خواص محلول اتر سلولز و عوامل موثر بر آن چیست؟

مهمترین خاصیت محلول اتر سلولز خاصیت رئولوژیکی آن است. خواص رئولوژیکی ویژه بسیاری از اترهای سلولزی باعث می شود که آنها به طور گسترده در زمینه های مختلف مورد استفاده قرار گیرند و مطالعه خواص رئولوژیکی برای توسعه زمینه های کاربردی جدید یا بهبود برخی زمینه های کاربردی مفید است. لی جینگ از دانشگاه جیائو تونگ شانگهای یک مطالعه سیستماتیک بر روی خواص رئولوژیکیکربوکسی متیل سلولز (CMC)از جمله تأثیر پارامترهای ساختار مولکولی CMC (وزن مولکولی و درجه جایگزینی)، غلظت pH و قدرت یونی. نتایج تحقیق نشان می دهد که ویسکوزیته برشی صفر محلول با افزایش وزن مولکولی و درجه جانشینی افزایش می یابد. افزایش وزن مولکولی به معنای رشد زنجیره مولکولی است و درهم تنیدگی آسان بین مولکول ها ویسکوزیته محلول را افزایش می دهد. درجه جایگزینی زیاد باعث کشش بیشتر مولکول ها در محلول می شود. حالت وجود دارد، حجم هیدرودینامیکی نسبتاً بزرگ است و ویسکوزیته بزرگ می شود. ویسکوزیته محلول آبی CMC با افزایش غلظت افزایش می یابد که دارای ویسکوالاستیسیته است. ویسکوزیته محلول با مقدار pH کاهش می یابد و هنگامی که از مقدار معینی کمتر شود، ویسکوزیته کمی افزایش می یابد و در نهایت اسید آزاد تشکیل شده و رسوب می کند. CMC یک پلیمر پلی آنیونی است که هنگام افزودن یون‌های نمک تک ظرفیتی Na+، K+ محافظ، ویسکوزیته بر این اساس کاهش می‌یابد. افزودن کاتیون دو ظرفیتی Caz+ باعث می شود که ویسکوزیته محلول ابتدا کاهش و سپس افزایش یابد. هنگامی که غلظت Ca2+ بالاتر از نقطه استوکیومتری باشد، مولکول های CMC با Ca2+ تعامل می کنند و یک ساختار فوق العاده در محلول وجود دارد. لیانگ یاقین، دانشگاه شمالی چین و غیره از روش ویسکومتر و روش ویسکومتر چرخشی برای انجام تحقیقات ویژه در مورد خواص رئولوژیکی محلول های رقیق و غلیظ هیدروکسی اتیل سلولز اصلاح شده (CHEC) استفاده کردند. نتایج تحقیق نشان داد که: (1) هیدروکسی اتیل سلولز کاتیونی رفتار ویسکوزیته پلی الکترولیت معمولی در آب خالص دارد و ویسکوزیته کاهش یافته با افزایش غلظت افزایش می یابد. ویسکوزیته ذاتی هیدروکسی اتیل سلولز کاتیونی با درجه جانشینی بالا بیشتر از هیدروکسی اتیل سلولز کاتیونی با درجه جانشینی پایین است. (2) محلول هیدروکسی اتیل سلولز کاتیونی ویژگی های سیال غیر نیوتنی را نشان می دهد و ویژگی های نازک شدن برشی دارد: با افزایش غلظت جرم محلول، ویسکوزیته ظاهری آن افزایش می یابد. در غلظت معینی از محلول نمک، ویسکوزیته ظاهری CHEC با افزایش غلظت نمک اضافه کاهش می یابد. تحت نرخ برشی یکسان، ویسکوزیته ظاهری CHEC در سیستم محلول CaCl2 به طور قابل توجهی بالاتر از CHEC در سیستم محلول NaCl است.

با تعمیق مداوم تحقیقات و گسترش مداوم زمینه های کاربردی، خواص محلول های سیستم مخلوط متشکل از اترهای سلولزی مختلف نیز مورد توجه مردم قرار گرفته است. به عنوان مثال، سدیم کربوکسی متیل سلولز (NACMC) و هیدروکسی اتیل سلولز (HEC) به عنوان عوامل جابجایی نفت در میادین نفتی مورد استفاده قرار می گیرند که دارای مزایای مقاومت برشی قوی، مواد اولیه فراوان و آلودگی محیطی کمتر هستند، اما اثر استفاده از آنها به تنهایی ایده آل نیست. اگرچه اولی ویسکوزیته خوبی دارد، اما به راحتی تحت تأثیر دمای مخزن و شوری قرار می گیرد. اگرچه دومی مقاومت خوبی در برابر حرارت و نمک دارد، اما توانایی ضخیم شدن آن ضعیف و دوز نسبتاً زیاد است. محققان این دو محلول را مخلوط کردند و دریافتند که ویسکوزیته محلول کامپوزیت بزرگتر شده، مقاومت در برابر دما و مقاومت نمک تا حدی بهبود یافته و اثر کاربرد افزایش یافته است. Verica Sovilj و همکاران. رفتار رئولوژیکی محلول سیستم مخلوط متشکل از HPMC و NACMC و سورفکتانت آنیونی را با ویسکومتر چرخشی مطالعه کرده‌اند. رفتار رئولوژیکی سیستم به HPMC-NACMC، HPMC-SDS و NACMC- (HPMC-SDS) بستگی دارد که اثرات متفاوتی بین آنها رخ داده است.

خواص رئولوژیکی محلول های اتر سلولز نیز تحت تأثیر عوامل مختلفی مانند مواد افزودنی، نیروی مکانیکی خارجی و دما قرار می گیرد. توموآکی هینو و همکاران اثر افزودن نیکوتین بر خواص رئولوژیکی هیدروکسی پروپیل متیل سلولز را مطالعه کرد. در دمای 25 درجه سانتیگراد و غلظت کمتر از 3 درصد، HPMC رفتار سیال نیوتنی را نشان داد. هنگامی که نیکوتین اضافه شد، ویسکوزیته افزایش یافت، که نشان داد نیکوتین درهم تنیدگی را افزایش می دهد.HPMCمولکول ها نیکوتین در اینجا یک اثر نمکی نشان می دهد که نقطه ژل و نقطه مه HPMC را افزایش می دهد. نیروی مکانیکی مانند نیروی برشی نیز تأثیر خاصی بر خواص محلول آبی سلولز اتر خواهد داشت. با استفاده از کدورت سنج رئولوژیکی و ابزار پراکندگی نور با زاویه کوچک، مشخص می شود که در محلول نیمه رقیق، با افزایش سرعت برش، در اثر اختلاط برشی، دمای انتقال نقطه مه افزایش می یابد.