Катион целлюлозын эфирийн уусмалын шинж чанар

Өндөр цэнэгийн нягтралтай катион целлюлозын эфирийн (KG-30M) өөр өөр рН-ийн шингэрүүлсэн уусмалын шинж чанарыг янз бүрийн өнцгөөр гидродинамик радиусаас (Rh), мөн эргэлтийн язгуур квадрат радиусаас эхлээд лазер тараагч багажаар судалсан. Rg Rh-ийн харьцаа нь түүний хэлбэр жигд бус боловч бөмбөрцөг хэлбэртэй ойрхон байгааг харуулж байна.Дараа нь реометрийн тусламжтайгаар өөр өөр цэнэгийн нягттай катион целлюлозын эфирийн гурван концентрацитай уусмалыг нарийвчлан судалж, реологийн шинж чанарт концентраци, рН-ийн утга, өөрийн цэнэгийн нягтын нөлөөллийг авч үзсэн.Концентраци нэмэгдэхийн хэрээр Ньютоны илтгэгч эхлээд буурч, дараа нь буурчээ.Хэлбэлзэл эсвэл бүр сэргэлт үүсдэг ба тиксотроп зан үйл 3% (массын фракц) тохиолддог.Дунд зэргийн цэнэгийн нягт нь тэг зүсэлттэй илүү өндөр зуурамтгай чанарыг олж авахад ашигтай бөгөөд рН нь зуурамтгай чанарт бага нөлөө үзүүлдэг.

Түлхүүр үгс:катион целлюлозын эфир;морфологи;огтлох зуурамтгай чанар тэг;реологи

Целлюлозын деривативууд ба тэдгээрийн өөрчлөгдсөн функциональ полимерүүд нь физиологийн болон ариун цэврийн бүтээгдэхүүнүүд, нефть химийн бүтээгдэхүүн, эм, хүнс, хувийн арчилгааны бүтээгдэхүүн, сав баглаа боодол зэрэг салбарт өргөн хэрэглэгддэг. Усанд уусдаг катион целлюлозын эфир (CCE) нь хүчтэй өтгөрүүлсэнтэй холбоотой юм. Энэ нь өдөр тутмын химийн бодис, ялангуяа шампуньд өргөн хэрэглэгддэг бөгөөд шампунь угаасны дараа үсний самналтыг сайжруулдаг.Үүний зэрэгцээ, сайн нийцтэй тул үүнийг хоёрыг нэг дор, бүгдийг нэг дор шампунь болгон ашиглаж болно.Энэ нь бас хэрэглэх боломж сайтай бөгөөд янз бүрийн улс орнуудын анхаарлыг татсан.Целлюлозын дериватив уусмалууд нь концентраци нэмэгдэхийн хэрээр Ньютоны шингэн, псевдопластик шингэн, тиксотроп шингэн, наалдамхай шингэн зэрэг шинж чанартай байдаг боловч усан уусмал дахь катион целлюлозын эфирийн морфологи, реологи, нөлөөлөх хүчин зүйлүүд цөөн байдаг. судалгааны тайлан.Энэхүү нийтлэл нь практикт ашиглах лавлагаа өгөхийн тулд дөрөвдөгч аммонийн өөрчлөгдсөн целлюлозын усан уусмалын реологийн төлөв байдалд анхаарлаа хандуулдаг.

1. Туршилтын хэсэг

1.1 Түүхий эд

Катион целлюлозын эфир (KG-30M, JR-30M, LR-30M);Японы Procter & Gamble компанийн Кобе R&D төвөөс нийлүүлсэн Canada Dow Chemical компанийн бүтээгдэхүүн Vario EL элементийн анализатороор (Германы Elemental компани) хэмжсэн дээжийн азотын агууламж тус бүр 2.7%, 1.8%, 1.0% байна (цэнэгийн нягт нь 1.9 Meq/g, 1.25 Meq/g, 0.7 Meq/g) бөгөөд Германы ALV-5000E лазер гэрлийг тараах багажаар (LLS) туршсан бөгөөд дундаж молекулын жин нь 1.64 орчим байна.×106 г / моль.

1.2 Уусмалыг бэлтгэх

Дээжийг шүүж, диализ, хөлдөөж хатаах замаар цэвэршүүлсэн.Гурван тоон дээжийг жинлэн авч, рН 4.00, 6.86, 9.18 стандарт буферийн уусмал нэмж шаардлагатай концентрацийг бэлтгэнэ.Дээж бүрэн ууссан эсэхийг баталгаажуулахын тулд туршилт хийхээс өмнө бүх дээжийн уусмалыг соронзон хутгагч дээр 48 цагийн турш байрлуулсан.

1.3 Гэрлийн тархалтын хэмжилт

Шингэрүүлсэн усан уусмал дахь дээжийн жингийн дундаж молекул жин, гидродинамик радиус ба эргэлтийн язгуур квадрат радиусыг хоёр дахь Вилли коэффициент ба өөр өнцгөөр хэмжихийн тулд LLS ашиглана уу, энэ катион целлюлозын эфир нь усан уусмалыг харьцаагаар нь .

1.4 Зуурамтгай чанарыг хэмжих ба реологийн судалгаа

Төвлөрсөн CCE уусмалыг Brookfield RVDV-III+ реометрээр судалж, дээжийн зуурамтгай чанар зэрэг реологийн шинж чанарт концентраци, цэнэгийн нягт болон рН-ийн үнэ цэнийн нөлөөллийг судалсан.Өндөр концентрацитай үед түүний тиксотропийг судлах шаардлагатай.

2. Үр дүн ба хэлэлцүүлэг

2.1 Гэрлийн тархалтын судалгаа

Тусгай молекулын бүтцээс шалтгаалан сайн уусгагч дотор ч гэсэн нэг молекул хэлбэрээр оршин тогтноход хэцүү байдаг, гэхдээ тодорхой тогтвортой мицелл, кластер эсвэл холбоо хэлбэрээр байдаг.

CCE-ийн шингэрүүлсэн усан уусмалыг (~o.1%) туйлшруулагч микроскопоор ажиглахад хар хөндлөн ортогональ талбайн дэвсгэр дор "од" тод толбо болон тод баар гарч ирэв.Энэ нь гэрлийн тархалт, өөр өөр рН ба өнцгийн динамик гидродинамик радиус, эргэлтийн язгуур дундаж квадрат радиус, Берри диаграммаас олж авсан Виллигийн хоёрдахь коэффициент зэргээр тодорхойлогддог.1. 10-5 концентрацитай үед олж авсан гидродинамик радиусын функцийн тархалтын график нь голчлон нэг оргил боловч тархалт маш өргөн (Зураг 1) нь системд молекулын түвшний холбоо, том агрегатууд байгааг харуулж байна. ;Өөрчлөлтүүд байгаа бөгөөд Rg/Rb утгууд нь 0.775 орчим байгаа нь уусмал дахь CCE-ийн хэлбэр нь бөмбөрцөг хэлбэртэй ойролцоо боловч хангалттай тогтмол биш байгааг харуулж байна.Rb ба Rg-д рН-ийн нөлөө тодорхойгүй байна.Буфер уусмал дахь эсрэг ион нь CCE-тэй харилцан үйлчилж, хажуугийн гинжин хэлхээний цэнэгийг хамгаалж, агшилтыг бий болгодог боловч ялгаа нь эсрэг ионы төрлөөс хамаарч өөр өөр байдаг.Цэнэглэгдсэн полимерүүдийн гэрлийн сарнилыг хэмжих нь алсын зайн хүчний харилцан үйлчлэл, гадны хөндлөнгийн оролцоонд өртөмтгий байдаг тул LLS шинж чанарыг тодорхойлоход тодорхой алдаа, хязгаарлалт байдаг.Массын хэсэг нь 0.02% -иас их байвал Rh тархалтын диаграммд ихэвчлэн салшгүй давхар оргилууд эсвэл бүр олон оргилууд байдаг.Концентраци нэмэгдэхийн хэрээр Rh мөн нэмэгдэж, илүү олон макромолекулууд холбоотой эсвэл бүр нэгтгэгддэг болохыг харуулж байна.Хэзээ Цао нар.карбоксиметил целлюлозын сополимер ба гадаргуугийн идэвхтэй макромеруудыг судлахдаа гэрлийн сарнилыг ашигласан ба салшгүй давхар оргилууд байсан бөгөөд тэдгээрийн нэг нь молекулын түвшинд мицелл үүсэхийг илэрхийлдэг 30 нм-ээс 100 нм-ийн хооронд байсан, нөгөө нь Rh оргил нь харьцангуй юм. том хэмжээтэй бөгөөд энэ нь дүүргэгч гэж тооцогддог бөгөөд энэ баримт бичигт тодорхойлсон үр дүнтэй төстэй юм.

2.2 Реологийн зан үйлийн судалгаа

2.2.1 Төвлөрлийн нөлөө:KG-30M уусмалын илэрхий зуурамтгай чанарыг янз бүрийн шилжилтийн хурдаар, мөн Оствальд-Девалегийн санал болгосон чадлын хуулийн тэгшитгэлийн логарифм хэлбэрийн дагуу массын фракц 0.7% -иас хэтрэхгүй байх үед хэмжинэ ба хэд хэдэн шулуун шугамууд. 0.99-ээс дээш шугаман корреляцийн коэффициенттэй.Мөн концентраци нэмэгдэхийн хэрээр Ньютоны илтгэгчийн n-ийн утга буурч (бүгд 1-ээс бага) псевдопластик шингэн илт харагдаж байна.Таслах хүчний нөлөөгөөр макромолекулын гинжин хэлхээ задарч, чиглүүлж эхэлдэг тул зуурамтгай чанар нь буурдаг.Массын фракц 0.7% -иас их байвал олж авсан шулуун шугамын шугаман корреляцийн коэффициент буурч (ойролцоогоор 0.98), n нь концентраци нэмэгдэх тусам хэлбэлзэж эсвэл бүр нэмэгдэж эхэлдэг;массын хэсэг нь 3% хүрэхэд (Зураг 2) хүснэгт Илэрхий зуурамтгай чанар нь эхлээд нэмэгдэж, дараа нь зүсэлтийн хурд нэмэгдэх тусам буурдаг.Энэ цуврал үзэгдлүүд нь бусад анион ба катион полимер уусмалуудын тайлангаас ялгаатай юм.n утга өснө, өөрөөр хэлбэл Ньютоны бус шинж чанар суларсан;Ньютоны шингэн нь наалдамхай шингэн бөгөөд шилжилтийн стрессийн нөлөөн дор молекул хоорондын гулсалт үүсдэг бөгөөд үүнийг сэргээх боломжгүй;Ньютоны бус шингэн нь нөхөн сэргээгдэх уян хэсэг, нөхөн сэргээгдэхгүй наалдамхай хэсгийг агуулдаг.Шилжилтийн стрессийн нөлөөгөөр молекулуудын хооронд эргэлт буцалтгүй гулсалт үүсч, үүнтэй зэрэгцэн макромолекулууд сунаж, зүсэлттэй хамт чиглэгддэг тул сэргээгдэх уян хатан хэсэг үүсдэг.Гадны хүчийг арилгахад макромолекулууд анхны буржгар хэлбэр рүү буцах хандлагатай байдаг тул n-ийн утга нэмэгддэг.Сүлжээний бүтцийг бүрдүүлэхийн тулд төвлөрөл нэмэгдсээр байна.Шилжилтийн ачаалал бага байх үед энэ нь устахгүй бөгөөд зөвхөн уян хатан хэв гажилт үүснэ.Энэ үед уян хатан чанар харьцангуй нэмэгдэж, зуурамтгай чанар нь суларч, n-ийн утга буурах болно;хэмжилтийн явцад зүсэлтийн ачаалал аажмаар нэмэгдэж байгаа тул n Утга нь хэлбэлздэг.Массын фракц 3% хүрэхэд илэрхий зуурамтгай чанар эхлээд нэмэгдэж, дараа нь буурдаг, учир нь жижиг зүсэлт нь макромолекулуудын мөргөлдөөнийг дэмжиж, том дүүргэгчийг үүсгэдэг тул зуурамтгай чанар нэмэгдэж, шилжилтийн стресс нь дүүргэгчийг тасалсаар байна., зуурамтгай чанар дахин буурах болно.

Тиксотропийн судалгаанд хүссэн y-д хүрэх хурдыг (r/min) тохируулж, тогтоосон утгад хүрэх хүртэл тогтмол давтамжтайгаар хурдыг нэмэгдүүлж, дараа нь харгалзах утгыг олж авахын тулд хамгийн дээд хурдаас анхны утга руу хурдан бууруулна. Шилжилтийн ачаалал, түүний шилжилтийн хурдтай хамаарлыг 3-р зурагт үзүүлэв. Массын хувь 2.5% -иас бага үед дээш чиглэсэн муруй ба доош муруй бүрэн давхцаж байгаа боловч массын хувь 3% байх үед хоёр шугам байхгүй байна. илүү урт давхцаж, доош чиглэсэн шугам нь тиксотропийг илтгэнэ.

Шилжилтийн стрессийн цаг хугацааны хамаарлыг реологийн эсэргүүцэл гэж нэрлэдэг.Реологийн эсэргүүцэл нь наалдамхай шингэн ба тиксотроп бүтэцтэй шингэний онцлог шинж юм.Энэ нь y их байх тусам ижил масстай байх тусам r тэнцвэрт байдалд хурдан хүрч, цаг хугацааны хамаарал бага байх болно;бага массын хувьд (<2%), CCE нь реологийн эсэргүүцэл үзүүлэхгүй.Массын фракц 2.5% болж өсөхөд энэ нь цаг хугацааны хүчтэй хамаарлыг харуулдаг (Зураг 4), тэнцвэрт байдалд хүрэхийн тулд ойролцоогоор 10 минут зарцуулдаг бол 3.0% -д тэнцвэрт байх хугацаа 50 минут болдог.Системийн сайн тиксотропи нь практик хэрэглээнд тустай.

2.2.2 Цэнэгийн нягтын нөлөө:Спенсер-Диллон эмпирик томьёоны логарифм хэлбэрийг сонгосон бөгөөд үүнд тэг зүсэлттэй зуурамтгай чанар, b нь ижил концентраци ба өөр температурт тогтмол байх ба ижил температурт концентраци нэмэгдэх тусам нэмэгддэг.Оногийн 1966 онд баталсан хүчний хуулийн тэгшитгэлийн дагуу М нь полимерийн харьцангуй молекул масс, А ба В нь тогтмол, в нь массын хэсэг (%) юм.Зураг.5 Гурван муруй нь 0.6% орчим илт гулзайлтын цэгтэй, өөрөөр хэлбэл чухал массын фракц байна.0.6% -иас дээш, тэг зүсэлтийн зуурамтгай чанар нь концентраци нэмэгдэх тусам хурдацтай нэмэгддэг C. Өөр өөр цэнэгийн нягттай гурван дээжийн муруй нь маш ойрхон байна.Үүний эсрэгээр, массын хэсэг нь 0.2% -аас 0.8% хооронд байх үед хамгийн бага цэнэгийн нягттай LR дээжийн тэг зүсэлттэй зуурамтгай чанар нь хамгийн их байдаг, учир нь устөрөгчийн холбоо нь тодорхой холбоо барихыг шаарддаг.Иймээс цэнэгийн нягт нь макромолекулуудыг эмх цэгцтэй, нягт байдлаар байрлуулж чадах эсэхтэй нягт холбоотой;DSC туршилтаар LR нь сул талстжилтын оргилтой байгаа нь тохиромжтой цэнэгийн нягтыг илтгэж, мөн ижил концентрацитай үед тэг зүсэлтийн зуурамтгай чанар өндөр байгааг олж тогтоосон.Массын хэсэг нь 0.2% -иас бага үед LR нь хамгийн бага байдаг, учир нь шингэрүүлсэн уусмалд цэнэгийн нягтрал багатай макромолекулууд ороомгийн чиг баримжаа үүсгэх магадлал өндөр байдаг тул тэг зүсэлтийн зуурамтгай чанар бага байдаг.Энэ нь өтгөрүүлэх гүйцэтгэлийн хувьд сайн чиглүүлэх ач холбогдолтой.

2.2.3 рН-ийн нөлөө: 6-р зураг нь 0.05% -аас 2.5% -ийн массын фракцын хүрээнд өөр өөр рН-д хэмжсэн үр дүн юм.Ойролцоогоор 0.45% гулзайлтын цэг байгаа боловч гурван муруй бараг давхцаж байгаа нь рН нь анионик целлюлозын эфирийн рН-д мэдрэмтгий байдлаас эрс ялгаатай, тэг зүсэлтийн зуурамтгай чанарт тодорхой нөлөө үзүүлэхгүйг харуулж байна.

3. Дүгнэлт

KG-30M шингэрүүлсэн усан уусмалыг LLS судалдаг бөгөөд олж авсан гидродинамик радиусын тархалт нь нэг оргил юм.Өнцгийн хамаарал ба Rg/Rb харьцаанаас үзэхэд түүний хэлбэр нь бөмбөрцөг хэлбэртэй ойрхон боловч хангалттай тогтмол биш гэж дүгнэж болно.Гурван цэнэгийн нягтралтай CCE уусмалуудын хувьд зуурамтгай чанар нь концентраци ихсэх тусам нэмэгддэг боловч Ньютоны агнуурын тоо n эхлээд буурч, дараа нь хэлбэлзэж, бүр өсдөг;рН нь зуурамтгай чанарт бага нөлөө үзүүлдэг бөгөөд дунд зэргийн цэнэгийн нягтрал нь илүү өндөр зуурамтгай чанарыг олж авах боломжтой.