מהם המאפיינים של תמיסת אתר תאית וגורמי ההשפעה שלה?

התכונה החשובה ביותר של תמיסת אתר תאית היא התכונה הריאולוגית שלה. התכונות הריאולוגיות המיוחדות של אתרי תאית רבים הופכות אותם לשימוש נרחב בתחומים שונים, וחקר התכונות הריאולוגיות מועיל לפיתוח תחומי יישום חדשים או לשיפור של תחומי יישום מסוימים. לי ג'ינג מאוניברסיטת שנגחאי ג'יאו טונג ערך מחקר שיטתי על התכונות הריאולוגיות של...קרבוקסימתילצלולוז (CMC), כולל השפעת פרמטרי המבנה המולקולרי של CMC (משקל מולקולרי ומידת ההחלפה), pH בריכוז וחוזק יוני. תוצאות המחקר מראות כי צמיגות הגזירה האפסית של התמיסה עולה עם העלייה במשקל המולקולרי ובמידת ההחלפה. העלייה במשקל המולקולרי פירושה צמיחה של שרשרת המולקולות, וההסתבכות הקלה בין המולקולות מגדילה את צמיגות התמיסה; מידת ההחלפה הגדולה גורמת למולקולות להימתח יותר בתמיסה. במצב הקיים, הנפח ההידרודינמי גדול יחסית, והצמיגות הופכת גדולה. צמיגות תמיסת CMC מימית עולה עם העלייה בריכוז, ויש לה ויסקואלסטיות. צמיגות התמיסה יורדת עם ערך ה-pH, וכאשר הוא נמוך מערך מסוים, הצמיגות עולה מעט, ובסופו של דבר נוצרת חומצה חופשית ומשקעת. CMC הוא פולימר פוליאוניוני, כאשר מוסיפים יוני מלח חד-ערכיים Na+, K+ מגן, הצמיגות תפחת בהתאם. הוספת קטיון דו-ערכי Caz+ גורמת לצמיגות התמיסה לרדת תחילה ולאחר מכן לעלות. כאשר ריכוז ה-Ca2+ גבוה מהנקודה הסטוכיומטרית, מולקולות CMC מקיימות אינטראקציה עם Ca2+, וקיים מבנה-על בתמיסה. ליאנג יאקין, מאוניברסיטת צפון סין, ואחרים, השתמשו בשיטת הוויסקומטר ובשיטת הוויסקומטר הסיבובי כדי לערוך מחקר מיוחד על התכונות הריאולוגיות של תמיסות מדוללות ומרוכזות של תאית הידרוקסיאתיל שעברה שינוי (CHEC). תוצאות המחקר מצאו כי: (1) תאית הידרוקסיאתיל קטיונית בעלת התנהגות צמיגות פוליאלקטרוליטים אופיינית במים טהורים, והצמיגות המופחתת עולה עם עליית הריכוז. הצמיגות הפנימית של תאית הידרוקסיאתיל קטיונית עם דרגת החלפה גבוהה גדולה מזו של תאית הידרוקסיאתיל קטיונית עם דרגת החלפה נמוכה. (2) תמיסת התאית הידרוקסיאתיל קטיונית מציגה מאפייני נוזל לא-ניוטוניים ובעלת מאפייני דילול גזירה: ככל שריכוז מסת התמיסה עולה, צמיגותה הנראית לעין עולה; בריכוז מסוים של תמיסת מלח, צמיגותה הנראית לעין של CHEC יורדת עם עליית ריכוז המלח הנוסף. תחת אותו קצב גזירה, הצמיגות הנראית לעין של CHEC במערכת תמיסת CaCl2 גבוהה משמעותית מזו של CHEC במערכת תמיסת NaCl.

עם העמקת המחקר וההתרחבות המתמשכת של תחומי היישום, גם תכונותיהם של תמיסות מערכות מעורבות המורכבות מאתרי תאית שונים משכו את תשומת ליבם של אנשים. לדוגמה, נתרן קרבוקסימתיל תאית (NACMC) והידרוקסיאתיל תאית (HEC) משמשים כחומרי דחיית נפט בשדות נפט, ויש להם יתרונות של עמידות חזקה לגזירה, חומרי גלם רבים ופחות זיהום סביבתי, אך ההשפעה של שימוש בהם לבדם אינה אידיאלית. למרות שלראשון יש צמיגות טובה, הוא מושפע בקלות מטמפרטורת המאגר וממליחותו; למרות שלאחרון יש עמידות טובה לטמפרטורה ולמלח, יכולת העיבוי שלו ירודה והמינון גדול יחסית. החוקרים ערבבו את שתי התמיסות ומצאו כי צמיגות התמיסה המורכבת גדלה, עמידות הטמפרטורה ועמידות המלח השתפרו במידה מסוימת, ואפקט היישום שופר. וריקה סובילי ועמיתיה חקרו את ההתנהגות הריאולוגית של התמיסה של המערכת המעורבת המורכבת מ-HPMC ו-NACMC וחומר פעיל שטח אניוני באמצעות ויסקומטר סיבובי. ההתנהגות הריאולוגית של המערכת תלויה ב-HPMC-NACMC, HPMC-SDS ו-NACMC- (HPMC-SDS). השפעות שונות התרחשו בין הקבוצות.

התכונות הריאולוגיות של תמיסות אתר תאית מושפעות גם מגורמים שונים, כגון תוספים, כוח מכני חיצוני וטמפרטורה. טומואקי הינו ועמיתיו חקרו את השפעת הוספת ניקוטין על התכונות הריאולוגיות של הידרוקסיפרופיל מתילצלולוז. ב-25 מעלות צלזיוס ובריכוז נמוך מ-3%, HPMC הציג התנהגות נוזל ניוטונית. כאשר הוסיפו ניקוטין, הצמיגות עלתה, דבר המצביע על כך שניקוטין הגביר את ההסתבכות של...HPMCמולקולות. ניקוטין כאן מציג אפקט מלח המעלה את נקודת הג'ל ואת נקודת הערפל של HPMC. כוח מכני כמו כוח גזירה ישפיע גם הוא על תכונות התמיסה המימית של אתר תאית. באמצעות מד עכירות ריאולוגי ומכשיר פיזור אור בזווית קטנה, נמצא שבתמיסה מדוללת למחצה, הגדלת קצב הגזירה, עקב ערבוב גזירה, טמפרטורת המעבר של נקודת הערפל תעלה.