Својства на растворот на катјонски целулоза етер

Својствата на разредениот раствор на катјонски целулозни етер со висока густина (KG-30M) при различни pH вредности беа проучувани со инструмент за ласерско расејување, од хидродинамичкиот радиус (Rh) под различни агли, и кореновиот среден квадратен радиус на ротација Rg Односот спрема Rh заклучува дека неговата форма е неправилна, но блиску до сферична.Потоа, со помош на реометар, детално беа проучени три концентрирани раствори на катјонски целулозни етери со различна густина на полнеж, а се дискутираше за влијанието на концентрацијата, pH вредноста и сопствената густина на полнеж врз неговите реолошки својства.Како што се зголемувала концентрацијата, Њутновиот експонент прво се намалувал, а потоа се намалувал.Се појавува флуктуација или дури и враќање, а тиксотропното однесување се јавува на 3% (масен дел).Умерената густина на полнеж е корисна за да се добие поголем вискозитет со нула смолкнување, а pH има мало влијание врз неговата вискозност.

Клучни зборови:катјонски целулоза етер;морфологија;нулта вискозност на смолкнување;реологија

Дериватите на целулоза и нивните модифицирани функционални полимери се широко користени во областа на физиолошки и санитарни производи, петрохемикалии, медицина, храна, производи за лична нега, пакување итн. способност, тој е широко користен во секојдневните хемикалии, особено шампони, и може да ја подобри чешланоста на косата по миењето со шампон.Во исто време, поради добрата компатибилност, може да се користи во шампони два-во-едно и се-во-едно.Исто така, има добра перспектива за апликација и го привлече вниманието на различни земји.Во литературата е објавено дека растворите на деривати на целулоза покажуваат однесувања како што се Њутнова течност, псевдопластична течност, тиксотропна течност и вискоеластична течност со зголемување на концентрацијата, но морфологијата, реологијата и факторите на влијание на катјонскиот целулозен етер во воден раствор има неколку истражувачки извештаи.Овој труд се фокусира на реолошкото однесување на воден раствор на целулоза модифициран со кватернарен амониум, со цел да обезбеди референца за практична примена.

1. Експериментален дел

1.1 Суровини

Катјонски целулоза етер (KG-30M, JR-30M, LR-30M);Производ на Canada Dow Chemical Company, обезбеден од Procter & Gamble Company Kobe R&D Center во Јапонија, измерен со елементарен анализатор Vario EL (германска Elemental Company), примерокот Содржината на азот е 2,7%, 1,8%, 1,0% соодветно (густината на полнење е 1,9 Meq/g, 1,25 Meq/g, 0,7 Meq/g соодветно), а тестиран е со германски ALV-5000E ласерска светлина Инструмент за расејување (LLS) измерен неговата тежина просечната молекуларна тежина е околу 1,64×106 g/mol.

1.2 Подготовка на раствор

Примерокот беше прочистен со филтрација, дијализа и сушење со замрзнување.Измерете серија од три квантитативни примероци соодветно и додадете стандарден пуфер раствор со pH 4,00, 6,86, 9,18 за да ја подготвите потребната концентрација.Со цел да се осигура дека примероците се целосно растворени, сите раствори од примероците беа ставени на магнетна мешалка 48 часа пред тестирањето.

1.3 Мерење на расејување на светлината

Користете LLS за мерење на тежинската просечна молекуларна тежина на примерокот во разреден воден раствор, хидродинамичкиот радиус и коренот среден квадратен радиус на ротација кога вториот Villi коефициент и различните агли,) и заклучете дека овој катјонски целулозен етер е во воден раствор според статусот на сооднос.

1.4 Мерење на вискозност и реолошко истражување

Концентрираниот CCE раствор беше проучен со Брукфилд RVDV-III+ реометар и беше испитано влијанието на концентрацијата, густината на полнежот и pH вредноста на реолошките својства како што е вискозноста на примерокот.При повисоки концентрации, неопходно е да се испита неговата тиксотропија.

2. Резултати и дискусија

2.1 Истражување за расејување на светлината

Поради својата посебна молекуларна структура, тешко е да постои во форма на една молекула дури и во добар растворувач, но во форма на одредени стабилни мицели, кластери или асоцијации.

Кога разредениот воден раствор (~o.1%) на CCE беше забележан со поларизирачки микроскоп, под позадината на црното вкрстено ортогонално поле, се појавија „ѕвездени“ светли точки и светли ленти.Понатаму се карактеризира со расејување на светлината, динамичкиот хидродинамички радиус при различни pH и агли, коренскиот среден квадратен радиус на ротација и вториот коефициент на Вили добиен од Бери дијаграмот се наведени во Таб.1. Графикот на дистрибуција на функцијата на хидродинамичкиот радиус добиен при концентрација од 10-5 е главно единечен врв, но дистрибуцијата е многу широка (сл. 1), што покажува дека има асоцијации на молекуларно ниво и големи агрегати во системот ;Има промени, а вредностите Rg/Rb се околу 0,775, што покажува дека обликот на CCE во растворот е блиску до сферичен, но не е доволно регуларен.Ефектот на pH на Rb и Rg не е очигледен.Контрајонот во тампон-растворот е во интеракција со CCE за да го заштити полнењето на неговиот страничен ланец и да го натера да се собира, но разликата варира во зависност од типот на контрајон.Мерењето на расејувањето на светлината на наелектризираните полимери е подложно на интеракција на сили со долг дострел и надворешни пречки, така што постојат одредени грешки и ограничувања во карактеризацијата на LLS.Кога масениот удел е поголем од 0,02%, во дијаграмот на дистрибуција на Rh најчесто има неразделни двојни врвови или дури и повеќекратни врвови.Како што се зголемува концентрацијата, Rh исто така се зголемува, што покажува дека повеќе макромолекули се поврзани или дури и агрегирани.Кога Као и сор.користеше расејување на светлината за проучување на кополимерот на карбоксиметил целулоза и површински активни макромери, имаше и неразделни двојни врвови, од кои едниот беше помеѓу 30nm и 100nm, што претставува формирање на мицели на молекуларно ниво, а другиот Врвот Rh е релативно големи, што се смета за агрегат, што е слично на резултатите утврдени во овој труд.

2.2 Истражување на реолошкото однесување

2.2.1 Ефект на концентрацијата:Измерете ја привидната вискозност на растворите KG-30M со различни концентрации при различни стапки на смолкнување и според логаритамската форма на равенката на законот за моќност предложена од Оствалд-Дјуале, кога масениот удел не надминува 0,7% и низа прави линии добиени се линеарни коефициенти на корелација поголеми од 0,99.И како што се зголемува концентрацијата, вредноста на Њутновиот експонент n се намалува (сите помалку од 1), покажувајќи очигледна псевдопластична течност.Придвижени од силата на смолкнување, макромолекуларните синџири почнуваат да се отплеткуваат и ориентираат, па вискозноста се намалува.Кога масениот удел е поголем од 0,7%, коефициентот на линеарна корелација на добиената права линија се намалува (околу 0,98), а n почнува да флуктуира или дури да расте со зголемувањето на концентрацијата;кога масениот удел ќе достигне 3% (сл. 2), табела Привидната вискозност прво се зголемува, а потоа се намалува со зголемувањето на брзината на смолкнување.Оваа серија на феномени се разликува од извештаите за други анјонски и катјонски полимерни раствори.Вредноста n расте, односно ослабува нењутновото својство;Њутновата течност е вискозна течност, а меѓумолекуларното лизгање настанува под дејство на напрегање на смолкнување и не може да се врати;не-Њутновата течност содржи еластичен дел што може да се поврати и вискозен дел што не може да се врати.Под дејство на напрегање на смолкнување, настанува неповратното лизгање помеѓу молекулите, а во исто време, бидејќи макромолекулите се растегнати и ориентирани со смолкнување, се формира еластичен дел што може да се поврати.Кога ќе се отстрани надворешната сила, макромолекулите имаат тенденција да се вратат во првобитната завиткана форма, па вредноста на n се зголемува.Концентрацијата продолжува да се зголемува за да формира мрежна структура.Кога напрегањето на смолкнување е мало, нема да се уништи, и ќе се појави само еластична деформација.Во тоа време, еластичноста ќе биде релативно зголемена, вискозноста ќе биде ослабена, а вредноста на n ќе се намали;додека напрегањето на смолкнување постепено се зголемува во текот на процесот на мерење, па n Вредноста флуктуира.Кога масениот удел ќе достигне 3%, привидната вискозност прво се зголемува, а потоа се намалува, бидејќи малото смолкнување го поттикнува судирот на макромолекулите за да формираат големи агрегати, така што вискозноста расте, а напрегањето на смолкнување продолжува да ги крши агрегатите., вискозноста повторно ќе се намали.

Во истражувањето на тиксотропијата, поставете ја брзината (r/min) да го достигне посакуваното y, зголемувајте ја брзината во редовни интервали додека не ја достигне поставената вредност, а потоа брзо спуштете ја од максималната брзина назад на почетната вредност за да ја добиете соодветната Напрегањето на смолкнување, неговата врска со брзината на смолкнување е прикажано на сл. 3. Кога масениот удел е помал од 2,5%, нагорната и надолната крива целосно се преклопуваат, но кога масениот удел е 3%, двете линии бр. подолго се преклопуваат, а надолната линија заостанува, што укажува на тиксотропија.

Временската зависност на напрегањето на смолкнување е позната како реолошка отпорност.Реолошката отпорност е карактеристично однесување на вискоеластични течности и течности со тиксотропни структури.Откриено е дека колку е поголемо y на истиот масен удел, толку побрзо r достигнува рамнотежа, а временската зависност е помала;при помала масена фракција (<2%), CCE не покажува реолошка отпорност.Кога масениот удел се зголемува на 2,5%, покажува силна временска зависност (сл. 4), а потребни се околу 10 минути за да се постигне рамнотежа, додека на 3,0%, времето на рамнотежа трае 50 минути.Добрата тиксотропија на системот придонесува за практична примена.

2.2.2 Ефектот на густината на полнежот:избрана е логаритамската форма на емпириската формула Спенсер-Дилон, во која вискозноста со нула пресек, b е константна при иста концентрација и различна температура, а се зголемува со зголемувањето на концентрацијата на иста температура.Според равенката на законот за моќност усвоена од Оноги во 1966 година, M е релативната молекуларна маса на полимерот, A и B се константи, а c е масениот удел (%).Сл.5 Трите криви имаат очигледни точки на флексија околу 0,6%, односно има критична масена фракција.Повеќе од 0,6%, вискозноста на нулта смолкнување брзо се зголемува со зголемувањето на концентрацијата C. Кривите на трите примероци со различна густина на полнеж се многу блиски.Спротивно на тоа, кога масениот удел е помеѓу 0,2% и 0,8%, вискозноста со нулта пресек на примерокот LR со најмала густина на полнеж е најголема, бидејќи асоцијацијата на водородната врска бара одреден контакт.Затоа, густината на полнежот е тесно поврзана со тоа дали макромолекулите можат да се распоредат на уреден и компактен начин;преку DSC тестирањето, откриено е дека LR има слаб врв на кристализација, што укажува на соодветна густина на полнеж, а вискозноста на нулта смолкнување е поголема при иста концентрација.Кога масениот удел е помал од 0,2%, LR е најмал, бидејќи во разреден раствор, макромолекулите со мала густина на полнеж имаат поголема веројатност да формираат ориентација на калем, така што вискозноста на нулта смолкнување е мала.Ова има добро водечко значење во однос на перформансите на згуснување.

2.2.3 pH ефект: Сл. 6 е резултатот измерен на различна pH вредност во опсег од 0,05% до 2,5% масена фракција.Има точка на флексија околу 0,45%, но трите кривини речиси се преклопуваат, што покажува дека pH нема очигледен ефект врз вискозноста на нулта смолкнување, што е сосема различно од чувствителноста на анјонскиот целулзен етер на pH.

3. Заклучок

Разредениот воден раствор KG-30M го проучува LLS, а добиената дистрибуција на хидродинамичкиот радиус е единечен врв.Од зависноста од аголот и односот Rg/Rb, може да се заклучи дека неговата форма е блиску до сферична, но не е доволно правилна.За CCE растворите со три густини на полнеж, вискозноста се зголемува со зголемувањето на концентрацијата, но ловниот број на Њутн n прво се намалува, потоа флуктуира, па дури и расте;pH има мало влијание врз вискозноста, а умерената густина на полнење може да добие поголем вискозитет.