La propriété la plus importante d'une solution d'éther de cellulose est sa rhéologie. Les propriétés rhéologiques particulières de nombreux éthers de cellulose expliquent leur large utilisation dans divers domaines, et l'étude de ces propriétés est essentielle au développement de nouveaux domaines d'application ou à l'amélioration de ceux existants. Li Jing, de l'Université Jiao Tong de Shanghai, a mené une étude systématique sur les propriétés rhéologiques des éthers de cellulose.carboxyméthylcellulose (CMC)Cette étude examine l'influence des paramètres de structure moléculaire de la CMC (masse moléculaire et degré de substitution), de la concentration, du pH et de la force ionique. Les résultats montrent que la viscosité à cisaillement nul de la solution augmente avec la masse moléculaire et le degré de substitution. L'augmentation de la masse moléculaire correspond à l'allongement de la chaîne moléculaire et à l'enchevêtrement accru des molécules, ce qui augmente la viscosité de la solution. Un degré de substitution élevé induit une plus grande extension des molécules dans la solution. Dans cet état, le volume hydrodynamique est relativement important, ce qui explique la viscosité élevée. La viscosité de la solution aqueuse de CMC augmente avec la concentration, ce qui témoigne de sa viscoélasticité. La viscosité de la solution diminue avec le pH, puis augmente légèrement en dessous d'une certaine valeur, jusqu'à la formation et la précipitation d'acides libres. La CMC étant un polymère polyanionique, l'ajout d'ions monovalents Na⁺ et K⁺ entraîne une diminution de la viscosité. L'ajout du cation divalent Ca²⁺ provoque d'abord une diminution, puis une augmentation de la viscosité. Lorsque la concentration en Ca²⁺ dépasse le point stœchiométrique, les molécules de CMC interagissent avec les ions Ca²⁺, formant une superstructure en solution. Liang Yaqin, de l'Université du Nord de la Chine, et ses collaborateurs ont utilisé la viscosimétrie et la viscosimétrie rotationnelle pour étudier les propriétés rhéologiques de solutions diluées et concentrées d'hydroxyéthylcellulose modifiée (CHEC). Leurs résultats ont montré que : (1) l'hydroxyéthylcellulose cationique présente un comportement typique de viscosité de polyélectrolyte dans l'eau pure, et sa viscosité apparente augmente avec la concentration. La viscosité intrinsèque de l'hydroxyéthylcellulose cationique à haut degré de substitution est supérieure à celle de l'hydroxyéthylcellulose cationique à faible degré de substitution. (2) La solution d'hydroxyéthylcellulose cationique présente des caractéristiques de fluide non newtonien et un comportement rhéofluidifiant : sa viscosité apparente augmente avec la concentration massique de la solution ; dans une solution saline de concentration donnée, la viscosité apparente de la CHEC diminue avec l'augmentation de la concentration en sel. À taux de cisaillement égal, la viscosité apparente du CHEC dans un système de solution de CaCl2 est significativement plus élevée que celle du CHEC dans un système de solution de NaCl.
Avec l'approfondissement constant de la recherche et l'expansion continue des domaines d'application, les propriétés des solutions de systèmes mixtes composés de différents éthers de cellulose suscitent un intérêt croissant. Par exemple, la carboxyméthylcellulose sodique (NACMC) et l'hydroxyéthylcellulose (HEC) sont utilisées comme agents de déplacement du pétrole dans les champs pétrolifères. Elles présentent l'avantage d'une forte résistance au cisaillement, de matières premières abondantes et d'un faible impact environnemental, mais leur utilisation seule n'est pas optimale. Bien que la première possède une bonne viscosité, elle est facilement affectée par la température et la salinité du réservoir ; quant à la seconde, bien qu'elle présente une bonne résistance à la température et à la salinité, son pouvoir épaississant est faible et son dosage relativement élevé. Les chercheurs ont mélangé ces deux solutions et ont constaté que la viscosité de la solution composite augmentait, que sa résistance à la température et à la salinité était améliorée et que son efficacité était accrue. Verica Sovilj et al. ont étudié le comportement rhéologique d'une solution de système mixte composée d'HPMC, de NACMC et d'un tensioactif anionique à l'aide d'un viscosimètre rotatif. Le comportement rhéologique du système dépend de HPMC-NACMC, HPMC-SDS et NACMC- (HPMC- SDS) différents effets se sont produits entre.
Les propriétés rhéologiques des solutions d'éther de cellulose sont également influencées par divers facteurs, tels que les additifs, les forces mécaniques externes et la température. Tomoaki Hino et al. ont étudié l'effet de l'ajout de nicotine sur les propriétés rhéologiques de l'hydroxypropylméthylcellulose (HPMC). À 25 °C et à une concentration inférieure à 3 %, l'HPMC présentait un comportement de fluide newtonien. L'ajout de nicotine a entraîné une augmentation de la viscosité, ce qui indique que la nicotine accroît l'enchevêtrement des molécules de cellulose.HPMCLes molécules de nicotine présentent ici un effet de salage qui augmente le point de gélification et le point de trouble de l'HPMC. Les forces mécaniques, telles que les forces de cisaillement, influencent également les propriétés de la solution aqueuse d'éther de cellulose. L'utilisation d'un turbidimètre rhéologique et d'un instrument de diffusion de la lumière aux petits angles a permis de constater qu'en solution semi-diluée, l'augmentation du taux de cisaillement, due au mélange par cisaillement, entraîne une hausse de la température de transition du point de trouble.
Date de publication : 28 avril 2024