Jakie są właściwości roztworu eteru celulozy i czynniki je wpływające?

Najważniejszą właściwością roztworu eteru celulozy są jego właściwości reologiczne. Szczególne właściwości reologiczne wielu eterów celulozy sprawiają, że są one szeroko stosowane w różnych dziedzinach, a badanie właściwości reologicznych jest korzystne dla rozwoju nowych obszarów zastosowań lub poprawy istniejących. Li Jing z Uniwersytetu Jiao Tong w Szanghaju przeprowadził systematyczne badanie właściwości reologicznych eterów celulozy.karboksymetyloceluloza (CMC), w tym wpływ parametrów struktury cząsteczkowej CMC (masy cząsteczkowej i stopnia podstawienia), stężenia pH i siły jonowej. Wyniki badań pokazują, że lepkość roztworu przy zerowym ścinaniu wzrasta wraz ze wzrostem masy cząsteczkowej i stopnia podstawienia. Wzrost masy cząsteczkowej oznacza wzrost łańcucha cząsteczkowego, a łatwe splątanie między cząsteczkami zwiększa lepkość roztworu; wysoki stopień podstawienia powoduje, że cząsteczki bardziej się rozciągają w roztworze. Stan ten istnieje, objętość hydrodynamiczna jest stosunkowo duża, a lepkość staje się wysoka. Lepkość wodnego roztworu CMC rośnie wraz ze wzrostem stężenia, co powoduje jego lepkość sprężystą. Lepkość roztworu maleje wraz ze wzrostem wartości pH, a gdy jest ona niższa od określonej wartości, lepkość nieznacznie wzrasta, a ostatecznie powstaje i wytrąca się wolny kwas. CMC jest polimerem polianionowym, a po dodaniu jednowartościowych jonów soli Na+ i K+, lepkość odpowiednio spada. Dodanie dwuwartościowego kationu Ca2+ powoduje najpierw spadek, a następnie wzrost lepkości roztworu. Gdy stężenie Ca2+ jest wyższe od punktu stechiometrycznego, cząsteczki CMC oddziałują z Ca2+, a w roztworze tworzy się nadbudowa. Liang Yaqin z North University of China i inni zastosowali metodę wiskozymetru i metodę wiskozymetru rotacyjnego do przeprowadzenia specjalnych badań nad właściwościami reologicznymi rozcieńczonych i stężonych roztworów modyfikowanej hydroksyetylocelulozy (CHEC). Wyniki badań wykazały, że: (1) Kationowa hydroksyetyloceluloza ma typowe zachowanie lepkości polielektrolitu w czystej wodzie, a zmniejszona lepkość wzrasta wraz ze wzrostem stężenia. Lepkość istotna kationowej hydroksyetylocelulozy o wysokim stopniu podstawienia jest większa niż lepkość kationowej hydroksyetylocelulozy o niskim stopniu podstawienia. (2) Roztwór kationowej hydroksyetylocelulozy wykazuje właściwości płynu nienewtonowskiego i charakteryzuje się rozrzedzaniem ścinaniem: wraz ze wzrostem stężenia masy roztworu wzrasta jego lepkość pozorna; przy określonym stężeniu roztworu soli lepkość pozorna CHEC maleje wraz ze wzrostem stężenia dodanej soli. Przy tej samej szybkości ścinania lepkość pozorna CHEC w układzie z roztworem CaCl2 jest znacznie wyższa niż lepkość CHEC w układzie z roztworem NaCl.

Wraz z ciągłym pogłębianiem badań i ciągłym rozszerzaniem obszarów zastosowań, właściwości roztworów mieszanych układów składających się z różnych eterów celulozy również przyciągnęły uwagę ludzi. Na przykład, karboksymetyloceluloza sodowa (NACMC) i hydroksyetyloceluloza (HEC) są stosowane jako środki wypierające ropę naftową w złożach ropy naftowej. Mają one zalety wysokiej odporności na ścinanie, obfitości surowców i mniejszego zanieczyszczenia środowiska, ale efekt ich samodzielnego stosowania nie jest idealny. Chociaż pierwszy z nich ma dobrą lepkość, jest podatny na zmiany temperatury złoża i zasolenia; drugi, chociaż ma dobrą odporność na temperaturę i sól, ma słabe właściwości zagęszczające, a dawka jest stosunkowo duża. Naukowcy zmieszali oba roztwory i stwierdzili, że lepkość roztworu kompozytowego wzrosła, odporność na temperaturę i sól uległy pewnej poprawie, a efekt zastosowania został wzmocniony. Verica Sovilj i in. zbadali właściwości reologiczne roztworu mieszanego układu składającego się z HPMC i NACMC oraz anionowego środka powierzchniowo czynnego za pomocą wiskozymetru rotacyjnego. Reologiczne zachowanie układu zależy od HPMC-NACMC, HPMC-SDS i NACMC (HPMC-SDS), pomiędzy którymi zaszły różne efekty.

Na właściwości reologiczne roztworów eteru celulozy wpływają również różne czynniki, takie jak dodatki, zewnętrzne siły mechaniczne i temperatura. Tomoaki Hino i in. badali wpływ dodatku nikotyny na właściwości reologiczne hydroksypropylometylocelulozy. W temperaturze 25°C i stężeniu poniżej 3%, HPMC wykazywała właściwości płynu newtonowskiego. Po dodaniu nikotyny wzrosła lepkość, co wskazywało na wzrost splątania nikotyny.HPMCCząsteczki. Nikotyna wykazuje tutaj efekt zasolenia, który podnosi temperaturę żelowania i temperaturę mgły HPMC. Siła mechaniczna, taka jak siła ścinająca, również ma pewien wpływ na właściwości wodnego roztworu eteru celulozy. Używając turbidymetru reologicznego i instrumentu do rozpraszania światła pod małym kątem, stwierdzono, że w roztworze półrozcieńczonym, wraz ze wzrostem szybkości ścinania, z powodu mieszania ścinającego, wzrasta temperatura przejścia w temperaturę mgły.