セルロースエーテル溶液の最も重要な特性は、そのレオロジー特性です。多くのセルロースエーテルは、その特殊なレオロジー特性により、様々な分野で広く利用されており、レオロジー特性の研究は、新たな応用分野の開拓や、既存の応用分野の改良に役立っています。上海交通大学の李静氏は、セルロースエーテル溶液のレオロジー特性に関する体系的な研究を行いました。カルボキシメチルセルロース（CMC）CMCの分子構造パラメータ（分子量および置換度）、濃度、pH、イオン強度の影響を含め、様々な因子が関与しています。研究結果によると、分子量および置換度の増加に伴い、溶液のゼロせん断粘度は増加することが示されています。分子量の増加は分子鎖の成長を意味し、分子間の絡み合いが容易になることで溶液の粘度が増加します。一方、置換度が高いほど、溶液中の分子の伸張が大きくなります。この状態が存在すると、流体力学的体積が比較的大きくなり、粘度が高くなります。CMC水溶液の粘度は濃度の増加に伴い増加し、粘弾性を示します。溶液の粘度はpH値の増加に伴い低下し、pH値が一定値より低くなるとわずかに上昇し、最終的には遊離酸が生成されて沈殿します。CMCはポリアニオン性ポリマーであり、一価塩イオンであるNa+、K+を添加すると、粘度はそれに応じて低下します。二価カチオンであるCaz+を添加すると、溶液の粘度は一旦低下し、その後上昇します。 Ca2+の濃度が化学量論点よりも高い場合、CMC分子はCa2+と相互作用し、溶液中に超構造が存在する。中国北方大学の梁亜琴らは、粘度計法と回転粘度計法を用いて、改質ヒドロキシエチルセルロース（CHEC）の希薄溶液と濃厚溶液のレオロジー特性に関する特別な研究を行った。研究結果によると、（1）カチオン性ヒドロキシエチルセルロースは純水中で典型的な高分子電解質粘度挙動を示し、濃度の増加に伴って還元粘度が増加する。高置換度のカチオン性ヒドロキシエチルセルロースの固有粘度は、低置換度のカチオン性ヒドロキシエチルセルロースの固有粘度よりも大きい。（2）カチオン性ヒドロキシエチルセルロース溶液は非ニュートン流体特性を示し、剪断減粘特性を有する。溶液の質量濃度が増加するにつれて、その見かけ粘度は増加する。特定の濃度の塩溶液では、CHECの見かけ粘度は添加塩濃度の増加に伴って減少する。同じせん断速度では、CaCl2 溶液システムでの CHEC の見かけ粘度は、NaCl 溶液システムでの CHEC の見かけ粘度よりも大幅に高くなります。
研究の深化と応用分野の拡大に伴い、異なるセルロースエーテルからなる混合系溶液の特性も注目を集めています。例えば、カルボキシメチルセルロースナトリウム（NACMC）とヒドロキシエチルセルロース（HEC）は油田における油置換剤として使用されており、せん断抵抗が強く、原料が豊富で、環境汚染が少ないなどの利点がありますが、単独で使用した場合の効果は理想的ではありません。前者は粘度は良好ですが、貯留層温度と塩分の影響を受けやすく、後者は耐熱性と耐塩性は良好ですが、増粘性が低く、使用量も比較的多くなります。研究者らは2つの溶液を混合し、複合溶液の粘度が高くなり、耐熱性と耐塩性がある程度向上し、適用効果が向上することを発見しました。Verica Soviljらは、回転粘度計を用いて、HPMCとNACMC、および陰イオン界面活性剤からなる混合系溶液のレオロジー挙動を研究しました。システムのレオロジー挙動は、HPMC-NACMC、HPMC-SDS、NACMC- (HPMC-SDS) によって異なりますが、その間で異なる効果が発生します。
セルロースエーテル溶液のレオロジー特性は、添加剤、外部からの機械力、温度など、様々な要因の影響を受ける。日野智明らは、ニコチン添加がヒドロキシプロピルメチルセルロースのレオロジー特性に及ぼす影響について研究した。25℃、濃度3%未満の条件下では、HPMCはニュートン流体挙動を示した。ニコチンを添加すると粘度が増加し、これはニコチンがセルロースの絡み合いを増加させたことを示唆している。HPMC分子。ニコチンは塩析効果を示し、HPMCのゲル化点と曇点を上昇させます。剪断力などの機械的力もセルロースエーテル水溶液の特性に一定の影響を与えます。レオロジー濁度計と小角光散乱装置を用いた測定により、半希薄溶液では剪断速度が上昇し、剪断混合により曇点転移温度が上昇することがわかりました。
投稿日時: 2024年4月28日