La proprietà più importante della soluzione di etere di cellulosa è la sua proprietà reologica. Le particolari proprietà reologiche di molti eteri di cellulosa li rendono ampiamente utilizzati in vari campi e lo studio delle proprietà reologiche è utile per lo sviluppo di nuovi campi applicativi o per il miglioramento di alcuni di essi. Li Jing della Shanghai Jiao Tong University ha condotto uno studio sistematico sulle proprietà reologiche dicarbossimetilcellulosa (CMC), inclusa l'influenza dei parametri della struttura molecolare della CMC (peso molecolare e grado di sostituzione), concentrazione, pH e forza ionica. I risultati della ricerca mostrano che la viscosità a taglio zero della soluzione aumenta con l'aumento del peso molecolare e del grado di sostituzione. L'aumento del peso molecolare comporta la crescita della catena molecolare e il facile aggrovigliamento tra le molecole aumenta la viscosità della soluzione; l'elevato grado di sostituzione fa sì che le molecole si estendano maggiormente nella soluzione. In questo stato, il volume idrodinamico è relativamente grande e la viscosità aumenta. La viscosità della soluzione acquosa di CMC aumenta con l'aumento della concentrazione, che presenta viscoelasticità. La viscosità della soluzione diminuisce con il valore del pH e, quando è inferiore a un certo valore, la viscosità aumenta leggermente e alla fine si forma e precipita acido libero. La CMC è un polimero polianionico; aggiungendo ioni salini monovalenti Na+ e K+, la viscosità diminuisce di conseguenza. L'aggiunta del catione bivalente Caz+ determina prima una diminuzione e poi un aumento della viscosità della soluzione. Quando la concentrazione di Ca₂+ è superiore al punto stechiometrico, le molecole di CMC interagiscono con Ca₂+ e si forma una sovrastruttura nella soluzione. Liang Yaqin, della North University of China, ecc., ha utilizzato il metodo del viscosimetro e il metodo del viscosimetro rotazionale per condurre una ricerca specifica sulle proprietà reologiche delle soluzioni diluite e concentrate di idrossietilcellulosa modificata (CHEC). I risultati della ricerca hanno rilevato che: (1) L'idrossietilcellulosa cationica ha un comportamento di viscosità tipico dei polielettroliti in acqua pura e la riduzione della viscosità aumenta con l'aumento della concentrazione. La viscosità intrinseca dell'idrossietilcellulosa cationica con alto grado di sostituzione è maggiore di quella dell'idrossietilcellulosa cationica con basso grado di sostituzione. (2) La soluzione di idrossietilcellulosa cationica presenta caratteristiche di fluidità non newtoniane e presenta caratteristiche di assottigliamento per taglio: all'aumentare della concentrazione in massa della soluzione, aumenta la sua viscosità apparente; a una certa concentrazione di soluzione salina, la viscosità apparente di CHEC diminuisce con l'aumento della concentrazione di sale aggiunto. A parità di velocità di taglio, la viscosità apparente di CHEC nel sistema di soluzione di CaCl2 è significativamente maggiore di quella di CHEC nel sistema di soluzione di NaCl.
Con il continuo approfondimento della ricerca e la continua espansione dei campi di applicazione, anche le proprietà delle soluzioni di sistemi misti composte da diversi eteri di cellulosa hanno attirato l'attenzione. Ad esempio, la carbossimetilcellulosa sodica (NACMC) e l'idrossietilcellulosa (HEC) vengono utilizzate come agenti di spostamento del petrolio nei giacimenti petroliferi, offrendo i vantaggi di un'elevata resistenza al taglio, abbondanti materie prime e un minore inquinamento ambientale, ma l'effetto del loro utilizzo da sole non è ottimale. Sebbene la prima abbia una buona viscosità, è facilmente influenzata dalla temperatura e dalla salinità del giacimento; sebbene la seconda abbia una buona resistenza alla temperatura e al sale, la sua capacità addensante è scarsa e il dosaggio è relativamente elevato. I ricercatori hanno miscelato le due soluzioni e hanno scoperto che la viscosità della soluzione composita è aumentata, la resistenza alla temperatura e al sale sono state migliorate in una certa misura e l'efficacia applicativa è stata potenziata. Verica Sovilj et al. hanno studiato il comportamento reologico della soluzione del sistema misto composto da HPMC e NACMC e tensioattivo anionico con un viscosimetro rotazionale. Il comportamento reologico del sistema dipende dai diversi effetti che si sono verificati tra HPMC-NACMC, HPMC-SDS e NACMC- (HPMC-SDS).
Le proprietà reologiche delle soluzioni di etere di cellulosa sono inoltre influenzate da vari fattori, come additivi, forze meccaniche esterne e temperatura. Tomoaki Hino et al. hanno studiato l'effetto dell'aggiunta di nicotina sulle proprietà reologiche dell'idrossipropilmetilcellulosa. A 25 °C e a una concentrazione inferiore al 3%, l'HPMC ha mostrato un comportamento fluido newtoniano. Con l'aggiunta di nicotina, la viscosità è aumentata, il che indica che la nicotina ha aumentato l'aggrovigliamento diHPMCmolecole. La nicotina in questo caso mostra un effetto di salatura che aumenta il punto di gelificazione e il punto di nebbia dell'HPMC. Anche forze meccaniche come la forza di taglio influiscono in una certa misura sulle proprietà della soluzione acquosa di etere di cellulosa. Utilizzando un torbidimetro reologico e uno strumento di diffusione della luce a piccolo angolo, si è riscontrato che in una soluzione semidiluita, aumentando la velocità di taglio, dovuta alla miscelazione di taglio, la temperatura di transizione del punto di nebbia aumenta.
Data di pubblicazione: 28 aprile 2024