Kādas ir celulozes ētera šķīduma īpašības un to ietekmējošie faktori?

Celulozes ētera šķīduma vissvarīgākā īpašība ir tā reoloģiskās īpašības. Daudzu celulozes ēteru īpašās reoloģiskās īpašības padara tos plaši izmantojamus dažādās jomās, un reoloģisko īpašību izpēte ir noderīga jaunu pielietojuma jomu attīstībai vai dažu pielietojuma jomu uzlabošanai. Li Dzjins no Šanhajas Dzjao Tungas universitātes veica sistemātisku pētījumu par celulozes ēteru reoloģiskajām īpašībām.karboksimetilceluloze (CMC), ieskaitot CMC molekulārās struktūras parametru (molekulmasas un aizvietošanas pakāpes), koncentrācijas, pH un jonu stipruma ietekmi. Pētījuma rezultāti liecina, ka šķīduma nulles bīdes viskozitāte palielinās, palielinoties molekulmasai un aizvietošanas pakāpei. Molekulmasas palielināšanās nozīmē molekulu ķēdes augšanu, un viegla molekulu savīšanās palielina šķīduma viskozitāti; liela aizvietošanas pakāpe liek molekulām šķīdumā vairāk izstiepties. Pastāv stāvoklis, hidrodinamiskais tilpums ir relatīvi liels, un viskozitāte kļūst liela. CMC ūdens šķīduma viskozitāte palielinās, palielinoties koncentrācijai, kam ir viskoelastība. Šķīduma viskozitāte samazinās līdz ar pH vērtību, un, kad tā ir zemāka par noteiktu vērtību, viskozitāte nedaudz palielinās, un galu galā veidojas un nogulsnējas brīva skābe. CMC ir polianjonisks polimērs, pievienojot vienvērtīgus sāls jonus Na+, K+ vairogu, viskozitāte attiecīgi samazinās. Divvērtīga katjona Caz+ pievienošana izraisa šķīduma viskozitātes vispirms samazināšanos un pēc tam palielināšanos. Kad Ca2+ koncentrācija ir augstāka par stehiometrisko punktu, CMC molekulas mijiedarbojas ar Ca2+, un šķīdumā veidojas superstruktūra. Lians Jacjins no Ziemeļķīnas universitātes u.c. izmantoja viskozimetra metodi un rotācijas viskozimetra metodi, lai veiktu īpašus pētījumus par modificētas hidroksietilcelulozes (CHEC) atšķaidītu un koncentrētu šķīdumu reoloģiskajām īpašībām. Pētījuma rezultāti atklāja, ka: (1) Katjoniskajai hidroksietilcelulozei tīrā ūdenī ir raksturīga polielektrolītu viskozitātes uzvedība, un samazinātā viskozitāte palielinās, palielinoties koncentrācijai. Katjoniskās hidroksietilcelulozes ar augstu aizvietošanas pakāpi iekšējā viskozitāte ir lielāka nekā katjoniskās hidroksietilcelulozes ar zemu aizvietošanas pakāpi viskozitāte. (2) Katjoniskās hidroksietilcelulozes šķīdumam piemīt neņūtoniskas šķidruma īpašības un tam piemīt bīdes retināšanas īpašības: palielinoties šķīduma masas koncentrācijai, palielinās tā šķietamā viskozitāte; noteiktā sāls šķīduma koncentrācijā CHEC šķietamā viskozitāte samazinās, palielinoties pievienotās sāls koncentrācijai. Pie tāda paša bīdes ātruma CHEC šķietamā viskozitāte CaCl2 šķīduma sistēmā ir ievērojami augstāka nekā CHEC NaCl šķīduma sistēmā.

Līdz ar nepārtrauktu pētījumu padziļināšanu un pielietojuma jomu paplašināšanos, uzmanību ir piesaistījušas arī jaukto sistēmu šķīdumu, kas sastāv no dažādiem celulozes ēteriem, īpašības. Piemēram, nātrija karboksimetilceluloze (NACMC) un hidroksietilceluloze (HEC) tiek izmantotas kā naftas izspiešanas līdzekļi naftas ieguves nozarē, un tām ir tādas priekšrocības kā spēcīga bīdes izturība, bagātīgas izejvielas un mazāks vides piesārņojums, taču to atsevišķu izmantošana nav ideāla. Lai gan pirmajai ir laba viskozitāte, to viegli ietekmē rezervuāra temperatūra un sāļums; lai gan otrajai ir laba temperatūras un sāls izturība, tās sabiezēšanas spēja ir slikta un deva ir relatīvi liela. Pētnieki sajauca abus šķīdumus un atklāja, ka kompozīta šķīduma viskozitāte palielinājās, zināmā mērā uzlabojās temperatūras izturība un sāls izturība, un tika pastiprināts pielietojuma efekts. Verica Sovilj un līdzautori pētīja jauktās sistēmas šķīduma, kas sastāv no HPMC un NACMC, kā arī anjonu virsmaktīvās vielas, reoloģisko uzvedību, izmantojot rotācijas viskozimetru. Sistēmas reoloģiskā uzvedība ir atkarīga no HPMC-NACMC, HPMC-SDS un NACMC- (HPMC-SDS), starp kuriem radās atšķirīgas sekas.

Celulozes ētera šķīdumu reoloģiskās īpašības ietekmē arī dažādi faktori, piemēram, piedevas, ārējs mehāniskais spēks un temperatūra. Tomoaki Hino et al. pētīja nikotīna pievienošanas ietekmi uz hidroksipropilmetilcelulozes reoloģiskajām īpašībām. 25 °C temperatūrā un koncentrācijā, kas zemāka par 3%, HPMC uzrādīja Ņūtona šķidruma uzvedību. Pievienojot nikotīnu, viskozitāte palielinājās, kas norāda, ka nikotīns palielināja hidroksipropilmetilcelulozes sapīšanos.HPMCmolekulas. Nikotīnam šeit piemīt sālīšanas efekts, kas paaugstina HPMC želejveida un miglas punkta veidošanos. Mehāniskam spēkam, piemēram, bīdes spēkam, ir arī zināma ietekme uz celulozes ētera ūdens šķīduma īpašībām. Izmantojot reoloģisko turbidimetru un maza leņķa gaismas izkliedes instrumentu, ir konstatēts, ka daļēji atšķaidītā šķīdumā, palielinot bīdes ātrumu, bīdes sajaukšanās dēļ palielinās miglas punkta pārejas temperatūra.