Pwopriyete solisyon Etè seluloz cationique

Pwopriyete solisyon dilye yon etè seluloz kationik wo-chaj-dansite (KG-30M) nan diferan valè pH yo te etidye ak yon enstriman gaye lazè, ki soti nan reyon idrodinamik (Rh) nan diferan ang, ak rasin vle di reyon kare wotasyon. Rg Rapò a ak Rh dedui ke fòm li se iregilye men tou pre esferik.Lè sa a, avèk èd nan rheometer, twa solisyon konsantre nan etè seluloz kationik ak dansite chaj diferan yo te etidye an detay, ak enfliyans nan konsantrasyon, valè pH ak dansite pwòp chaj li yo sou pwopriyete reolojik li yo te diskite.Kòm konsantrasyon an ogmante, ekspozan Newton an premye diminye epi apre sa diminye.Fluctuation oswa menm detant rive, ak konpòtman thixotropic rive nan 3% (fraksyon mas).Yon dansite chaj modere benefisye pou jwenn yon pi wo viskozite zewo-chea, ak pH gen ti efè sou viskozite li yo.

Mo kle:etè seluloz kasyonik;mòfoloji;zewo viskozite taye taye;reoloji

Dérivés seluloz ak polymères fonksyonèl modifye yo te lajman itilize nan domèn pwodwi fizyolojik ak sanitè, pétrochimique, medikaman, manje, pwodwi swen pèsonèl, anbalaj, elatriye. Water-soluble cationic cellulose ether (CCE) se akòz li yo Ak fò epesman. kapasite, li se lajman ki itilize nan pwodwi chimik chak jou, espesyalman chanpou, epi li ka amelyore penyen nan cheve apre chanpou.An menm tan an, paske nan konpatibilite bon li yo, li ka itilize nan chanpou de-an-yon sèl ak tout-an-yon sèl.Li tou te gen yon pwospè aplikasyon bon e li te atire atansyon a nan divès peyi.Li te rapòte nan literati a ke solisyon derive seluloz montre konpòtman tankou likid Newtonian, likid pseudoplastic, likid thixotropic ak likid viskoelastik ak ogmantasyon nan konsantrasyon, men mòfoloji a, reoloji ak enfliyans faktè nan etè seluloz kationik nan solisyon akeuz. rapò rechèch.Papye sa a konsantre sou konpòtman reolojik nan solisyon akeuz seluloz modifye amonyòm kwatènè, yo nan lòd yo bay yon referans pou aplikasyon pratik.

1. Pati eksperimantal

1.1 Matyè premyè

Etè seluloz kationik (KG-30M, JR-30M, LR-30M);Kanada Dow Chemical Company pwodwi, ki te founi pa Procter & Gamble Company Kobe R&D Center nan Japon, mezire pa Vario EL elemental analyser (German Elemental Company), echantiyon an Kontni nitwojèn se 2.7%, 1.8%, 1.0% respektivman (dansite chaj la se 1.9 Meq/g, 1.25 Meq/g, 0.7 Meq/g respektivman), epi li teste pa Alman ALV-5000E lazè limyè Dispersion enstriman (LLS) mezire pwa mwayèn pwa molekilè li se sou 1.64×106g/mol.

1.2 Preparasyon solisyon

Te echantiyon an pirifye pa filtraj, dyaliz ak friz-seche.Peze yon seri de twa echantiyon quantitative respektivman, epi ajoute solisyon tanpon estanda ak pH 4.00, 6.86, 9.18 pou prepare konsantrasyon ki nesesè yo.Yo nan lòd yo asire ke echantiyon yo te konplètman fonn, tout solisyon echantiyon yo te mete sou yon brase mayetik pou 48 èdtan anvan tès la.

1.3 Mezi gaye limyè

Sèvi ak LLS pou mezire pwa-mwayèn pwa molekilè echantiyon an nan solisyon akeuz dilye, reyon idrodinamik la ak reyon wotasyon kare mwayen rasin lè dezyèm koyefisyan Villi a ak ang diferan, epi dedwi ke etè seluloz cationique sa a se nan. solisyon an akeuz pa estati rapò li yo.

1.4 Mezi viskozite ak ankèt reolojik

Brookfield RVDV-III + rheometer te etidye solisyon CCE konsantre, epi yo te envestige enfliyans konsantrasyon, dansite chaj ak valè pH sou pwopriyete reolojik tankou viskozite echantiyon.Nan pi wo konsantrasyon, li nesesè envestige tixotropi li yo.

2. Rezilta ak diskisyon

2.1 Rechèch sou gaye limyè

Akòz estrikti molekilè espesyal li yo, li difisil pou egziste nan fòm yon sèl molekil menm nan yon bon sòlvan, men nan fòm sèten micelèl ki estab, grap oswa asosyasyon.

Lè yo te obsève solisyon an dilye akeuz (~ o.1%) nan CCE ak yon mikwoskòp polarize, anba background nan nan jaden an orthogonal kwa nwa, "zetwal" tach klere ak ba klere parèt.Li se plis karakterize pa gaye limyè, reyon idrodinamik dinamik nan diferan pH ak ang, rasin vle di reyon kare wotasyon an ak dezyèm koyefisyan Villi yo jwenn nan dyagram Berry yo ki nan lis nan Tab.1. Grafik distribisyon an nan fonksyon reyon idrodinamik yo jwenn nan yon konsantrasyon 10-5 se sitou yon sèl pik, men distribisyon an trè lajè (figi 1), ki endike ke gen asosyasyon nan nivo molekilè ak gwo total nan sistèm lan. ;Gen chanjman, ak valè Rg/Rb yo tout alantou 0.775, ki endike ke fòm nan CCE nan solisyon se fèmen nan esferik, men se pa regilye ase.Efè pH sou Rb ak Rg pa evidan.Kontreyon an nan solisyon an tanpon reyaji ak CCE pou pwoteje chaj la sou chèn bò li yo epi fè li retresi, men diferans lan varye ak kalite kontreyon an.Limyè simaye mezi polymère chaje yo sansib a entèraksyon fòs alontèm ak entèferans ekstèn, kidonk gen sèten erè ak limit nan karakterizasyon LLS.Lè fraksyon mas la pi gran pase 0.02%, gen sitou inséparabl pik doub oswa menm plizyè pik nan dyagram distribisyon Rh la.Kòm konsantrasyon an ogmante, Rh ogmante tou, sa ki endike ke plis makromolekil yo asosye oswa menm total.Lè Cao et al.itilize limyè gaye yo etidye copolymer nan karboksimetil seluloz ak sifas-aktif macromers, te gen tou inséparabl pik doub, youn nan yo ki te ant 30nm ak 100nm, ki reprezante fòmasyon nan mizel nan nivo molekilè, ak lòt la Rh pik se relativman. gwo, ki konsidere kòm yon total, ki sanble ak rezilta yo detèmine nan papye sa a.

2.2 Rechèch sou konpòtman reolojik

2.2.1 Efè konsantrasyon:Mezire viskozite aparan nan solisyon KG-30M ak konsantrasyon diferan nan diferan pousantaj taye, epi dapre fòm logaritmik ekwasyon lwa pouvwa Ostwald-Dewaele pwopoze a, lè fraksyon mas la pa depase 0.7%, ak yon seri liy dwat. ak koyefisyan korelasyon lineyè ki pi gran pase 0.99 yo te jwenn.Epi kòm konsantrasyon an ogmante, valè ekspozan Newton n diminye (tout mwens pase 1), ki montre yon likid pseudoplastic evidan.Kondwi pa fòs taye, chenn makromolekilè yo kòmanse debouche ak oryante, kidonk viskozite a diminye.Lè fraksyon mas la pi gran pase 0.7%, koyefisyan korelasyon lineyè liy dwat yo jwenn diminye (apeprè 0.98), e n kòmanse varye oswa menm monte ak ogmantasyon konsantrasyon;lè fraksyon mas la rive nan 3% (Fig. 2), tablo a Viskozite aparan an premye ogmante ak Lè sa a, diminye ak ogmantasyon nan to a taye.Seri fenomèn sa a diferan de rapò lòt solisyon polymère anionik ak kationik.Valè n ogmante, se sa ki, pwopriyete ki pa Newtonyen an febli;Newtonian likid se yon likid gluan, ak glisman entèmolekilè rive anba aksyon an nan estrès taye, epi li pa ka refè;likid ki pa Newtonian gen yon pati elastik rekiperab ak yon pati gluan ki pa ka refè.Anba aksyon an nan estrès taye, glise ki irevokabl ant molekil rive, epi an menm tan an, paske makromolekil yo lonje ak oryante ak taye taye a, se yon pati elastik rekiperab fòme.Lè yo retire fòs ekstèn lan, makromolekil yo gen tandans retounen nan fòm orijinal la boukle, kidonk valè n ap monte.Konsantrasyon an kontinye ap ogmante pou fòme yon estrikti rezo.Lè estrès taye taye a piti, li pa pral detwi, epi sèlman deformation elastik pral rive.Nan moman sa a, elastisite a pral relativman amelyore, viskozite a ap febli, ak valè n ap diminye;pandan y ap taye estrès la piti piti ogmante pandan pwosesis mezi a, kidonk n valè a fluktue.Lè fraksyon nan mas rive nan 3%, viskozite aparan an premye ogmante ak Lè sa a, diminye, paske ti taye taye a ankouraje kolizyon an nan makromolekil yo fòme gwo total, kidonk viskozite a leve, ak estrès la taye ap kontinye kraze total yo., viskozite a ap diminye ankò.

Nan ankèt la nan thixotropi, mete vitès la (r/min) yo rive nan vle a, ogmante vitès la nan entèval regilye jiskaske li rive nan valè a mete, ak Lè sa a, byen vit gout soti nan vitès maksimòm nan tounen nan valè inisyal la jwenn korespondan an. Estrès Chea a, relasyon li ak pousantaj Chea a montre nan Fig. 3. Lè fraksyon nan mas se mwens pase 2.5%, koub la anwo ak koub la anba sipèpoze konplètman, men lè fraksyon nan mas se 3%, de liy yo pa gen okenn. pi long sipèpoze, ak liy anba a reta dèyè, ki endike tiksotropi.

Depandans tan nan estrès taye ke yo rekonèt kòm rezistans reolojik.Rezistans reolojik se yon konpòtman karakteristik likid viskoelastik ak likid ki gen estrikti thixotropic.Yo jwenn ke y a pi gwo se nan menm fraksyon an mas, r a pi vit rive nan ekilib, ak depandans tan an pi piti;nan yon fraksyon mas pi ba (<2%), CCE pa montre rezistans reolojik.Lè fraksyon mas la ogmante a 2.5%, li montre yon gwo depandans tan (Fig. 4), epi li pran apeprè 10 minit pou rive nan ekilib, pandan y ap nan 3.0%, tan ekilib la pran 50 minit.Bon thixotropy nan sistèm nan gen fezab nan aplikasyon pratik.

2.2.2 Efè dansite chaj:se fòm nan logaritmik nan Spencer-Dillon anpirik fòmil chwazi, nan ki viskozite a zewo-koupe, b se konstan nan konsantrasyon nan menm ak tanperati diferan, ak ogmante ak ogmantasyon nan konsantrasyon nan menm tanperati a.Dapre ekwasyon lwa pouvwa Onogi te adopte an 1966, M se mas molekilè relatif polymère a, A ak B se konstan, epi c se fraksyon mas (%).Fig．5 Twa koub yo gen pwen enfleksyon evidan alantou 0.6%, se sa ki, gen yon fraksyon mas kritik.Plis pase 0.6%, viskozite zewo-chea a ogmante rapidman ak ogmantasyon konsantrasyon C. Koub twa echantiyon yo ak dansite chaj diferan yo trè pre.Kontrèman, lè fraksyon mas la se ant 0.2% ak 0.8%, viskozite zewo-koupe echantiyon LR la ak dansite chaj ki pi piti a se pi gwo a, paske asosyasyon an kosyon idwojèn mande pou yon sèten kontak.Se poutèt sa, dansite chaj la gen rapò ak si wi ou non makromolekil yo ka ranje nan yon fason ki lòd ak kontra enfòmèl ant;atravè tès DSC, li jwenn ke LR gen yon pik kristalizasyon fèb, ki endike yon dansite chaj apwopriye, ak viskozite zewo-chea a pi wo nan menm konsantrasyon an.Lè fraksyon mas la se mwens pase 0.2%, LR se pi piti a, paske nan solisyon dilye, makromolekil ak dansite chaj ki ba yo gen plis chans yo fòme oryantasyon bobin, kidonk viskozite zewo-taye a ba.Sa a gen yon bon siyifikasyon gid an tèm de pèfòmans epesman.

2.2.3 Efè pH: Fig. 6 se rezilta yo mezire nan diferan pH nan ranje 0.05% a 2.5% fraksyon mas.Gen yon pwen enfleksyon alantou 0.45%, men twa koub yo prèske sipèpoze, ki endike ke pH pa gen okenn efè evidan sou zewo-taye viskozite, ki se byen diferan de sansiblite nan etè seluloz anionik nan pH.

3. Konklizyon

KG-30M dilye solisyon akeuz la etidye pa LLS, ak distribisyon reyon idrodinamik yo jwenn se yon sèl pik.Soti nan depandans ang lan ak rapò Rg/Rb, li ka dedwi ke fòm li se fèmen nan esferik, men li pa regilye ase.Pou solisyon yo CCE ak twa dansite chaj, viskozite a ogmante ak ogmantasyon nan konsantrasyon an, men nimewo lachas Newton a n premye diminye, Lè sa a, fluktue e menm leve;pH gen ti efè sou viskozite a, ak yon dansite chaj modere ka jwenn yon pi wo viskozite.