝo de koncentriĝo;kiam la masfrakcio atingas 3% (Fig. 2), la tabelo La ŝajna viskozeco unue pliiĝas kaj poste malpliiĝas kun la pliiĝo de la tondrapideco.Tiu serio de fenomenoj estas diferenca de la raportoj de aliaj anjonaj kaj katjonaj polimersolvoj.La n valoro altiĝas, tio estas, la ne-newtona posedaĵo estas malfortigita;Neŭtona likvaĵo estas viskoza likvaĵo, kaj intermolekula glitado okazas sub la ago de tonda streĉo, kaj ĝi ne povas esti reakirita;ne-Newtoniana fluido enhavas reakireblan elastan parton kaj nerehaveblan viskozan parton.Sub la ago de tonda streĉo, okazas la neinversigebla glitado inter molekuloj, kaj samtempe, ĉar la makromolekuloj estas streĉitaj kaj orientitaj per la tondo, reakirebla elasta parto formiĝas.Kiam la ekstera forto estas forigita, la makromolekuloj emas reveni al la origina bukla formo, do La valoro de n pliiĝas.La koncentriĝo daŭre pliiĝas por formi retan strukturon.Kiam la tonda streĉo estas malgranda, ĝi ne estos detruita, kaj nur elasta deformado okazos.En ĉi tiu tempo, la elasteco estos relative plifortigita, la viskozeco malfortiĝos, kaj la valoro de n malpliiĝos;dum la tonda streĉo iom post iom pliiĝas dum la mezurprocezo, do n La valoro fluktuas.Kiam la masfrakcio atingas 3%, la ŝajna viskozeco unue pliiĝas kaj poste malpliiĝas, ĉar la malgranda tondo antaŭenigas la kolizion de makromolekuloj por formi grandajn agregaĵojn, do la viskozeco pliiĝas, kaj la tonda streĉo daŭre rompas la agregaĵojn., la viskozeco denove malpliiĝos.

En la esploro de tiksotropio, agordu la rapidon (r/min) por atingi la deziratan y, pliigu la rapidon je regulaj intervaloj ĝis ĝi atingas la fiksitan valoron, kaj tiam rapide falu de la maksimuma rapido reen al la komenca valoro por akiri la respondan valoron. La tondstreĉo, ĝia rilato kun la tondrapideco estas montrita en Fig. 3. Kiam la masfrakcio estas malpli ol 2,5%, la suprena kurbo kaj la suben kurbo tute interkovras, sed kiam la masfrakcio estas 3%, la du linioj ne pli longa interkovro, kaj la malsupreniĝa linio postrestas, indikante tiksotropion.

La tempodependeco de tonda streĉo estas konata kiel reologia rezisto.Reologia rezisto estas karakteriza konduto de viskoelastaj likvaĵoj kaj likvaĵoj kun tiksotropaj strukturoj.Estas trovita ke ju pli granda y estas ĉe la sama masfrakcio, des pli rapide r atingas ekvilibron, kaj la tempodependeco estas pli malgranda;ĉe pli malalta masfrakcio (<2%), CCE ne montras reologian reziston.Kiam la masfrakcio pliiĝas al 2.5%, ĝi montras fortan tempodependecon (Fig. 4), kaj necesas ĉirkaŭ 10 minutoj por atingi ekvilibron, dum ĉe 3.0%, la ekvilibra tempo daŭras 50 minutojn.La bona tiksotropio de la sistemo estas favora al praktika aplikado.

2.2.2 La efiko de ŝargodenseco:la logaritma formo de la empiria formulo Spencer-Dillon estas elektita, en kiu la nul-tranĉa viskozeco, b estas konstanta ĉe la sama koncentriĝo kaj malsama temperaturo, kaj pliiĝas kun la pliiĝo de koncentriĝo ĉe la sama temperaturo.Laŭ la potencoleĝa ekvacio adoptita fare de Onogi en 1966, M estas la relativa molekula maso de la polimero, A kaj B estas konstantoj, kaj c estas la masfrakcio (%).Fig．5 La tri kurboj havas evidentajn fleksiajn punktojn ĉirkaŭ 0,6%, tio estas, estas kritika masa frakcio.Pli ol 0,6%, la nul-tonda viskozeco pliiĝas rapide kun la pliiĝo de koncentriĝo C. La kurboj de la tri specimenoj kun malsamaj ŝargaj densecoj estas tre proksimaj.En kontrasto, kiam la masfrakcio estas inter 0,2% kaj 0,8%, la nul-tranĉa viskozeco de la LR-provaĵo kun la plej malgranda ŝargodenseco estas la plej granda, ĉar la hidrogenliga asocio postulas certan kontakton.Tial, la ŝargodenseco estas proksime rilatita al ĉu la makromolekuloj povas esti aranĝitaj en orda kaj kompakta maniero;tra DSC-testado, estas trovite ke LR havas malfortan kristaligpinton, indikante taŭgan ŝargan densecon, kaj la nul-tondviskozeco estas pli alta ĉe la sama koncentriĝo.Kiam la masfrakcio estas malpli ol 0.2%, LR estas la plej malgranda, ĉar en diluita solvaĵo, makromolekuloj kun malalta ŝargodenseco pli verŝajne formas bobenan orientiĝon, do la nul-tondviskozeco estas malalta.Ĉi tio havas bonan gvidan signifon rilate al dikiga agado.

2.2.3 pH-efiko: Fig. 6 estas la rezulto mezurita je malsama pH ene de la intervalo de 0,05% ĝis 2,5% masfrakcio.Estas fleksiopunkto ĉirkaŭ 0.45%, sed la tri kurboj preskaŭ interkovras, indikante ke pH havas neniun evidentan efikon al nul-tondviskozeco, kiu estas tre diferenca de la sentemo de anjona celuloza etero al pH.

3. Konkludo

La KG-30M diluita akva solvaĵo estas studita de LLS, kaj la hidrodinamika radiusa distribuo akirita estas ununura pinto.El la anguldependeco kaj Rg/Rb-proporcio, povas esti konkludite ke ĝia formo estas proksima al sfera, sed ne sufiĉe regula.Por la CCE-solvoj kun tri ŝargaj densecoj, la viskozeco pliiĝas kun la pliiĝo de la koncentriĝo, sed la ĉasnombro de Neŭtono n unue malkreskas, poste fluktuas kaj eĉ altiĝas;pH havas nur malmulte da efiko al la viskozeco, kaj modera ŝargodenseco povas akiri pli altan viskozecon.