సెల్యులోజ్ ఈథర్ ద్రావణం యొక్క లక్షణాలు మరియు దానిని ప్రభావితం చేసే కారకాలు ఏమిటి?

సెల్యులోజ్ ఈథర్ ద్రావణం యొక్క అత్యంత ముఖ్యమైన లక్షణం దాని రియోలాజికల్ లక్షణం. అనేక సెల్యులోజ్ ఈథర్‌ల యొక్క ప్రత్యేక రియోలాజికల్ లక్షణాలు వాటిని వివిధ రంగాలలో విస్తృతంగా ఉపయోగించేలా చేస్తాయి, మరియు రియోలాజికల్ లక్షణాల అధ్యయనం కొత్త అనువర్తన రంగాల అభివృద్ధికి లేదా కొన్ని అనువర్తన రంగాల మెరుగుదలకు ప్రయోజనకరంగా ఉంటుంది. షాంఘై జియావో టోంగ్ విశ్వవిద్యాలయానికి చెందిన లీ జింగ్, రియోలాజికల్ లక్షణాలపై ఒక క్రమబద్ధమైన అధ్యయనాన్ని నిర్వహించారు.కార్బాక్సిమెథైల్ సెల్యులోజ్ (CMC)CMC యొక్క అణు నిర్మాణ పారామితులు (అణుభారం మరియు ప్రతిక్షేపణ స్థాయి), గాఢత, pH మరియు అయానిక బలం యొక్క ప్రభావాన్ని కూడా పరిగణనలోకి తీసుకుని ఈ పరిశోధన జరిగింది. అణుభారం మరియు ప్రతిక్షేపణ స్థాయి పెరిగేకొద్దీ ద్రావణం యొక్క జీరో-షియర్ స్నిగ్ధత పెరుగుతుందని పరిశోధన ఫలితాలు చూపిస్తున్నాయి. అణుభారం పెరగడం అంటే అణు శృంఖలం పెరగడం, మరియు అణువుల మధ్య సులభంగా చిక్కుకోవడం వల్ల ద్రావణం యొక్క స్నిగ్ధత పెరుగుతుంది; అధిక ప్రతిక్షేపణ స్థాయి వల్ల ద్రావణంలో అణువులు మరింత సాగుతాయి. ఈ స్థితిలో, హైడ్రోడైనమిక్ ఘనపరిమాణం సాపేక్షంగా పెద్దదిగా ఉంటుంది మరియు స్నిగ్ధత కూడా అధికంగా ఉంటుంది. గాఢత పెరిగేకొద్దీ CMC జల ద్రావణం యొక్క స్నిగ్ధత పెరుగుతుంది, దీనికి విస్కో ఎలాస్టిసిటీ ఉంటుంది. pH విలువ పెరిగేకొద్దీ ద్రావణం యొక్క స్నిగ్ధత తగ్గుతుంది, మరియు అది ఒక నిర్దిష్ట విలువ కంటే తక్కువగా ఉన్నప్పుడు, స్నిగ్ధత కొద్దిగా పెరిగి, చివరికి స్వేచ్ఛా ఆమ్లం ఏర్పడి అవక్షేపం చెందుతుంది. CMC ఒక పాలీఅనయానిక్ పాలిమర్, దీనికి Na+, K+ వంటి ఏకసంయోజక లవణ అయాన్లను జోడించినప్పుడు, స్నిగ్ధత దానికి అనుగుణంగా తగ్గుతుంది. ద్విసంయోజక కాటయాన్ Ca2+ ను కలపడం వలన ద్రావణం యొక్క స్నిగ్ధత మొదట తగ్గి, ఆపై పెరుగుతుంది. Ca2+ గాఢత స్టోయికియోమెట్రిక్ పాయింట్ కంటే ఎక్కువగా ఉన్నప్పుడు, CMC అణువులు Ca2+ తో చర్య జరుపుతాయి, మరియు ద్రావణంలో ఒక సూపర్‌స్ట్రక్చర్ ఏర్పడుతుంది. లియాంగ్ యాకిన్, నార్త్ యూనివర్శిటీ ఆఫ్ చైనా మొదలైనవారు, సవరించిన హైడ్రాక్సీఇథైల్ సెల్యులోజ్ (CHEC) యొక్క విలీన మరియు గాఢ ద్రావణాల రియోలాజికల్ లక్షణాలపై ప్రత్యేక పరిశోధన చేయడానికి విస్కోమీటర్ పద్ధతి మరియు భ్రమణ విస్కోమీటర్ పద్ధతిని ఉపయోగించారు. పరిశోధన ఫలితాలు కనుగొన్నది ఏమనగా: (1) స్వచ్ఛమైన నీటిలో కాటయానిక్ హైడ్రాక్సీఇథైల్ సెల్యులోజ్ విలక్షణమైన పాలీఎలెక్ట్రోలైట్ స్నిగ్ధత ప్రవర్తనను కలిగి ఉంటుంది, మరియు గాఢత పెరిగేకొద్దీ తగ్గిన స్నిగ్ధత పెరుగుతుంది. అధిక ప్రతిక్షేపణ స్థాయి కలిగిన కాటయానిక్ హైడ్రాక్సీఇథైల్ సెల్యులోజ్ యొక్క అంతర్గత స్నిగ్ధత, తక్కువ ప్రతిక్షేపణ స్థాయి కలిగిన కాటయానిక్ హైడ్రాక్సీఇథైల్ సెల్యులోజ్ కంటే ఎక్కువగా ఉంటుంది. (2) కాటయానిక్ హైడ్రాక్సీఇథైల్ సెల్యులోజ్ ద్రావణం నాన్-న్యూటోనియన్ ద్రవ లక్షణాలను మరియు షియర్ థిన్నింగ్ లక్షణాలను ప్రదర్శిస్తుంది: ద్రావణం యొక్క ద్రవ్యరాశి గాఢత పెరిగేకొద్దీ, దాని దృశ్య స్నిగ్ధత పెరుగుతుంది; ఒక నిర్దిష్ట గాఢత గల ఉప్పు ద్రావణంలో, కలిపిన ఉప్పు గాఢత పెరిగే కొద్దీ CHEC దృశ్య స్నిగ్ధత తగ్గుతుంది. ఒకే షియర్ రేటు వద్ద, NaCl ద్రావణ వ్యవస్థలోని CHEC దృశ్య స్నిగ్ధత కంటే CaCl2 ద్రావణ వ్యవస్థలోని CHEC దృశ్య స్నిగ్ధత గణనీయంగా ఎక్కువగా ఉంటుంది.

పరిశోధన నిరంతరం లోతుగా సాగడం మరియు అనువర్తన రంగాలు నిరంతరం విస్తరించడంతో, వివిధ సెల్యులోజ్ ఈథర్‌లతో కూడిన మిశ్రమ వ్యవస్థ ద్రావణాల లక్షణాలు కూడా ప్రజల దృష్టిని ఆకర్షించాయి. ఉదాహరణకు, సోడియం కార్బాక్సిమిథైల్ సెల్యులోజ్ (NACMC) మరియు హైడ్రాక్సీఇథైల్ సెల్యులోజ్ (HEC)లను చమురు క్షేత్రాలలో ఆయిల్ డిస్‌ప్లేస్‌మెంట్ ఏజెంట్లుగా ఉపయోగిస్తారు. వీటికి బలమైన షియర్ రెసిస్టెన్స్, సమృద్ధిగా లభించే ముడి పదార్థాలు మరియు తక్కువ పర్యావరణ కాలుష్యం వంటి ప్రయోజనాలు ఉన్నాయి, కానీ వాటిని విడివిడిగా ఉపయోగించినప్పుడు వచ్చే ప్రభావం ఆదర్శవంతంగా ఉండదు. మొదటిదానికి మంచి స్నిగ్ధత ఉన్నప్పటికీ, అది రిజర్వాయర్ ఉష్ణోగ్రత మరియు లవణీయత వల్ల సులభంగా ప్రభావితమవుతుంది; రెండవదానికి మంచి ఉష్ణోగ్రత మరియు లవణ నిరోధకత ఉన్నప్పటికీ, దాని చిక్కబరిచే సామర్థ్యం తక్కువగా ఉంటుంది మరియు మోతాదు కూడా చాలా ఎక్కువగా ఉంటుంది. పరిశోధకులు ఈ రెండు ద్రావణాలను కలిపి, మిశ్రమ ద్రావణం యొక్క స్నిగ్ధత పెరిగిందని, ఉష్ణోగ్రత నిరోధకత మరియు లవణ నిరోధకత కొంతవరకు మెరుగుపడ్డాయని, మరియు అనువర్తన ప్రభావం కూడా పెరిగిందని కనుగొన్నారు. వెరికా సోవిల్జ్ మరియు ఇతరులు, HPMC మరియు NACMC మరియు ఆనియానిక్ సర్ఫ్యాక్టెంట్‌తో కూడిన మిశ్రమ వ్యవస్థ ద్రావణం యొక్క రియోలాజికల్ ప్రవర్తనను రొటేషనల్ విస్కోమీటర్‌తో అధ్యయనం చేశారు. వ్యవస్థ యొక్క రియోలాజికల్ ప్రవర్తన HPMC-NACMC, HPMC-SDS మరియు NACMC- (HPMC- SDS) మధ్య సంభవించిన విభిన్న ప్రభావాలపై ఆధారపడి ఉంటుంది.

సెల్యులోజ్ ఈథర్ ద్రావణాల రియోలాజికల్ లక్షణాలు సంకలితాలు, బాహ్య యాంత్రిక బలం మరియు ఉష్ణోగ్రత వంటి వివిధ కారకాలచే కూడా ప్రభావితమవుతాయి. టోమోకి హినో మరియు ఇతరులు హైడ్రాక్సీప్రొపైల్ మిథైల్ సెల్యులోజ్ యొక్క రియోలాజికల్ లక్షణాలపై నికోటిన్‌ను కలపడం వల్ల కలిగే ప్రభావాన్ని అధ్యయనం చేశారు. 25°C వద్ద మరియు 3% కంటే తక్కువ గాఢతలో, HPMC న్యూటోనియన్ ద్రవ ప్రవర్తనను ప్రదర్శించింది. నికోటిన్‌ను కలిపినప్పుడు, స్నిగ్ధత పెరిగింది, ఇది నికోటిన్ ఎంటాంగిల్‌మెంట్‌ను పెంచిందని సూచించింది.హెచ్‌పిఎంసిఅణువులు. ఇక్కడ నికోటిన్ ఒక సాల్టింగ్ ప్రభావాన్ని ప్రదర్శిస్తుంది, ఇది HPMC యొక్క జెల్ పాయింట్ మరియు ఫాగ్ పాయింట్‌ను పెంచుతుంది. షియర్ ఫోర్స్ వంటి యాంత్రిక శక్తి కూడా సెల్యులోజ్ ఈథర్ జల ద్రావణం యొక్క లక్షణాలపై కొంత ప్రభావాన్ని చూపుతుంది. రియోలాజికల్ టర్బిడిమీటర్ మరియు స్మాల్ యాంగిల్ లైట్ స్కాటరింగ్ పరికరాన్ని ఉపయోగించి, సెమీ-డైల్యూట్ ద్రావణంలో, షియర్ రేటును పెంచడం వల్ల, షియర్ మిక్సింగ్ కారణంగా, ఫాగ్ పాయింట్ యొక్క పరివర్తన ఉష్ణోగ్రత పెరుగుతుందని కనుగొనబడింది.