Хусусиятҳои маҳлули катионии целлюлоза эфир

Хусусиятҳои маҳлули маҳлули зичии баланди эфири целлюлозаи катионӣ (КГ-30М) дар қимматҳои гуногуни рН бо асбоби парокандакунии лазерӣ аз радиуси гидродинамикӣ (Rh) дар кунҷҳои гуногун ва радиуси миёнаи решаи квадратии гардиш омӯхта шуданд. Rg Таносуби Rh аз он бармеояд, ки шакли он номунтазам, вале ба курашакл наздик аст.Баъд бо ёрии реометр се махлули концентрат-шудаи эфирхои катионхои целлюлозаи зичии зарядашон гуногун муфассал омухта, таъсири концентрация, арзиши рН ва зичии заряди худи он ба хосиятхои реологии он мухокима карда шуд.Баробари зиёд шудани консентратсия нишондиҳандаи Нютон аввал кам шуд ва баъд кам шуд.Тағйирёбӣ ё ҳатто бозгашт ба амал меояд ва рафтори тиксотропӣ дар 3% (қиссаи масса) ба амал меояд.Зичии мӯътадили заряд барои ба даст овардани часпакии баландтари сифрӣ муфид аст ва рН ба часпакии он чандон таъсир намерасонад.

Калимаҳои калидӣ:эфири целлюлозаи катионй;морфология;часпакии сифрӣ;реология

Ҳосилаҳои селлюлоза ва полимерҳои функсионалии тағирёфтаи онҳо дар соҳаҳои маҳсулоти физиологӣ ва санитарӣ, нефту кимиё, дору, хӯрокворӣ, маҳсулоти нигоҳубини шахсӣ, бастабандӣ ва ғайра васеъ истифода мешаванд. қобилияти, он аст, ба таври васеъ дар кимиёвӣ ҳаррӯза истифода бурда мешавад, махсусан шампунҳо, ва метавонад шонашавии мӯй пас аз шампун беҳтар.Дар айни замон, аз сабаби мутобиқати хуб, онро метавон дар шампунҳои ду дар як ва ҳама дар як истифода бурд.Он инчунин дурнамои хуби татбиқ дорад ва таваҷҷӯҳи кишварҳои гуногунро ҷалб кардааст.Дар адабиёт гузориш дода шудааст, ки маҳлулҳои ҳосилшудаи селлюлоза бо афзоиши консентратсияи моеъи Нютонӣ, моеъи псевдопластикӣ, моеъи тиксотропӣ ва вискоэластикӣ рафтор мекунанд, аммо морфология, реология ва омилҳои таъсирбахши эфири катионӣ дар маҳлули обӣ каманд. гузоришҳои тадқиқотӣ.Ин мақола ба рафтори реологии маҳлули обии селлюлозаи чорумдори аммоний, бо мақсади пешниҳод кардани маълумотнома барои татбиқи амалӣ тамаркуз мекунад.

1. Қисми таҷрибавӣ

1.1 Ашьёи хом

Эфири катионии целлюлоза (КГ-30М, ЖР-30М, ЛР-30М);Маҳсулоти ширкати Dow Chemical Canada, ки аз ҷониби Procter & Gamble Company Kobe R&D Center дар Ҷопон пешниҳод шудааст, аз ҷониби Vario EL элементалӣ (Ширкати Elemental Олмон) чен карда шудааст, намуна Миқдори нитроген мутаносибан 2,7%, 1,8%, 1,0% (зичии заряд аст) мутаносибан 1,9 Meq/g, 1,25 Meq/g, 0,7 Meq/g) аст ва он аз ҷониби Олмон ALV-5000E асбоби нури лазерии Scattering (LLS) санҷида шудааст, ки вазни миёнаи молекулавии вазни он тақрибан 1,64 аст.×106 г/моль.

1.2 Тайёр кардани маҳлул

Намуна бо роҳи филтратсия, диализ ва яхкунӣ-хушккунӣ тоза карда шуд.Як қатор се намунаи миқдорӣ мутаносибан баркашед ва маҳлули стандартии буфериро бо pH 4,00, 6,86, 9,18 илова кунед, то консентратсияи лозимиро омода созед.Барои он, ки намунаҳо пурра гудохта шаванд, ҳама маҳлулҳои намунавӣ пеш аз санҷиш 48 соат дар як омехтаи магнитӣ ҷойгир карда шуданд.

1.3 Андозагирии паҳншавии нур

LLS-ро барои чен кардани вазни миёнаи молекулавии намуна дар маҳлули обии моеъ истифода баред, радиуси гидродинамикӣ ва радиуси миёнаи квадратии гардиш ҳангоми коэффисиенти дуюми Вилли ва кунҷҳои гуногун), ва хулоса кунед, ки ин эфири катионии селлюлоза дар маҳлули обӣ аз рӯи ҳолати таносуби он.

1.4 Андозагирии часпак ва таҳқиқоти реологӣ

Маҳлули консентратсияи CCE тавассути реометри Brookfield RVDV-III+ омӯхта шуд ва таъсири консентратсия, зичии заряд ва арзиши рН ба хосиятҳои реологӣ ба монанди часпакии намуна таҳқиқ карда шуд.Дар консентратсияи баландтар тиксотропии онро тафтиш кардан лозим аст.

2. Натиҷаҳо ва муҳокима

2.1 Тадқиқот оид ба паҳншавии нур

Аз сабаби сохтори махсуси молекулавии худ, дар шакли як молекулаи ягона ҳатто дар як ҳалкунандаи хуб вуҷуд доштан душвор аст, аммо дар шакли мицеллаҳо, кластерҳо ё ассотсиатсияҳои муайяни устувор.

Вакте ки махлули обии махлулшуда (~о.1%) бо микроскопи поляризатсия мушохида карда шуд, дар заминаи майдони салиб-ортогоналии сиёх догхои дурахшони «ситора» ва бархои дурахшон пайдо шуданд.Он минбаъд бо паҳншавии нур, радиуси гидродинамикии динамикӣ дар рН ва кунҷҳои гуногун тавсиф мешавад, радиуси миёнаи квадратии гардиш ва коэффисиенти дуюми Вилли, ки аз диаграммаи Берри гирифта шудааст, дар ҷадвал оварда шудаанд.1. Графики тақсимоти функсияи радиуси гидродинамикӣ, ки дар консентратсияи 10-5 ба даст омадааст, асосан як қуллаи ягона аст, аммо тақсимот хеле васеъ аст (расми 1), ки аз он шаҳодат медиҳад, ки дар система ассотсиатсияҳои сатҳи молекулавӣ ва агрегатҳои калон мавҷуданд. ;Тағирот вуҷуд доранд ва арзишҳои Rg/Rb ҳама тақрибан 0,775 мебошанд, ки ин нишон медиҳад, ки шакли CCE дар маҳлул ба сферикӣ наздик аст, аммо ба қадри кофӣ мунтазам нест.Таъсири рН ба Rb ва Rg равшан нест.Антиион дар маҳлули буферӣ бо CCE ҳамкорӣ мекунад, то зарядро дар занҷири паҳлӯи худ муҳофизат кунад ва онро коҳиш диҳад, аммо фарқият бо навъи контрион фарқ мекунад.Андозаи парокандагии нури полимерҳои заряднок ба таъсири мутақобилаи қувваҳои дурдаст ва дахолати беруна осебпазир аст, аз ин рӯ дар тавсифи LLS хатогиҳо ва маҳдудиятҳои муайян мавҷуданд.Вақте ки фраксияи масса аз 0,02% зиёдтар аст, дар диаграммаи тақсимоти Rh асосан қуллаҳои дукаратаи ҷудонашаванда ё ҳатто қуллаҳои сершумор мавҷуданд.Бо афзоиши консентратсияи Rh низ зиёд мешавад, ки нишон медиҳад, ки макромолекулаҳои бештар алоқаманд ё ҳатто ҷамъ шудаанд.Вакте ки Cao ва дигарон.барои омӯзиши сополимери селлюлозаи карбоксиметил ва макромерҳои сатҳи фаъол аз паҳншавии рӯшноӣ истифода бурд, инчунин қуллаҳои дугонаи ҷудонашаванда мавҷуданд, ки яке аз онҳо аз 30 нм то 100 нм буд, ки ташаккули мицеллаҳоро дар сатҳи молекулавӣ ифода мекунад ва дигаре Қуллаи Rh нисбатан аст. калон аст, ки он агрегат ба хисоб меравад, ки ба натичахои дар ин ко-газ муайяншуда монанд аст.

2.2 Тадқиқот оид ба рафтори реологӣ

2.2.1 Таъсири консентратсияи:Часпакии зоҳирии маҳлулҳои КГ-30М-ро бо консентратсияи гуногун дар суръати ҳаракати гуногун ва мувофиқи шакли логарифмикии муодилаи қонуни қудрати пешниҳодкардаи Оствальд-Девале чен кунед, вақте ки фраксияи масса аз 0,7% зиёд нест ва як қатор хатҳои рост. ки коэффициентхои корреляционии хаттй аз 0,99 зиёд ба даст оварда шудаанд.Ва баробари зиёд шудани консентратсия, арзиши экспоненти Нютон n кам мешавад (ҳама камтар аз 1), моеъи псевдопластикии равшанро нишон медиҳад.Тавассути қувваи буриш занҷирҳои макромолекулаҳо кушода ва ориентация мешаванд, бинобар ин часпакӣ кам мешавад.Њангоми аз 0,7% зиёд будани њиссаи масса коэффисиенти коррелятсияи хаттии хати рости гирифташуда кам мешавад (таќрибан 0,98) ва n бо афзоиши консентратсия ба таѓйир ё њатто боло меравад;вакте ки фраксияи масса ба 3% мерасад (расми 2), чадвали часпакии намоён аввал бо афзоиши суръати буриш зиёд мешавад ва баъд кам мешавад.Ин силсилаи падидаҳо аз гузоришҳои дигар маҳлулҳои полимерҳои анионӣ ва катионӣ фарқ мекунанд.Қимати n баланд мешавад, яъне моликияти ғайринютонӣ заиф мешавад;Моеъи Нютонӣ моеъи часпак буда, лағзиши байнимолекулаҳо дар зери таъсири фишори буриш ба амал меояд ва онро барқарор кардан мумкин нест;Моеъи ғайринютонӣ дорои қисми чандирии барқароршаванда ва қисми часпаки барқарорнашаванда мебошад.Дар зери таъсири фишори буриш лағзиши бебозгашт байни молекулаҳо ба амал меояд ва дар айни замон азбаски макромолекулаҳо бо буриш дароз карда шудаанд ва ориентация мешаванд, қисми чандири барқароршаванда ба вуҷуд меояд.Вақте ки қувваи беруна хориҷ карда мешавад, макромолекулаҳо майл ба шакли ҷингилашудаи аввала бармегарданд, аз ин рӯ арзиши n боло меравад.Тамаркуз барои ташаккули сохтори шабака афзоиш меёбад.Вақте ки фишори қаҳва хурд аст, он нобуд намешавад ва танҳо деформатсияи чандирӣ ба амал меояд.Дар ин ваќт чандирии нисбатан зиёд шуда, часпак суст шуда, ќимати n кам мешавад;дар ҳоле ки фишори буриш дар ҷараёни андозагирӣ тадриҷан зиёд мешавад, бинобар ин n Қимат тағйир меёбад.Вақте ки фраксияи масса ба 3% мерасад, часпакии зоҳирӣ аввал зиёд мешавад ва баъд кам мешавад, зеро буриши хурд ба бархӯрди макромолекулаҳо барои ба вуҷуд омадани агрегатҳои калон мусоидат мекунад, аз ин рӯ часпакӣ баланд мешавад ва фишори ҷараёнӣ шикастани агрегатҳоро идома медиҳад., часпаки боз кам мешавад.

Ҳангоми таҳқиқи тиксотропия суръатро (р/дақ) барои расидан ба y дилхоҳ муқаррар кунед, суръатро бо фосилаҳои муқаррарӣ то ба қимати муқарраршуда расидан зиёд кунед ва сипас аз суръати максималӣ ба қимати аввала баргардед, то суръати мувофиқро ба даст оред. Стресси ҷараён, муносибати он бо суръати ҳаракат дар расми 3 нишон дода шудааст. Вақте ки фраксияи масса камтар аз 2,5% аст, каҷи боло ва каҷи поён комилан ба ҳам мепайвандад, аммо вақте ки фраксияи масса 3% аст, ду хати нест. ба хамдигар дарозтар меафтад ва хатти поён аз акиб мемонад, ки ин тиксотропияро нишон медихад.

Вобастагии вақт аз фишори ҷараён ҳамчун муқовимати реологӣ маълум аст.Муқовимати реологӣ рафтори хоси моеъҳои часпак ва моеъҳои дорои сохторҳои тиксотропӣ мебошад.Муайян карда мешавад, ки y дар як ҳиссаи масса бузургтар бошад, r ба мувозинат ҳамон қадар тезтар мерасад ва вобастагии вақт хурдтар аст;дар фраксияи камтари масса (<2%), CCE муқовимати реологиро нишон намедиҳад.Вақте ки фраксияи масса то 2,5% зиёд мешавад, он вобастагии сахти вақтро нишон медиҳад (расми 4) ва барои расидан ба мувозинат тақрибан 10 дақиқа вақт лозим аст, дар ҳоле ки дар 3,0% вақти мувозинат 50 дақиқа мегирад.Тиксотропияи хуби система барои татбиқи амалӣ мусоидат мекунад.

2.2.2 Таъсири зичии заряд:шакли логарифмикии формулаи эмпирикии Спенсер-Диллон интихоб карда мешавад, ки дар он часпакии сифри буриш, b дар як консентратсия ва харорати гуногун доимист ва бо афзоиши консентрат дар як харорат зиёд мешавад.Мувофики муодилаи конуни кувва, ки онро Оноги соли 1966 кабул кардааст, М массаи нисбии молекулавии полимер, А ва В доимист ва в хиссаи масса (%) мебошад.анҷир.5 Се каҷ дар атрофи 0,6% нуқтаҳои равшани гардиш доранд, яъне фраксияи массаи интиқодӣ мавҷуд аст.Зиёда аз 0,6%, часпакии сифрӣ бо афзоиши консентратсияи C. Каҷҳои се намуна бо зичии зарядҳои гуногун хеле наздиканд.Баръакси ин, вақте ки фраксияи масса аз 0,2% то 0,8% аст, часпакии сифр-буридани намунаи LR бо зичии камтарин заряд калонтарин аст, зеро иттиҳодияи пайванди гидроген тамоси муайянро талаб мекунад.Аз ин рӯ, зичии заряд ба он вобаста аст, ки оё макромолекулаҳо ба тартиб ва паймон ҷойгир карда мешаванд;тавассути санҷиши DSC маълум шуд, ки LR қуллаи кристаллизатсияи заиф дорад, ки зичии муносиби зарядро нишон медиҳад ва часпакии сифрӣ дар ҳамон консентрат баландтар аст.Вақте ки фраксияи масса аз 0,2% камтар аст, LR хурдтарин аст, зеро дар маҳлули моеъ макромолекулаҳое, ки зичии заряди паст доранд, эҳтимоли ориентацияи гардишро ташкил медиҳанд, бинобар ин часпакии сифрӣ паст аст.Ин дар робита ба иҷрои ғафсшавӣ аҳамияти хуби роҳнамоӣ дорад.

2.2.3 Таъсири рН: Расми 6 натиҷаест, ки дар рН-и гуногун дар доираи аз 0,05% то 2,5% фраксияи масса чен карда шудааст.Нуқтаи гардиш тақрибан 0,45% мавҷуд аст, аммо се каҷ тақрибан ба ҳам мепайвандад, ки ин нишон медиҳад, ки рН ба часпакии сифрӣ таъсири возеҳ надорад, ки аз ҳассосияти эфири целлюлозаи анионӣ ба рН комилан фарқ мекунад.

3. Хулоса

Маҳлули обии моеъшудаи KG-30M аз ҷониби LLS омӯхта мешавад ва тақсимоти радиуси гидродинамикии ба даст овардашуда як қуллаи ягона аст.Аз вобастагии кунҷ ва таносуби Rg/Rb метавон хулоса кард, ки шакли он ба куракӣ наздик аст, аммо ба қадри кофӣ мунтазам нест.Барои маҳлулҳои CCE, ки се зичии заряд доранд, часпакӣ бо афзоиши консентратсия зиёд мешавад, аммо рақами шикори Нютон n аввал кам мешавад, баъд тағйир меёбад ва ҳатто баланд мешавад;РН ба часпак таъсири кам дорад ва зичии мӯътадили заряд метавонад часпакии баландтар ба даст орад.