Sifat-sifat Solusi Eter Selulosa Kationik

Sifat larutan encer saka eter selulosa kationik kanthi muatan dhuwur (KG-30M) kanthi nilai pH sing beda ditliti kanthi instrumen hamburan laser, saka radius hidrodinamik (Rh) ing sudut sing beda, lan radius rotasi rata-rata oyod. Rg Rasio kanggo Rh nyimpulake yen wangune ora duwe aturan baku nanging cedhak karo bunder.Banjur, kanthi bantuan rheometer, telung solusi konsentrasi eter selulosa kationik kanthi kapadhetan muatan sing beda-beda diteliti kanthi rinci, lan pengaruh konsentrasi, nilai pH lan kapadhetan muatan dhewe ing sifat rheologis kasebut.Nalika konsentrasi mundhak, eksponen Newton pisanan mudhun lan banjur mudhun.Fluktuasi utawa malah rebound, lan prilaku thixotropic dumadi ing 3% (fraksi massa).Kapadhetan pangisian daya moderat migunani kanggo entuk viskositas geser nul sing luwih dhuwur, lan pH ora ana pengaruhe marang viskositas.

tembung kunci:eter selulosa kationik;morfologi;viskositas geser nul;rheologi

Turunan selulosa lan polimer fungsional sing diowahi wis akeh digunakake ing bidang produk fisiologis lan sanitasi, petrokimia, obat-obatan, panganan, produk perawatan pribadi, kemasan, lan liya-liyane. Eter selulosa kationik sing larut ing banyu (CCE) amarga kekandelan sing kuat. kemampuan, iku digunakake digunakake ing kimia saben dina, utamané shampoos, lan bisa nambah combability saka rambute sawise shampooing.Ing wektu sing padha, amarga kompatibilitas sing apik, bisa digunakake ing sampo loro-ing-siji lan kabeh-ing-siji.Uga nduweni prospek aplikasi sing apik lan wis narik kawigaten saka macem-macem negara.Wis dilaporake ing literatur yen solusi turunan selulosa nuduhake prilaku kayata cairan Newtonian, cairan pseudoplastik, cairan thixotropic lan cairan viskoelastik kanthi nambah konsentrasi, nanging morfologi, rheologi lan faktor pengaruh eter selulosa kationik ing larutan banyu. laporan riset.Makalah iki fokus ing prilaku rheological saka solusi banyu selulosa quaternary amonium dipunéwahi, kanggo nyedhiyani referensi kanggo aplikasi praktis.

1. Bagian eksperimen

1.1 Bahan baku

Eter selulosa kationik (KG-30M, JR-30M, LR-30M);Produk Kanada Dow Chemical Company, sing diwenehake dening Procter & Gamble Company Kobe R&D Center ing Jepang, diukur dening Vario EL elemental analyzer (German Elemental Company), sampel Isi nitrogen masing-masing 2,7%, 1,8%, 1,0% (densitas muatan yaiku 1.9 Meq/g, 1.25 Meq/g, 0.7 Meq/g mungguh), lan dites dening Jerman ALV-5000E laser light Scattering instrument (LLS) diukur bobot molekul rata-rata 1,64×106 g / mol.

1.2 Persiapan solusi

Sampel diresiki kanthi filtrasi, dialisis lan beku-pangatusan.Timbang seri telung conto kuantitatif, lan tambahake larutan buffer standar kanthi pH 4,00, 6,86, 9,18 kanggo nyiapake konsentrasi sing dibutuhake.Kanggo mesthekake yen conto wis larut kanthi lengkap, kabeh solusi sampel diselehake ing pengaduk magnetik sajrone 48 jam sadurunge dites.

1.3 Pangukuran panyebaran cahya

Gunakake LLS kanggo ngukur bobot molekul rata-rata saka sampel ing solusi banyu encer, radius hidrodinamik lan ROOT rata-rata radius kothak rotasi nalika koefisien Villi kapindho lan sudhut sing beda, lan nyimpulake yen eter selulosa kationik iki ana ing larutan banyu miturut status rasio.

1.4 Pangukuran viskositas lan penyelidikan rheologis

Solusi CCE pekat ditliti dening Brookfield RVDV-III+ rheometer, lan pengaruh konsentrasi, Kapadhetan muatan lan nilai pH ing sifat rheologis kayata viskositas sampel diselidiki.Ing konsentrasi sing luwih dhuwur, perlu kanggo nyelidiki thixotropy.

2. Asil lan diskusi

2.1 Panliten babagan Panyebaran Cahya

Amarga struktur molekul khusus, angel ana ing wangun molekul siji sanajan ing pelarut sing apik, nanging ing wangun micelles stabil tartamtu, klompok utawa asosiasi.

Nalika larutan banyu encer (~ o.1%) saka CCE diamati kanthi mikroskop polarisasi, ing latar mburi lapangan ortogonal salib ireng, bintik-bintik padhang "lintang" lan bar padhang katon.Iku luwih ditondoi dening scattering cahya, radius hydrodynamic dinamis ing pH beda lan ngarepke, ROOT tegese radius kothak rotasi lan koefisien Villi kapindho dijupuk saka diagram Semono uga Sindhunata kadhaptar ing Tab.1. Grafik distribusi fungsi radius hidrodinamik sing dipikolehi ing konsentrasi 10-5 utamane minangka puncak tunggal, nanging distribusi kasebut amba banget (Gambar 1), nuduhake yen ana asosiasi tingkat molekuler lan agregat gedhe ing sistem kasebut. ;Ana owah-owahan, lan nilai Rg / Rb kabeh watara 0,775, nuduhake yen wangun saka CCE ing solusi cedhak bunder, nanging ora cukup biasa.Pengaruh pH ing Rb lan Rg ora ketok.Ing counterion ing solusi buffer sesambungan karo CCE kanggo tameng daya ing chain sisih lan nggawe shrink, nanging prabédan beda-beda gumantung karo jinis counterion.Pangukuran panyebaran cahya polimer sing diisi rentan kanggo interaksi gaya jarak jauh lan gangguan eksternal, saengga ana kesalahan lan watesan tartamtu ing karakterisasi LLS.Nalika fraksi massa luwih saka 0,02%, biasane ana puncak ganda sing ora bisa dipisahake utawa malah pirang-pirang puncak ing diagram distribusi Rh.Nalika konsentrasi mundhak, Rh uga mundhak, nuduhake yen luwih akeh makromolekul sing digandhengake utawa malah dikumpulake.Nalika Cao et al.nggunakake scattering cahya kanggo nyinaoni kopolimer selulosa karboksimetil lan makromer aktif permukaan, uga ana puncak ganda sing ora bisa dipisahake, salah sijine yaiku antara 30nm lan 100nm, sing nuduhake pembentukan misel ing tingkat molekuler, lan liyane Puncak Rh relatif. gedhe, sing dianggep minangka agrégat, sing padha karo asil sing ditemtokake ing makalah iki.

2.2 Riset babagan prilaku rheologis

2.2.1 Pengaruh konsentrasi:Ukur viskositas sing katon saka solusi KG-30M kanthi konsentrasi sing beda-beda ing tingkat geser sing beda-beda, lan miturut wangun logaritma saka persamaan hukum daya sing diusulake dening Ostwald-Dewaele, nalika fraksi massa ora ngluwihi 0,7%, lan seri garis lurus. kanthi koefisien korélasi linier luwih saka 0,99 dipikolehi.Lan nalika konsentrasi mundhak, nilai eksponen Newton n mudhun (kabeh kurang saka 1), nuduhake cairan pseudoplastik sing jelas.Didorong dening gaya geser, ranté makromolekul wiwit mbukak lan orientasi, saéngga viskositas mudhun.Nalika fraksi massa luwih saka 0,7%, koefisien korélasi linear saka garis lurus sing dipikolehi mudhun (kira-kira 0,98), lan n wiwit fluktuasi utawa malah munggah kanthi nambah konsentrasi;nalika fraksi massa tekan 3% (Fig. 2), Tabel viskositas katon pisanan mundhak lan banjur sudo karo Tambah saka tingkat nyukur.Seri fenomena iki beda karo laporan solusi polimer anionik lan kationik liyane.Nilai n mundhak, yaiku, properti non-Newtonian wis weakened;Cairan Newtonian minangka cairan kenthel, lan slippage intermolecular dumadi ing aksi stres geser, lan ora bisa dibalekake;cairan non-Newtonian ngemot bagean elastis sing bisa dibalekake lan bagean kenthel sing ora bisa dibalekake.Ing tumindak kaku geser, slip sing ora bisa dibatalake ing antarane molekul dumadi, lan ing wektu sing padha, amarga makromolekul digawe dowo lan berorientasi karo geser, bagean elastis sing bisa pulih dibentuk.Nalika pasukan njaba wis dibusak, makromolekul kathah bali menyang wangun asli curled, supaya Nilai n munggah.Konsentrasi terus nambah kanggo mbentuk struktur jaringan.Nalika tegangan geser cilik, ora bakal rusak, lan mung deformasi elastis sing bakal kedadeyan.Ing wektu iki, elastisitas bakal relatif meningkat, viskositas bakal weakened, lan nilai n bakal ngurangi;nalika kaku geser mboko sithik nambah sak proses pangukuran, supaya n Nilai fluctuates.Nalika bagian sekedhik massa tekan 3%, viskositas katon pisanan mundhak lan banjur sudo, amarga nyukur cilik dipun promosiaken tabrakan saka makromolekul kanggo mbentuk aggregates gedhe, supaya viskositas mundhak, lan kaku geser terus break aggregates., viskositas bakal mudhun maneh.

Ing investigasi thixotropy, nyetel kacepetan (r / min) kanggo nggayuh y sing dikarepake, nambah kacepetan ing interval biasa nganti tekan nilai sing disetel, banjur cepet mudhun saka kacepetan maksimum bali menyang nilai awal kanggo entuk sing cocog. Kaku geser, hubungane karo tingkat geser ditampilake ing Fig. 3. Nalika fraksi massa kurang saka 2,5%, kurva munggah lan kurva mudhun rampung tumpang tindih, nanging nalika fraksi massa 3%, loro garis ora. tumpang tindih maneh, lan garis mudhun lags konco, nuduhake thixotropy.

Ketergantungan wektu tegangan geser dikenal minangka resistensi rheologis.Rintangan rheologi minangka prilaku karakteristik cairan viskoelastik lan cairan kanthi struktur thixotropic.Ditemokake yen y luwih gedhe ing fraksi massa sing padha, r luwih cepet tekan keseimbangan, lan katergantungan wektu luwih cilik;ing fraksi massa sing luwih murah (<2%), CCE ora nuduhake resistensi rheologis.Nalika pecahan massa mundhak kanggo 2,5%, nuduhake wektu katergantungan kuwat (Fig. 4), lan njupuk bab 10 menit kanggo tekan keseimbangn, nalika ing 3,0% wektu keseimbangn njupuk 50 menit.Thixotropy apik saka sistem wis kondusif kanggo aplikasi praktis.

2.2.2 Pengaruh Kapadhetan muatan:wangun logaritma saka rumus empiris Spencer-Dillon dipilih, kang viskositas nul-Cut, b punika pancet ing konsentrasi padha lan suhu beda, lan mundhak karo Tambah konsentrasi ing suhu padha.Miturut persamaan hukum daya sing diadopsi dening Onogi ing taun 1966, M minangka massa molekul relatif polimer, A lan B minangka konstanta, lan c minangka fraksi massa (%).Gbr.5 Kurva telu kasebut nduweni titik infleksi sing jelas watara 0,6%, yaiku, ana fraksi massa kritis.Luwih saka 0,6%, viskositas nul-nyukur mundhak kanthi cepet kanthi nambah konsentrasi C. Kurva saka telung conto kanthi kapadhetan muatan sing beda banget cedhak.Ing kontras, nalika fraksi massa antarane 0,2% lan 0,8%, viskositas nul-potong sampel LR karo Kapadhetan pangisian daya paling cilik paling gedhe, amarga asosiasi ikatan hidrogen mbutuhake kontak tartamtu.Mulane, Kapadhetan muatan raket banget karo apa makromolekul bisa disusun kanthi tertib lan kompak;liwat testing DSC, iku ketemu sing LR wis puncak crystallization banget, nuduhake Kapadhetan daya cocok, lan viskositas nul-nyukur luwih ing konsentrasi padha.Nalika fraksi massa kurang saka 0,2%, LR paling cilik, amarga ing solusi dilute, makromolekul karo Kapadhetan daya kurang luwih kamungkinan kanggo mbentuk orientasi coil, supaya viskositas nul-nyukur kurang.Iki nduweni teges nuntun sing apik babagan kinerja penebalan.

2.2.3 efek pH: Fig. 6 minangka asil sing diukur ing pH sing beda ing kisaran 0,05% nganti 2,5% fraksi massa.Ana titik infleksi watara 0,45%, nanging telung kurva meh tumpang tindih, nuduhake yen pH ora duwe efek sing jelas ing viskositas nul-shear, sing beda banget karo sensitivitas eter selulosa anionik marang pH.

3. Kesimpulan

Solusi banyu encer KG-30M ditliti dening LLS, lan distribusi radius hidrodinamik sing dipikolehi minangka puncak tunggal.Saka katergantungan sudut lan rasio Rg / Rb, bisa disimpulake yen bentuke cedhak karo bunder, nanging ora cukup teratur.Kanggo solusi CCE karo telung Kapadhetan pangisian daya, mundhak viskositas karo Tambah saka konsentrasi, nanging nomer mburu Newton n pisanan sudo, banjur fluctuates lan malah munggah;pH duweni pengaruh cilik ing viskositas, lan kapadhetan muatan moderat bisa entuk viskositas sing luwih dhuwur.