सेल्यूलोज ईथर विलयन के गुणधर्म क्या हैं और इसे प्रभावित करने वाले कारक कौन से हैं?

सेल्युलोज ईथर विलयन का सबसे महत्वपूर्ण गुण उसका रियोलॉजिकल गुण है। कई सेल्युलोज ईथरों के विशेष रियोलॉजिकल गुणों के कारण इनका उपयोग विभिन्न क्षेत्रों में व्यापक रूप से होता है, और रियोलॉजिकल गुणों का अध्ययन नए अनुप्रयोग क्षेत्रों के विकास या कुछ अनुप्रयोग क्षेत्रों में सुधार के लिए लाभकारी है। शंघाई जियाओ टोंग विश्वविद्यालय के ली जिंग ने सेल्युलोज ईथर विलयन के रियोलॉजिकल गुणों पर एक व्यवस्थित अध्ययन किया।कार्बोक्सीमिथाइलसेलुलोज (सीएमसी)इस अध्ययन में सीएमसी के आणविक संरचना मापदंडों (आणविक भार और प्रतिस्थापन की डिग्री), सांद्रता, पीएच और आयनिक सामर्थ्य के प्रभाव को शामिल किया गया है। शोध परिणामों से पता चलता है कि विलयन की शून्य-अपरूपण श्यानता आणविक भार और प्रतिस्थापन की डिग्री में वृद्धि के साथ बढ़ती है। आणविक भार में वृद्धि का अर्थ है आणविक श्रृंखला का बढ़ना, और अणुओं के बीच आसानी से उलझने से विलयन की श्यानता बढ़ जाती है; प्रतिस्थापन की उच्च डिग्री विलयन में अणुओं को अधिक फैलाती है। इस स्थिति में, जलगतिकीय आयतन अपेक्षाकृत बड़ा होता है, और श्यानता अधिक हो जाती है। सीएमसी के जलीय विलयन की श्यानता सांद्रता में वृद्धि के साथ बढ़ती है, जो इसकी श्यानता-लोचता को दर्शाती है। विलयन की श्यानता पीएच मान के साथ घटती है, और जब यह एक निश्चित मान से कम होता है, तो श्यानता थोड़ी बढ़ जाती है, और अंततः मुक्त अम्ल बनता है और अवक्षेपित हो जाता है। सीएमसी एक पॉलिएनिक बहुलक है, जब इसमें एकसंयोजक लवण आयन Na+, K+ मिलाए जाते हैं, तो श्यानता तदनुसार घट जाती है। द्विसंयोजक धनायन C+ मिलाने पर विलयन की श्यानता पहले घटती है और फिर बढ़ती है। जब Ca2+ की सांद्रता स्टोइकियोमेट्रिक बिंदु से अधिक होती है, तो CMC अणु Ca2+ के साथ परस्पर क्रिया करते हैं, और विलयन में एक सुपरस्ट्रक्चर मौजूद होता है। लियांग याकिन, नॉर्थ यूनिवर्सिटी ऑफ चाइना आदि ने विस्कोमीटर विधि और रोटेशनल विस्कोमीटर विधि का उपयोग करके संशोधित हाइड्रॉक्सीएथिल सेलुलोज (CHEC) के तनु और सांद्र विलयनों के रियोलॉजिकल गुणों पर विशेष शोध किया। शोध परिणामों से पता चला कि: (1) धनायनिक हाइड्रॉक्सीएथिल सेलुलोज शुद्ध जल में विशिष्ट पॉलीइलेक्ट्रोलाइट श्यानता व्यवहार प्रदर्शित करता है, और सांद्रता बढ़ने के साथ इसकी श्यानता कम होती जाती है। उच्च प्रतिस्थापन डिग्री वाले धनायनिक हाइड्रॉक्सीएथिल सेलुलोज की आंतरिक श्यानता निम्न प्रतिस्थापन डिग्री वाले धनायनिक हाइड्रॉक्सीएथिल सेलुलोज की तुलना में अधिक होती है। (2) धनायनिक हाइड्रॉक्सीएथिल सेलुलोज का विलयन गैर-न्यूटनियन द्रव गुण प्रदर्शित करता है और इसमें अपरूपण क्षीणन गुण होते हैं: विलयन की द्रव्यमान सांद्रता बढ़ने पर इसकी आभासी श्यानता बढ़ती है; नमक के विलयन की एक निश्चित सांद्रता में, CHEC की आभासी श्यानता मिलाई गई नमक की सांद्रता बढ़ने के साथ घटती जाती है। समान अपरूपण दर के तहत, CaCl2 विलयन प्रणाली में CHEC की आभासी श्यानता NaCl विलयन प्रणाली में CHEC की आभासी श्यानता की तुलना में काफी अधिक होती है।

अनुसंधान के निरंतर गहन होने और अनुप्रयोग क्षेत्रों के निरंतर विस्तार के साथ, विभिन्न सेल्युलोज ईथर से बने मिश्रित प्रणाली विलयनों के गुणों ने भी लोगों का ध्यान आकर्षित किया है। उदाहरण के लिए, सोडियम कार्बोक्सीमिथाइल सेल्युलोज (एनएसीएमसी) और हाइड्रॉक्सीएथाइल सेल्युलोज (एचईसी) का उपयोग तेल क्षेत्रों में तेल विस्थापन एजेंट के रूप में किया जाता है, जिनमें मजबूत अपरूपण प्रतिरोध, प्रचुर मात्रा में कच्चा माल और कम पर्यावरणीय प्रदूषण जैसे लाभ हैं, लेकिन अकेले इनका उपयोग आदर्श नहीं है। यद्यपि पहले वाले में अच्छी श्यानता होती है, यह जलाशय के तापमान और लवणता से आसानी से प्रभावित होता है; यद्यपि दूसरे वाले में अच्छा तापमान और लवण प्रतिरोध होता है, इसकी गाढ़ा करने की क्षमता कम होती है और खुराक अपेक्षाकृत अधिक होती है। शोधकर्ताओं ने दोनों विलयनों को मिलाकर पाया कि मिश्रित विलयन की श्यानता बढ़ गई, तापमान प्रतिरोध और लवण प्रतिरोध में कुछ हद तक सुधार हुआ और अनुप्रयोग प्रभाव में वृद्धि हुई। वेरिका सोविलज और अन्य ने घूर्णी विस्कोमीटर का उपयोग करके एचपीएमसी और एनएसीएमसी तथा आयनिक सर्फेक्टेंट से बने मिश्रित प्रणाली के विलयन के रियोलॉजिकल व्यवहार का अध्ययन किया है। सिस्टम का रियोलॉजिकल व्यवहार एचपीएमसी-एनएसीएमसी, एचपीएमसी-एसडीएस और एनएसीएमसी- (एचपीएमसी-एसडीएस) पर निर्भर करता है, जिनके बीच अलग-अलग प्रभाव उत्पन्न होते हैं।

सेलुलोज ईथर विलयनों के रियोलॉजिकल गुणधर्म भी विभिन्न कारकों, जैसे योजक पदार्थ, बाह्य यांत्रिक बल और तापमान से प्रभावित होते हैं। टोमोआकी हिनो और अन्य ने हाइड्रॉक्सीप्रोपाइल मिथाइलसेलुलोज के रियोलॉजिकल गुणधर्मों पर निकोटीन के योग के प्रभाव का अध्ययन किया। 25°C तापमान और 3% से कम सांद्रता पर, HPMC ने न्यूटोनियन द्रव व्यवहार प्रदर्शित किया। निकोटीन मिलाने पर श्यानता बढ़ गई, जिससे यह संकेत मिलता है कि निकोटीन ने संलयन को बढ़ा दिया।एचपीएमसीअणुओं पर निकोटीन का प्रभाव लवणीकरण प्रभाव दर्शाता है, जिससे एचपीएमसी का जेल बिंदु और कोहरा बिंदु बढ़ जाता है। अपरूपण बल जैसे यांत्रिक बल भी सेल्युलोज ईथर के जलीय विलयन के गुणों पर कुछ हद तक प्रभाव डालते हैं। रियोलॉजिकल टर्बिडीमीटर और लघु कोण प्रकाश प्रकीर्णन उपकरण का उपयोग करके यह पाया गया कि अर्ध-पतले विलयन में अपरूपण दर बढ़ाने पर, अपरूपण मिश्रण के कारण, कोहरा बिंदु का संक्रमण तापमान बढ़ जाता है।