सेल्युलोज इथर द्रावणाचे गुणधर्म आणि त्यावर परिणाम करणारे घटक कोणते आहेत?

सेल्युलोज इथर द्रावणाचा सर्वात महत्त्वाचा गुणधर्म म्हणजे त्याचा रियोलॉजिकल गुणधर्म. अनेक सेल्युलोज इथर्सच्या विशेष रियोलॉजिकल गुणधर्मांमुळे त्यांचा विविध क्षेत्रांमध्ये मोठ्या प्रमाणावर वापर होतो, आणि रियोलॉजिकल गुणधर्मांचा अभ्यास हा नवीन उपयोजन क्षेत्रांच्या विकासासाठी किंवा काही उपयोजन क्षेत्रांमध्ये सुधारणा करण्यासाठी फायदेशीर ठरतो. शांघाय जिओ टोंग विद्यापीठातील ली जिंग यांनी रियोलॉजिकल गुणधर्मांवर एक पद्धतशीर अभ्यास केला.कार्बोक्सीमेथिलसेल्युलोज (सीएमसी)यामध्ये सीएमसीच्या आण्विक संरचनेचे मापदंड (आण्विक वजन आणि प्रतिस्थापनाची पातळी), सांद्रता, पीएच आणि आयनिक सामर्थ्य यांचा प्रभाव समाविष्ट आहे. संशोधनाचे निष्कर्ष दर्शवतात की, आण्विक वजन आणि प्रतिस्थापनाची पातळी वाढल्याने द्रावणाची शून्य-शियर स्निग्धता वाढते. आण्विक वजनातील वाढ म्हणजे आण्विक साखळीची वाढ, आणि रेणूंमधील सहज गुंतागुंत द्रावणाची स्निग्धता वाढवते; प्रतिस्थापनाची उच्च पातळी रेणूंना द्रावणात अधिक ताणण्यास कारणीभूत ठरते. ही स्थिती अस्तित्वात असते, हायड्रोडायनामिक आकारमान तुलनेने मोठे असते आणि स्निग्धता वाढते. सीएमसीच्या जलीय द्रावणाची स्निग्धता सांद्रता वाढल्याने वाढते, ज्यात व्हिस्कोइलास्टिसिटी असते. द्रावणाची स्निग्धता पीएच मूल्यासोबत कमी होते, आणि जेव्हा ते एका विशिष्ट मूल्यापेक्षा कमी असते, तेव्हा स्निग्धता किंचित वाढते आणि अखेरीस मुक्त आम्ल तयार होऊन अवक्षेपित होते. सीएमसी एक पॉलिएनिओनिक पॉलिमर आहे, जेव्हा एकसंयुजी क्षार आयन Na+, K+ जोडले जातात, तेव्हा त्यानुसार स्निग्धता कमी होते. द्विसंयुजी कॅटायन Ca²⁺ च्या समावेशामुळे द्रावणाची स्निग्धता प्रथम कमी होते आणि नंतर वाढते. जेव्हा Ca²⁺ ची सांद्रता स्टॉइकिओमेट्रिक बिंदूपेक्षा जास्त असते, तेव्हा CMC रेणू Ca²⁺ शी आंतरक्रिया करतात आणि द्रावणात एक सुपरस्ट्रक्चर अस्तित्वात येते. लिआंग याकिन, नॉर्थ युनिव्हर्सिटी ऑफ चायना, इत्यादींनी व्हिस्कोमीटर पद्धत आणि रोटेशनल व्हिस्कोमीटर पद्धतीचा वापर करून मॉडिफाइड हायड्रॉक्सीइथिल सेल्युलोज (CHEC) च्या विरल आणि संहत द्रावणांच्या रियोलॉजिकल गुणधर्मांवर विशेष संशोधन केले. संशोधनाच्या निष्कर्षांनुसार असे आढळले की: (1) कॅटायनिक हायड्रॉक्सीइथिल सेल्युलोज शुद्ध पाण्यात विशिष्ट पॉलिइलेक्ट्रोलाइट स्निग्धतेचे वर्तन दर्शवते आणि सांद्रता वाढल्याने कमी झालेली स्निग्धता वाढते. उच्च प्रतिस्थापन अंश असलेल्या कॅटायनिक हायड्रॉक्सीइथिल सेल्युलोजची आंतरिक स्निग्धता कमी प्रतिस्थापन अंश असलेल्या कॅटायनिक हायड्रॉक्सीइथिल सेल्युलोजपेक्षा जास्त असते. (2) कॅटायनिक हायड्रॉक्सीइथिल सेल्युलोजचे द्रावण नॉन-न्यूटनियन द्रव वैशिष्ट्ये दर्शवते आणि त्यात शियर थिनिंग वैशिष्ट्ये आहेत: द्रावणाची वस्तुमान सांद्रता वाढल्याने, त्याची भासमान स्निग्धता वाढते; मिठाच्या द्रावणाच्या एका विशिष्ट सांद्रतेमध्ये, टाकलेल्या मिठाची सांद्रता वाढल्याने CHEC ची आभासी श्यानता कमी होते. समान कर्तन दराखाली, CaCl2 द्रावण प्रणालीमधील CHEC ची आभासी श्यानता ही NaCl द्रावण प्रणालीमधील CHEC च्या आभासी श्यानतेपेक्षा लक्षणीयरीत्या जास्त असते.

संशोधनाच्या सततच्या सखोलतेमुळे आणि उपयोजन क्षेत्रांच्या सततच्या विस्तारामुळे, वेगवेगळ्या सेल्युलोज इथर्सपासून बनलेल्या मिश्र प्रणाली द्रावणांच्या गुणधर्मांनीही लोकांचे लक्ष वेधून घेतले आहे. उदाहरणार्थ, सोडियम कार्बोक्सिमिथाइल सेल्युलोज (NACMC) आणि हायड्रॉक्सीइथाइल सेल्युलोज (HEC) यांचा तेलक्षेत्रात तेल विस्थापन घटक म्हणून वापर केला जातो. यामध्ये मजबूत कतरण प्रतिरोध, मुबलक कच्चा माल आणि कमी पर्यावरण प्रदूषण हे फायदे आहेत, परंतु त्यांचा स्वतंत्रपणे वापर करण्याचा परिणाम आदर्श नाही. जरी पहिल्या घटकाची चिकटपणा चांगली असली तरी, त्यावर जलाशयाच्या तापमानाचा आणि क्षारतेचा सहज परिणाम होतो; जरी दुसऱ्या घटकाची तापमान आणि क्षारता प्रतिरोधकता चांगली असली तरी, त्याची घट्ट होण्याची क्षमता कमी आहे आणि त्याचे प्रमाण तुलनेने जास्त असते. संशोधकांनी ही दोन्ही द्रावणे एकत्र मिसळली आणि त्यांना आढळले की, मिश्र द्रावणाची चिकटपणा वाढली, तापमान प्रतिरोध आणि क्षारता प्रतिरोध काही प्रमाणात सुधारला आणि त्याचा उपयोजन परिणाम वाढला. व्हेरीका सोविल्ज आणि त्यांच्या सहकाऱ्यांनी रोटेशनल व्हिस्कोमीटरच्या साहाय्याने HPMC, NACMC आणि ॲनायनिक सर्फॅक्टंटपासून बनलेल्या मिश्र प्रणालीच्या द्रावणाच्या रियोलॉजिकल वर्तनाचा अभ्यास केला आहे. प्रणालीचे रियोलॉजिकल वर्तन हे HPMC-NACMC, HPMC-SDS आणि NACMC- (HPMC- SDS) यांच्यामध्ये होणाऱ्या वेगवेगळ्या परिणामांवर अवलंबून असते.

सेल्युलोज इथर द्रावणांचे रियोलॉजिकल गुणधर्म हे ॲडिटिव्ह्ज, बाह्य यांत्रिक बल आणि तापमान यांसारख्या विविध घटकांमुळे देखील प्रभावित होतात. टोमोआकी हिनो आणि त्यांच्या सहकाऱ्यांनी हायड्रॉक्सीप्रोपिल मेथिलसेल्युलोजच्या (HPMC) रियोलॉजिकल गुणधर्मांवर निकोटीनच्या मिश्रणाच्या परिणामाचा अभ्यास केला. २५°C तापमानावर आणि ३% पेक्षा कमी सांद्रतेमध्ये, HPMC ने न्यूटोनियन द्रवासारखे वर्तन दर्शवले. जेव्हा निकोटीन मिसळले गेले, तेव्हा स्निग्धता वाढली, ज्यामुळे असे दिसून आले की निकोटीनने सेल्युलोजच्या रेणूंची गुंतागुंत वाढवली.एचपीएमसीरेणू. येथे निकोटीन एक क्षारीकरण प्रभाव दर्शवते, ज्यामुळे HPMC चा जेल बिंदू आणि फॉग बिंदू वाढतो. कर्तन बलासारख्या यांत्रिक बलाचा देखील सेल्युलोज इथरच्या जलीय द्रावणाच्या गुणधर्मांवर निश्चित प्रभाव पडतो. रिओलॉजिकल टर्बिडमीटर आणि स्मॉल अँगल लाईट स्कॅटरिंग उपकरणाचा वापर करून असे आढळून आले आहे की, अर्ध-विरल द्रावणात, कर्तन दर वाढवल्यास, कर्तन मिश्रणामुळे फॉग बिंदूचे संक्रमण तापमान वाढते.