İkame Maddelerinin ve Molekül Ağırlığının Noniyonik Selüloz Eterin Yüzey Özellikleri Üzerindeki Etkileri

Washburn'ün emprenye teorisine (Penetrasyon Teorisi) ve van Oss-Good-Chaudhury'nin kombinasyon teorisine (Birleştirme Teorisi) ve sütunlu fitil teknolojisi uygulamasına (Kolon Fitilleme Tekniği) göre, metil selüloz gibi birkaç iyonik olmayan selüloz eterler Yüzey özellikleri selüloz, hidroksipropil selüloz ve hidroksipropil metilselüloz test edilmiştir.Bu selüloz eterlerin farklı sübstitüentleri, sübstitüsyon dereceleri ve moleküler ağırlıkları nedeniyle yüzey enerjileri ve bileşenleri önemli ölçüde farklıdır.Veriler, iyonik olmayan selüloz eterin Lewis bazının Lewis asidinden daha büyük olduğunu ve yüzey serbest enerjisinin ana bileşeninin Lifshitz-van der Waals kuvveti olduğunu göstermektedir.Hidroksipropil ve bileşiminin yüzey enerjisi hidroksimetilden daha fazladır.Aynı ikame maddesi ve ikame derecesi öncülü altında, hidroksipropil selülozun yüzey serbest enerjisi moleküler ağırlık ile orantılıdır;hidroksipropil metilselülozun yüzey serbest enerjisi, ikame derecesi ile orantılı ve moleküler ağırlık ile ters orantılıdır.Deney ayrıca iyonik olmayan selüloz eterdeki ikame edici hidroksipropil ve hidroksipropilmetilin yüzey enerjisinin selülozun yüzey enerjisinden daha büyük göründüğünü buldu ve deney, test edilen selülozun ve bileşiminin yüzey enerjisinin veriler olduğunu kanıtladı. literatürle uyumludur.

Anahtar kelimeler: iyonik olmayan selüloz eterler;ikame ediciler ve ikame dereceleri;moleküler ağırlık;yüzey özellikleri;fitil teknolojisi

Selüloz eter, eter sübstitüentlerinin kimyasal yapısına göre anyonik, katyonik ve iyonik olmayan eterlere bölünebilen geniş bir selüloz türevleri kategorisidir.Selüloz eter ayrıca polimer kimyasında araştırılan ve üretilen en eski ürünlerden biridir.Şimdiye kadar selüloz eter tıp, hijyen, kozmetik ve gıda endüstrisinde yaygın olarak kullanılmaktadır.

Hidroksimetilselüloz, hidroksipropilselüloz ve hidroksipropilmetilselüloz gibi selüloz eterler endüstriyel olarak üretilmiş ve özelliklerinin birçoğu çalışılmış olmasına rağmen, bunların yüzey enerjisi, asit Alkali-reaktif özellikleri şimdiye kadar rapor edilmemiştir.Bu ürünlerin çoğu sıvı bir ortamda kullanıldığından ve yüzey özelliklerinin, özellikle asit-baz reaksiyon özelliklerinin kullanımlarını etkilemesi muhtemel olduğundan, bu ticari selüloz eterin yüzey kimyasal özelliklerinin incelenmesi ve anlaşılması çok gereklidir.

Selüloz türevlerinin numunelerinin hazırlama koşullarının değişmesiyle değiştirilmesinin çok kolay olduğu göz önüne alındığında, bu makale ticari ürünleri yüzey enerjilerini karakterize etmek için numune olarak kullanır ve buna dayanarak bu tür ürünlerin sübstitüentlerinin ve moleküler ağırlıklarının yüzey üzerindeki etkisi özellikleri incelenir.

1. Deneysel kısım

1.1 Hammaddeler

Deneyde kullanılan iyonik olmayan selüloz eter,KIMA KİMYA CO.,LTD,.Numuneler test edilmeden önce herhangi bir işleme tabi tutulmamıştır.

Selüloz türevlerinin selülozdan yapıldığı, iki yapının yakın olduğu ve selülozun yüzey özelliklerinin literatürde bildirildiği göz önüne alındığında, bu çalışmada standart numune olarak selüloz kullanılmıştır.Kullanılan selüloz örneğinin kod adı C8002 idi ve şu adresten satın alındı:KİMA, CN.Numune, test sırasında herhangi bir işleme tabi tutulmadı.

Deneyde kullanılan reaktifler şunlardır: etan, diiyodometan, deiyonize su, formamid, toluen, kloroform.Ticari olarak temin edilebilen su dışında tüm sıvılar analitik olarak saf ürünlerdi.

1.2 Deneysel yöntem

Bu deneyde kolon fitilleme tekniği benimsendi ve iç çapı 3 mm olan standart bir pipetin bir bölümü (yaklaşık 10 cm) kolon tüpü olarak kesildi.Kolon tüpüne her seferinde 200 mg toz numune koyun, ardından eşit hale getirmek için sallayın ve sıvının kendiliğinden adsorbe edilebilmesi için iç çapı yaklaşık 3 cm olan cam kabın tabanına dikey olarak yerleştirin.1 mL test edilecek sıvıyı tartın ve bir cam kaba koyun ve aynı anda daldırma süresi t ve daldırma mesafesi X'i kaydedin.Tüm deneyler oda sıcaklığında (25±1°C).Her veri, üç tekrarlı deneyin ortalamasıdır.

1.3 Deneysel verilerin hesaplanması

Toz malzemelerin yüzey enerjisini test etmek için kolon fitilleme tekniğinin uygulanmasının teorik temeli, Washburn emdirme denklemidir (Washburn penetrasyon denklemi).

1.3.1 Ölçülen numunenin kılcal etkin yarıçapı Reff'in belirlenmesi

Washburn daldırma formülünü uygularken, tam ıslanma elde etmenin koşulu cos=1'dir.Bu, tamamen ıslak bir duruma ulaşmak için bir katıya batırmak üzere bir sıvı seçildiğinde, Washburn daldırma formülünün özel bir durumuna göre daldırma mesafesini ve süresini test ederek ölçülen numunenin kılcal etkin yarıçapını Reff hesaplayabileceğimiz anlamına gelir.

1.3.2 Ölçülen numune için Lifshitz-van der Waals kuvvet hesaplaması

Van Oss-Chaudhury-Good'un birleştirme kurallarına göre, sıvılar ve katılar arasındaki reaksiyonlar arasındaki ilişki.

1.3.3 Ölçülen numunelerin Lewis asit-baz kuvvetinin hesaplanması

Genel olarak, katıların asit-baz özellikleri, su ve formamit emprenye edilmiş verilerden tahmin edilir.Ancak bu makalede, selülozu ölçmek için bu polar sıvı çiftini kullanırken bir sorun olmadığını, ancak selüloz eter testinde sorun olmadığını, çünkü su/formamidin selüloz eterdeki polar çözelti sisteminin daldırma yüksekliğinin çok düşük olduğunu bulduk. , zaman kaydını çok zorlaştırıyor.Bu nedenle, Chibowsk tarafından tanıtılan toluen/kloroform solüsyon sistemi seçilmiştir.Chibowski'ye göre, bir toluen/kloroform polar çözelti sistemi de bir seçenektir.Bunun nedeni, bu iki sıvının çok özel asitlik ve alkaliniteye sahip olmasıdır, örneğin, toluenin Lewis asitliği yoktur ve kloroformun Lewis alkalinitesi yoktur.Toluen/kloroform çözelti sistemi tarafından elde edilen verileri önerilen su/formamid polar çözelti sistemine yaklaştırmak için, selülozu aynı anda test etmek için bu iki polar sıvı sistemini kullanırız ve ardından karşılık gelen genleşme veya büzülme katsayılarını elde ederiz. uygulamadan önce Selüloz eterin toluen/kloroform ile emprenye edilmesiyle elde edilen veriler, su/formamid sistemi için elde edilen sonuçlara yakındır.Selüloz eterleri selülozdan türetildiği ve ikisi arasında çok benzer bir yapı olduğu için bu tahmin yöntemi geçerli olabilir.

1.3.4 Toplam yüzey serbest enerjisinin hesaplanması

2. Sonuçlar ve Tartışma

2.1 Selüloz standardı

Selüloz standart numuneleri üzerindeki test sonuçlarımız, bu verilerin literatürde bildirilenlerle iyi bir uyum içinde olduğunu bulduğundan, selüloz eterleri üzerindeki test sonuçlarının da dikkate alınması gerektiğine inanmak mantıklıdır.

2.2 Test sonuçları ve selüloz eter tartışması

Selüloz eter testi sırasında, su ve formamidin çok düşük daldırma yüksekliği nedeniyle daldırma mesafesini ve süresini kaydetmek çok zordur.Bu nedenle, bu makale alternatif bir çözüm olarak toluen/kloroform çözelti sistemini seçer ve selüloz üzerinde su/formamid ve toluen/kloroform test sonuçlarına ve iki çözelti sistemi arasındaki orantısal ilişkiye dayalı olarak selüloz eterin Lewis asitliğini tahmin eder.ve alkali güç.

Selüloz standart bir numune olarak alındığında, selüloz eterlerin bir dizi asit-baz özellikleri verilmiştir.Selüloz eterin toluen/kloroform ile emprenye edilmesinin sonucu doğrudan test edildiğinden inandırıcıdır.

Bu, sübstitüentlerin tipinin ve moleküler ağırlığının selüloz eterin asit-baz özelliklerini ve iki sübstitüent, hidroksipropil ve hidroksipropilmetil arasındaki ilişkiyi, selüloz eterin asit-baz özellikleri ve tamamen zıt moleküler ağırlık üzerinde etkilediği anlamına gelir.Ancak bu, milletvekillerinin karışık ikame ediciler olması gerçeğiyle de ilgili olabilir.

MO43 ve K8913'ün ikame edicileri farklı olduğundan ve aynı moleküler ağırlığa sahip olduğundan, örneğin birincisinin ikame edicisi hidroksimetil ve ikincisinin ikame edicisi hidroksipropildir, ancak her ikisinin moleküler ağırlığı 100.000'dir, dolayısıyla bu aynı zamanda şu anlama gelir: aynı moleküler ağırlığa sahip öncül Bu koşullar altında, hidroksimetil grubunun S+ ve S-'si hidroksipropil grubundan daha küçük olabilir.Ancak ikame derecesi de mümkündür çünkü K8913'ün ikame derecesi yaklaşık 3.00 iken MO43'ünki sadece 1.90'dır.

K8913 ve K9113'ün sübstitüsyon derecesi ve sübstitüentleri aynı, ancak sadece molekül ağırlıkları farklı olduğundan, ikisi arasındaki karşılaştırma, hidroksipropil selülozun S+'sının molekül ağırlığının artmasıyla azaldığını, ancak S-'nin arttığını gösterir..

Tüm selüloz eterlerin ve bileşenlerinin yüzey enerjisinin test sonuçlarının özetinden, ister selüloz ister selüloz eter olsun, yüzey enerjilerinin ana bileşeninin Lifshitz-van der Waals kuvveti olduğu görülebilir. yaklaşık %98~%99.Ayrıca, bu iyonik olmayan selüloz eterlerin (MO43 hariç) Lifshitz-van der Waals kuvvetleri de çoğunlukla selülozunkinden daha büyüktür; bu, selülozun eterleştirme işleminin aynı zamanda Lifshitz-van der Waals kuvvetlerini artırma işlemi olduğunu gösterir.Ve bu artışlar selüloz eterin yüzey enerjisinin selülozunkinden daha büyük olmasına yol açar.Bu fenomen çok ilginçtir, çünkü bu selüloz eterler yüzey aktif maddelerin üretiminde yaygın olarak kullanılmaktadır.Ancak veriler dikkate değerdir, yalnızca bu deneyde test edilen referans standart numuneye ilişkin verilerin literatürde bildirilen değerle son derece tutarlı olması değil, referans standart numuneye ilişkin verilerin literatürde bildirilen değerle son derece tutarlı olması nedeniyle, örnek: tüm bu selüloz Eterlerin SAB'si, selülozunkinden önemli ölçüde daha küçüktür ve bunun nedeni, onların çok büyük Lewis bazlarıdır.Aynı ikame maddesi ve ikame derecesi öncülü altında, hidroksipropil selülozun yüzey serbest enerjisi moleküler ağırlık ile orantılıdır;hidroksipropil metilselülozun yüzey serbest enerjisi, ikame derecesi ile orantılı ve moleküler ağırlık ile ters orantılıdır.

Ek olarak, selüloz eterler selülozdan daha büyük SLW'ye sahip olduklarından, ancak dağılabilirliklerinin selülozdan daha iyi olduğunu zaten biliyoruz, bu nedenle SLW'nin iyonik olmayan selüloz eterleri oluşturan ana bileşeninin London kuvveti olması gerektiği ön kabul edilebilir.

3. Sonuç

Çalışmalar, ikame tipinin, ikame derecesinin ve moleküler ağırlığın, iyonik olmayan selüloz eterin yüzey enerjisi ve bileşimi üzerinde büyük bir etkiye sahip olduğunu göstermiştir.Ve bu etki şu düzenliliğe sahip gibi görünüyor:

(1) İyonik olmayan selüloz eterin S+'sı, S-'den küçüktür.

(2) İyonik olmayan selüloz eterin yüzey enerjisine Lifshitz-van der Waals kuvveti hakimdir.

(3) Moleküler ağırlık ve sübstitüentler, iyonik olmayan selüloz eterlerin yüzey enerjisi üzerinde bir etkiye sahiptir, ancak esas olarak sübstitüentlerin tipine bağlıdır.

(4) Aynı ikame maddesi ve ikame derecesi öncülü altında, hidroksipropil selülozun yüzey serbest enerjisi moleküler ağırlık ile orantılıdır;hidroksipropil metilselülozun yüzey serbest enerjisi, ikame derecesi ile orantılı ve moleküler ağırlık ile ters orantılıdır.

(5) Selülozun eterleştirme işlemi, Lifshitz-van der Waals kuvvetinin arttığı bir işlem olup, aynı zamanda Lewis asiditesinin azaldığı ve Lewis alkaliliğinin arttığı bir işlemdir.