De belangrijkste eigenschap van cellulose-etheroplossingen is de reologische eigenschap. De bijzondere reologische eigenschappen van veel cellulose-ethers maken ze breed inzetbaar in diverse sectoren, en onderzoek naar reologische eigenschappen is nuttig voor de ontwikkeling van nieuwe toepassingsgebieden of de verbetering van bestaande toepassingsgebieden. Li Jing van de Shanghai Jiao Tong Universiteit heeft een systematisch onderzoek uitgevoerd naar de reologische eigenschappen van cellulose-ethers.carboxymethylcellulose (CMC)Dit omvat de invloed van de moleculaire structuurparameters van CMC (moleculair gewicht en substitutiegraad), de pH-waarde en de ionsterkte. De onderzoeksresultaten tonen aan dat de viscositeit bij lage schuifspanning van de oplossing toeneemt met een toenemend moleculair gewicht en een hogere substitutiegraad. Een hoger moleculair gewicht betekent een langere moleculaire keten, en de gemakkelijke verstrengeling tussen de moleculen verhoogt de viscositeit van de oplossing. Een hogere substitutiegraad zorgt ervoor dat de moleculen zich meer uitrekken in de oplossing. Hierdoor ontstaat een relatief groot hydrodynamisch volume en neemt de viscositeit toe. De viscositeit van een waterige CMC-oplossing neemt toe met een hogere concentratie, wat duidt op visco-elasticiteit. De viscositeit van de oplossing neemt af met de pH-waarde. Wanneer de pH onder een bepaalde waarde komt, neemt de viscositeit licht toe, waarna uiteindelijk vrij zuur wordt gevormd en neerslaat. CMC is een polyanionisch polymeer. Bij toevoeging van monovalente zoutionen zoals Na+ en K+ neemt de viscositeit navenant af. De toevoeging van het tweewaardige kation Ca2+ zorgt ervoor dat de viscositeit van de oplossing eerst afneemt en vervolgens toeneemt. Wanneer de concentratie van Ca2+ hoger is dan het stoichiometrische punt, reageren CMC-moleculen met Ca2+, waardoor er een superstructuur in de oplossing ontstaat. Liang Yaqin, North University of China, et al. gebruikten de viscometer-methode en de rotatieviscometer-methode om specifiek onderzoek te doen naar de reologische eigenschappen van verdunde en geconcentreerde oplossingen van gemodificeerde hydroxyethylcellulose (CHEC). De onderzoeksresultaten toonden aan dat: (1) Kationische hydroxyethylcellulose een typisch polyelektrolyt-viscositeitsgedrag vertoont in zuiver water, en de gereduceerde viscositeit toeneemt met de toenemende concentratie. De intrinsieke viscositeit van kationische hydroxyethylcellulose met een hoge substitutiegraad is groter dan die van kationische hydroxyethylcellulose met een lage substitutiegraad. (2) De oplossing van kationische hydroxyethylcellulose vertoont niet-Newtoniaanse vloeistofeigenschappen en heeft schuifverdunnende eigenschappen: naarmate de massaconcentratie van de oplossing toeneemt, neemt de schijnbare viscositeit toe; in een bepaalde zoutconcentratieoplossing neemt de schijnbare viscositeit van CHEC af met de toename van de toegevoegde zoutconcentratie. Bij dezelfde schuifsnelheid is de schijnbare viscositeit van CHEC in een CaCl2-oplossing significant hoger dan die van CHEC in een NaCl-oplossing.
Met de voortdurende verdieping van het onderzoek en de voortdurende uitbreiding van toepassingsgebieden, hebben de eigenschappen van gemengde systeemoplossingen, samengesteld uit verschillende cellulose-ethers, ook de aandacht getrokken. Natriumcarboxymethylcellulose (NACMC) en hydroxyethylcellulose (HEC) worden bijvoorbeeld gebruikt als olieverdringingsmiddelen in olievelden. Deze stoffen hebben als voordelen een hoge schuifweerstand, ruime beschikbaarheid van grondstoffen en minder milieuvervuiling, maar het effect van het gebruik ervan afzonderlijk is niet optimaal. Hoewel NACMC een goede viscositeit heeft, wordt deze gemakkelijk beïnvloed door de temperatuur en het zoutgehalte van het reservoir; hoewel HEC een goede temperatuur- en zoutbestendigheid heeft, is het verdikkingsvermogen gering en is de benodigde dosering relatief hoog. Onderzoekers hebben de twee oplossingen gemengd en ontdekten dat de viscositeit van de samengestelde oplossing toenam, de temperatuur- en zoutbestendigheid tot op zekere hoogte verbeterde en het toepassingseffect werd versterkt. Verica Sovilj et al. hebben het reologische gedrag van een oplossing van een gemengd systeem bestaande uit HPMC, NACMC en een anionische surfactant onderzocht met behulp van een rotatieviscometer. Het reologische gedrag van het systeem hangt af van HPMC-NACMC, HPMC-SDS en NACMC-(HPMC-SDS); er treden verschillende effecten op tussen de componenten.
De reologische eigenschappen van cellulose-etheroplossingen worden ook beïnvloed door verschillende factoren, zoals additieven, externe mechanische kracht en temperatuur. Tomoaki Hino et al. onderzochten het effect van de toevoeging van nicotine op de reologische eigenschappen van hydroxypropylmethylcellulose (HPMC). Bij 25 °C en een concentratie lager dan 3% vertoonde HPMC Newtoniaans vloeistofgedrag. Bij toevoeging van nicotine nam de viscositeit toe, wat erop wijst dat nicotine de verstrengeling van de moleculen vergroot.HPMCmoleculen. Nicotine vertoont hier een zouteffect dat het geleer- en vernevelingspunt van HPMC verhoogt. Mechanische krachten, zoals schuifkracht, hebben ook een zekere invloed op de eigenschappen van een waterige cellulose-etheroplossing. Met behulp van een reologische troebelingsmeter en een instrument voor lichtverstrooiing onder kleine hoeken is vastgesteld dat in een semi-verdunde oplossing, door schuifmenging, de overgangstemperatuur van het vernevelingspunt toeneemt bij een hogere schuifsnelheid.
Geplaatst op: 28 april 2024