דיון על שיטת בדיקת צמיגות של תמיסת אתר תאית עבור טיט מעורבב יבש

אתר תאית הוא תרכובת פולימר המסונתזת מתאית טבעית באמצעות תהליך אתריפיקציה, והוא מעבה וחומר אגירת מים מצוין.

רקע מחקרי

אתרי תאית נמצאים בשימוש נרחב בטיט יבש בשנים האחרונות, כאשר הנפוצים ביותר הם כמה אתרי תאית לא יוניים, כולל אתר מתיל תאית (MC), אתר הידרוקסיאתיל תאית (HEC), אתר הידרוקסיאתיל תאית, אתר מתיל תאית (HEMC) ואתר הידרוקסיפרופיל מתיל תאית (HPMC). נכון לעכשיו, אין הרבה ספרות על שיטת המדידה של צמיגות תמיסת אתר תאית. במדינתנו, רק כמה תקנים ומונוגרפיות קובעות את שיטת הבדיקה של צמיגות תמיסת אתר תאית.

שיטת ההכנה של תמיסת אתר תאית

הכנת תמיסת מתיל תאית אתר

אתרי מתיל תאית מתייחסים לאתרי תאית המכילים קבוצות מתיל במולקולה, כגון MC, HEMC ו-HPMC. בשל ההידרופוביות של קבוצת המתיל, לתמיסות אתר תאית המכילות קבוצות מתיל יש תכונות ג'לציה תרמיות, כלומר, הן אינן מסיסות במים חמים בטמפרטורה גבוהה מטמפרטורת הג'לציה שלהן (כ-60-80 מעלות צלזיוס). על מנת למנוע מתמיסת אתר התאית היווצרות אגרגטים, יש לחמם את המים מעל לטמפרטורת הג'ל שלהם, כ-80~90 מעלות צלזיוס, לאחר מכן להוסיף את אבקת אתר התאית למים החמים, לערבב לפיזור, להמשיך לערבב ולקרר לטמפרטורה שנקבעה, ניתן להכין אותה לתמיסת אתר תאית אחידה.

תכונות מסיסות של אתרים המכילים מתילצלולוז שלא עברו טיפול פני השטח

על מנת למנוע הצטברות של אתר תאית במהלך תהליך ההמסה, יצרנים מבצעים לעיתים טיפול כימי בפני השטח על מוצרי אתר תאית אבקתיים כדי לעכב את ההמסה. תהליך ההמסה מתרחש לאחר פיזור מלא של אתר התאית, כך שניתן לפזר אותו ישירות במים קרים בעלי ערך pH ניטרלי מבלי ליצור אגרגטים. ככל שערך ה-pH של התמיסה גבוה יותר, כך זמן ההמסה של אתר התאית בעל תכונות ההמסה המושהית קצר יותר. יש להתאים את ערך ה-pH של התמיסה לערך גבוה יותר. בסיסיות תבטל את המסיסות המושהית של אתר התאית, ותגרום לאתר התאית ליצור אגרגטים בעת ההמסה. לכן, יש להעלות או להוריד את ערך ה-pH של התמיסה לאחר פיזור מלא של אתר התאית.

תכונות מסיסות של אתרים המכילים מתילצלולוז שטופלו על פני השטח

הכנת תמיסת אתר הידרוקסיאתיל תאית

לתמיסת אתר תאית הידרוקסיאתיל (HEC) אין את התכונה של ג'לציה תרמית, לכן HEC ללא טיפול פני השטח ייצור גם אגלומרטים במים חמים. יצרנים בדרך כלל מבצעים טיפול פני שטח כימי על אבקת HEC כדי לעכב את המסתו, כך שניתן יהיה לפזר אותו ישירות במים קרים בעלי ערך pH ניטרלי מבלי ליצור אגלומרטים. באופן דומה, בתמיסה בעלת בסיסיות גבוהה, HEC יכול גם ליצור אגלומרטים עקב אובדן מסיסות מושהה. מכיוון שתרחיף הצמנט הוא בסיסי לאחר הידרציה וערך ה-pH של התמיסה הוא בין 12 ל-13, קצב ההמסה של אתר התאית שטופל פני השטח בתרחיף הצמנט הוא גם מהיר מאוד.

תכונות מסיסות של HEC שטופל לפני השטח

סיכום וניתוח

1. תהליך פיזור

על מנת להימנע מהשפעות שליליות על זמן הבדיקה עקב המסה איטית של חומרי טיפול במשטח, מומלץ להשתמש במים חמים להכנה.

2. תהליך קירור

יש לערבב ולקרר את תמיסות אתר התאית בטמפרטורת הסביבה כדי להפחית את קצב הקירור, הדורש זמני בדיקה ממושכים.

3. תהליך ערבוב

לאחר הוספת אתר התאית למים החמים, יש להקפיד על ערבוב מתמיד. כאשר טמפרטורת המים יורדת מתחת לטמפרטורת הג'ל, אתר התאית יתחיל להתמוסס, והתמיסה תהפוך בהדרגה לצמיגה. בשלב זה, יש להפחית את מהירות הערבוב. לאחר שהתמיסה מגיעה לצמיגות מסוימת, יש להשאיר אותה במקום במשך יותר מ-10 שעות לפני שהבועות יצופו באיטיות אל פני השטח, יתפוצצו ויעלמו.

בועות אוויר בתמיסת אתר תאית

4. תהליך לחות

יש למדוד במדויק את איכות אתר התאית והמים, ולנסות לא לחכות שהתמיסה תגיע לצמיגות גבוהה יותר לפני מילוי מחדש של המים.

5. בדיקת צמיגות

בשל התיקסוטרופיה של תמיסת אתר תאית, בעת בדיקת צמיגותה, כאשר הרוטור של ויסקומטר הסיבוב מוכנס לתמיסה, הדבר יפגע בתמיסה ויפגע בתוצאות המדידה. לכן, לאחר הכנסת הרוטור לתמיסה, יש לאפשר לו לעמוד 5 דקות לפני הבדיקה.