সেলুলোজ ইথার দ্রবণের বৈশিষ্ট্য এবং একে প্রভাবিতকারী উপাদানগুলো কী কী?

সেলুলোজ ইথার দ্রবণের সবচেয়ে গুরুত্বপূর্ণ বৈশিষ্ট্য হলো এর প্রবাহগত বৈশিষ্ট্য। অনেক সেলুলোজ ইথারের বিশেষ প্রবাহগত বৈশিষ্ট্যের কারণে বিভিন্ন ক্ষেত্রে এদের ব্যাপক ব্যবহার রয়েছে, এবং প্রবাহগত বৈশিষ্ট্য নিয়ে গবেষণা নতুন প্রয়োগক্ষেত্রের বিকাশে বা কিছু প্রয়োগক্ষেত্রের উন্নতিতে সহায়ক। সাংহাই জিয়াও টং বিশ্ববিদ্যালয়ের লি জিং সেলুলোজ ইথারের প্রবাহগত বৈশিষ্ট্যের উপর একটি পদ্ধতিগত গবেষণা পরিচালনা করেছেন।কার্বোক্সিমিথাইলসেলুলোজ (সিএমসি)এর মধ্যে সিএমসি-এর আণবিক গঠনগত পরামিতি (আণবিক ওজন এবং প্রতিস্থাপনের মাত্রা), ঘনত্ব, পিএইচ এবং আয়নিক শক্তির প্রভাব অন্তর্ভুক্ত। গবেষণার ফলাফল থেকে দেখা যায় যে, দ্রবণের শূন্য-শিয়ার সান্দ্রতা আণবিক ওজন এবং প্রতিস্থাপনের মাত্রা বৃদ্ধির সাথে সাথে বৃদ্ধি পায়। আণবিক ওজন বৃদ্ধি মানে আণবিক শৃঙ্খলের বৃদ্ধি, এবং অণুগুলোর মধ্যে সহজ জটবদ্ধতা দ্রবণের সান্দ্রতা বাড়িয়ে দেয়; উচ্চ প্রতিস্থাপনের মাত্রা দ্রবণে অণুগুলোকে আরও বেশি প্রসারিত করে। এই অবস্থায়, হাইড্রোডাইনামিক আয়তন তুলনামূলকভাবে বড় হয় এবং সান্দ্রতা বেড়ে যায়। সিএমসি-এর জলীয় দ্রবণের সান্দ্রতা ঘনত্ব বৃদ্ধির সাথে সাথে বৃদ্ধি পায়, যার মধ্যে ভিসকোইলাস্টিসিটি বা সান্দ্র স্থিতিস্থাপকতা রয়েছে। পিএইচ মানের সাথে দ্রবণের সান্দ্রতা হ্রাস পায়, এবং যখন এটি একটি নির্দিষ্ট মানের চেয়ে কম হয়, তখন সান্দ্রতা সামান্য বৃদ্ধি পায় এবং অবশেষে মুক্ত অ্যাসিড তৈরি হয়ে অধঃক্ষেপিত হয়। সিএমসি একটি পলিঅ্যানায়নিক পলিমার, যখন একযোজী লবণ আয়ন Na+, K+ যোগ করা হয়, তখন সান্দ্রতা সেই অনুযায়ী হ্রাস পায়। দ্বিযোজী ক্যাটায়ন Caz+ যোগ করলে দ্রবণের সান্দ্রতা প্রথমে হ্রাস পায় এবং তারপর বৃদ্ধি পায়। যখন Ca2+ এর ঘনত্ব স্টোইকিওমেট্রিক বিন্দুর চেয়ে বেশি হয়, তখন CMC অণুগুলি Ca2+ এর সাথে মিথস্ক্রিয়া করে এবং দ্রবণে একটি সুপারস্ট্রাকচার তৈরি হয়। চীনের নর্থ ইউনিভার্সিটির লিয়াং ইয়াকিন প্রমুখ পরিবর্তিত হাইড্রোক্সিইথাইল সেলুলোজ (CHEC)-এর পাতলা এবং ঘন দ্রবণের রিওলজিক্যাল বৈশিষ্ট্যের উপর বিশেষ গবেষণা করার জন্য ভিসকোমিটার পদ্ধতি এবং ঘূর্ণন ভিসকোমিটার পদ্ধতি ব্যবহার করেছেন। গবেষণার ফলাফলে দেখা গেছে যে: (1) ক্যাটায়নিক হাইড্রোক্সিইথাইল সেলুলোজ বিশুদ্ধ জলে সাধারণ পলিইলেক্ট্রোলাইটের সান্দ্রতার আচরণ দেখায় এবং ঘনত্ব বৃদ্ধির সাথে সাথে হ্রাসকৃত সান্দ্রতা বৃদ্ধি পায়। উচ্চ প্রতিস্থাপন মাত্রার ক্যাটায়নিক হাইড্রোক্সিইথাইল সেলুলোজের অভ্যন্তরীণ সান্দ্রতা নিম্ন প্রতিস্থাপন মাত্রার ক্যাটায়নিক হাইড্রোক্সিইথাইল সেলুলোজের চেয়ে বেশি। (2) ক্যাটায়নিক হাইড্রোক্সিইথাইল সেলুলোজের দ্রবণ নন-নিউটনীয় তরলের বৈশিষ্ট্য এবং শিয়ার থিনিং বৈশিষ্ট্য প্রদর্শন করে: দ্রবণের ভর ঘনত্ব বাড়ার সাথে সাথে এর আপাত সান্দ্রতা বৃদ্ধি পায়; একটি নির্দিষ্ট ঘনত্বের লবণ দ্রবণে, যোগ করা লবণের ঘনত্ব বৃদ্ধির সাথে সাথে CHEC-এর আপাত সান্দ্রতা হ্রাস পায়। একই শিয়ার রেটে, CaCl2 দ্রবণ সিস্টেমে CHEC-এর আপাত সান্দ্রতা NaCl দ্রবণ সিস্টেমে CHEC-এর আপাত সান্দ্রতার চেয়ে উল্লেখযোগ্যভাবে বেশি।

গবেষণার ক্রমাগত গভীরতা এবং প্রয়োগক্ষেত্রের ক্রমাগত সম্প্রসারণের সাথে সাথে, বিভিন্ন সেলুলোজ ইথার দ্বারা গঠিত মিশ্র সিস্টেম দ্রবণের বৈশিষ্ট্যগুলোও মানুষের মনোযোগ আকর্ষণ করেছে। উদাহরণস্বরূপ, সোডিয়াম কার্বোক্সিমিথাইল সেলুলোজ (NACMC) এবং হাইড্রোক্সিইথাইল সেলুলোজ (HEC) তেলক্ষেত্রে তেল অপসারণকারী এজেন্ট হিসেবে ব্যবহৃত হয়, যেগুলোর শক্তিশালী শিয়ার প্রতিরোধ ক্ষমতা, প্রচুর কাঁচামাল এবং কম পরিবেশ দূষণের মতো সুবিধা রয়েছে, কিন্তু এগুলো এককভাবে ব্যবহারের ফলাফল আদর্শ নয়। যদিও প্রথমটির সান্দ্রতা ভালো, এটি জলাধারের তাপমাত্রা এবং লবণাক্ততা দ্বারা সহজেই প্রভাবিত হয়; যদিও দ্বিতীয়টির তাপমাত্রা এবং লবণ প্রতিরোধ ক্ষমতা ভালো, এর ঘন করার ক্ষমতা দুর্বল এবং এর মাত্রা তুলনামূলকভাবে বেশি। গবেষকরা দুটি দ্রবণ মিশ্রিত করে দেখেছেন যে যৌগিক দ্রবণের সান্দ্রতা বৃদ্ধি পেয়েছে, তাপমাত্রা প্রতিরোধ ক্ষমতা এবং লবণ প্রতিরোধ ক্ষমতা একটি নির্দিষ্ট পরিমাণে উন্নত হয়েছে এবং প্রয়োগের কার্যকারিতা বৃদ্ধি পেয়েছে। ভেরিকা সোভিলজ এবং তার সহযোগীরা একটি ঘূর্ণনশীল ভিসকোমিটারের সাহায্যে HPMC ও NACMC এবং অ্যানায়নিক সারফ্যাক্ট্যান্ট দ্বারা গঠিত মিশ্র সিস্টেমের দ্রবণের রিওলজিক্যাল আচরণ অধ্যয়ন করেছেন। সিস্টেমের রিওলজিক্যাল আচরণ HPMC-NACMC, HPMC-SDS এবং NACMC-(HPMC-SDS)-এর উপর নির্ভর করে, যার মধ্যে বিভিন্ন প্রভাব দেখা যায়।

সেলুলোজ ইথার দ্রবণের রিওলজিক্যাল বৈশিষ্ট্য বিভিন্ন কারণ, যেমন—সংযোজক পদার্থ, বাহ্যিক যান্ত্রিক বল এবং তাপমাত্রা দ্বারাও প্রভাবিত হয়। তোমোয়াকি হিনো ও তাঁর সহকর্মীরা হাইড্রোক্সিপ্রোপাইল মিথাইলসেলুলোজের (HPMC) রিওলজিক্যাল বৈশিষ্ট্যের উপর নিকোটিন সংযোজনের প্রভাব নিয়ে গবেষণা করেছেন। ২৫° সেলসিয়াস তাপমাত্রায় এবং ৩%-এর কম ঘনত্বে, HPMC নিউটনীয় তরলের মতো আচরণ প্রদর্শন করে। নিকোটিন যোগ করার পর এর সান্দ্রতা বৃদ্ধি পায়, যা নির্দেশ করে যে নিকোটিন সেলুলোজের জটবদ্ধতা বাড়িয়ে দেয়।এইচপিএমসিঅণুসমূহ। এখানে নিকোটিন একটি সল্টিং এফেক্ট প্রদর্শন করে যা HPMC-এর জেল পয়েন্ট এবং ফগ পয়েন্ট বাড়িয়ে দেয়। শিয়ার ফোর্সের মতো যান্ত্রিক বলও সেলুলোজ ইথার জলীয় দ্রবণের বৈশিষ্ট্যের উপর একটি নির্দিষ্ট প্রভাব ফেলে। রিওলজিক্যাল টারবিডিমিটার এবং স্মল অ্যাঙ্গেল লাইট স্ক্যাটারিং যন্ত্র ব্যবহার করে দেখা গেছে যে, সেমি-ডাইলুট দ্রবণে, শিয়ার রেট বাড়ালে, শিয়ার মিক্সিংয়ের কারণে ফগ পয়েন্টের ট্রানজিশন তাপমাত্রা বৃদ্ধি পায়।