Наиболее важным свойством раствора эфира целлюлозы являются его реологические свойства. Особые реологические свойства многих эфиров целлюлозы обуславливают их широкое применение в различных областях, а изучение реологических свойств способствует развитию новых областей применения или улучшению уже существующих. Ли Цзин из Шанхайского университета Цзяотун провела систематическое исследование реологических свойствкарбоксиметилцеллюлоза (КМЦ)В исследовании изучалось влияние параметров молекулярной структуры КМЦ (молекулярной массы и степени замещения), концентрации, pH и ионной силы. Результаты показывают, что вязкость раствора при нулевом сдвиге увеличивается с увеличением молекулярной массы и степени замещения. Увеличение молекулярной массы означает рост молекулярной цепи, а легкое переплетение молекул увеличивает вязкость раствора; высокая степень замещения приводит к большему растяжению молекул в растворе. В этом состоянии гидродинамический объем относительно велик, и вязкость становится высокой. Вязкость водного раствора КМЦ увеличивается с увеличением концентрации, что указывает на наличие вязкоупругости. Вязкость раствора уменьшается с увеличением значения pH, и когда оно становится ниже определенного значения, вязкость незначительно увеличивается, в конечном итоге образуется и выпадает в осадок свободная кислота. КМЦ является полианионным полимером, и при добавлении одновалентных ионов солей Na+ и K+ вязкость соответственно уменьшается. Добавление двухвалентного катиона Ca2+ приводит к тому, что вязкость раствора сначала уменьшается, а затем увеличивается. Когда концентрация Ca2+ превышает стехиометрическую точку, молекулы КМЦ взаимодействуют с Ca2+, и в растворе образуется сверхструктура. Лян Яцинь из Северо-Китайского университета и др. использовали вискозиметрический и ротационный вискозиметрические методы для проведения специальных исследований реологических свойств разбавленных и концентрированных растворов модифицированной гидроксиэтилцеллюлозы (ХЭЦ). Результаты исследований показали, что: (1) Катионная гидроксиэтилцеллюлоза имеет типичное для полиэлектролитов поведение вязкости в чистой воде, и приведенная вязкость увеличивается с увеличением концентрации. Характеристическая вязкость катионной гидроксиэтилцеллюлозы с высокой степенью замещения больше, чем у катионной гидроксиэтилцеллюлозы с низкой степенью замещения. (2) Раствор катионной гидроксиэтилцеллюлозы проявляет характеристики неньютоновской жидкости и имеет характеристики неньютоновского разжижения при увеличении скорости сдвига: с увеличением массовой концентрации раствора его кажущаяся вязкость увеличивается; При определенной концентрации солевого раствора кажущаяся вязкость CHEC уменьшается с увеличением концентрации добавленной соли. При одинаковой скорости сдвига кажущаяся вязкость CHEC в растворе CaCl2 значительно выше, чем вязкость CHEC в растворе NaCl.
В связи с непрерывным углублением исследований и расширением областей применения, свойства смешанных системных растворов, состоящих из различных эфиров целлюлозы, также привлекают внимание исследователей. Например, карбоксиметилцеллюлоза натрия (NACMC) и гидроксиэтилцеллюлоза (HEC) используются в качестве нефтевытесняющих агентов на нефтяных месторождениях. Они обладают преимуществами высокой вязкости при сдвиге, доступностью сырья и меньшим загрязнением окружающей среды, но эффект от их использования по отдельности не идеален. Хотя первая обладает хорошей вязкостью, она легко подвержена влиянию температуры и солености пласта; хотя вторая обладает хорошей термо- и солестойкостью, ее загущающие свойства слабы, а дозировка относительно велика. Исследователи, смешав два раствора, обнаружили, что вязкость композитного раствора увеличивается, термо- и солестойкость в определенной степени улучшаются, а эффект применения повышается. Верица Совиль и др. изучили реологическое поведение раствора смешанной системы, состоящей из HPMC и NACMC и анионного поверхностно-активного вещества, с помощью ротационного вискозиметра. Реологическое поведение системы зависит от HPMC-NACMC, HPMC-SDS и NACMC- (HPMC-SDS), при этом между ними наблюдаются различные эффекты.
Реологические свойства растворов эфиров целлюлозы также зависят от различных факторов, таких как добавки, внешняя механическая сила и температура. Томоаки Хино и др. исследовали влияние добавления никотина на реологические свойства гидроксипропилметилцеллюлозы. При 25°C и концентрации ниже 3% ГПМЦ проявляла поведение ньютоновской жидкости. При добавлении никотина вязкость увеличивалась, что указывает на то, что никотин усиливает запутывание волокон.ГПМКмолекулы. Никотин здесь проявляет эффект соления, который повышает температуру гелеобразования и температуру помутнения HPMC. Механическая сила, такая как сила сдвига, также будет оказывать определенное влияние на свойства водного раствора эфира целлюлозы. С помощью реологического турбидиметра и прибора для малоуглового рассеяния света было установлено, что в полуразбавленном растворе увеличение скорости сдвига приводит к увеличению температуры перехода температуры помутнения из-за сдвигового перемешивания.
Дата публикации: 28 апреля 2024 г.