Հիդրօքսիէթիլ ցելյուլոզայի գիտություն (HEC). ռեոլոգիա և խտացման մեխանիզմներ

Պատահական դիտորդի համար ջրի մեջ փոշի ավելացնելը, որպեսզի այն խիտ լինի, կախարդական է թվում: Ձևակերպումների քիմիկոսի համար դա մոլեկուլային ֆիզիկայի ճշգրիտ պար է: Հիդրօքսիէթիլ Ցելյուլոզը (HEC) այս տիրույթում ամենահուսալի պոլիմերներից մեկն է, բայց հասկանալը, թե ինչու է այն աշխատում, նույնքան կարևոր է, որքան այն օգտագործելու իմացությունը:

Այս խորը սուզման ժամանակ մենք կեղևում ենք այս ոչ իոնային պոլիմերի շերտերը՝ ուսումնասիրելու ֆիզիկաքիմիական հատկությունները և ռեոլոգիական մեխանիզմները, որոնք այն դարձնում են արդյունաբերության ստանդարտ:

Ֆիզիկաքիմիական հատկություններ. մոլեկուլային ճարտարապետություն

HEC-ը ցելյուլոզային եթեր է, որը ստեղծվում է ալկալային ցելյուլոզը էթիլեն օքսիդի հետ փոխազդելու արդյունքում: Այս ռեակցիան պատվաստում է հիդրօքսիէթիլային խմբերը ($–CH_2CH_2OH$) ցելյուլոզային ողնաշարի վրա։ Այս կառուցվածքային փոփոխությունը դրա լուծելիության բանալին է:

1. Մոլար փոխարինում (MS) և լուծելիություն

Գլյուկոզայի յուրաքանչյուր միավորին կցված էթիլենօքսիդի մոլերի թիվը հայտնի է որպես մոլային փոխարինում (MS):

• Ինչու է դա կարևոր. Հիդրօքսիէթիլային խմբերը բացում են ցելյուլոզային շղթաները՝ խաթարելով ամուր ջրածնային կապը, որն անլուծելի է դարձնում բնական ցելյուլոզը: Սա թույլ է տալիս ջրի մոլեկուլներին ներթափանցել և լուծել պոլիմերը:

• Արդյունք. Պոլիմեր, որը հստակորեն լուծվում է ինչպես տաք, այնպես էլ սառը ջրում:

(Ներքին կապի հնարավորություն. Մենք առաջարկում ենք տարբեր դասարաններ՝ օպտիմիզացված փոխարինման մակարդակներով: Դիտեք մեր տեխնիկական բնութագրերը Hydroxyethyl Cellulose (HEC) արտադրանքի էջ .)

Թանձրացման մեխանիզմ. Ինչպես է HEC-ը ստեղծում մածուցիկություն

Երբ HEC-ը խոնավացնում է, այն պարզապես չի 'ուռչում'; այն հիմնովին փոխում է լուծույթի հիդրոդինամիկան երկու առաջնային մեխանիզմների միջոցով:

1. Ջրածնային կապ (ջրի կառուցվածք)

Երբ HEC-ը լուծվում է, թթվածնի ատոմները հիդրօքսիլ խմբերում ջրածնային կապեր են կազմում ջրի մոլեկուլների հետ: Սա «թակարդում է» ջուրը՝ նվազեցնելով նրա շարժունակությունը և արդյունավետորեն մեծացնելով շփումը հեղուկի ներսում:

2. Շղթայական խճճվածություն (Սպագետիի էֆեկտ)

Սա գերիշխող գործոն է բարձր մածուցիկության դասարաններում: Երկար HEC պոլիմերային շղթաները բացվում են և համընկնում լուծույթի մեջ:

• Հանգիստ վիճակում. այս շղթաները կազմում են խճճված 3D ցանց՝ ստեղծելով հոսքի նկատմամբ բարձր դիմադրություն (բարձր մածուցիկություն):

• Կտրման տակ. ուժի կիրառման ժամանակ (օրինակ՝ խառնելով կամ խոզանակով), շղթաները հարթվում են հոսքի ուղղությամբ՝ թեթևակի արձակվելով: Սա նվազեցնում է դիմադրությունը:

Այս վարքագիծը հայտնի է որպես կեղծպլաստիկություն կամ կտրող-նոսրացում.

ՀԷԿ-ի աշխատանքի վրա ազդող գործոններ

Վերահսկվող լաբորատոր միջավայրում HEC-ը կանխատեսելի է: Արդյունաբերական բարդ ձևակերպումներում մի քանի փոփոխականներ են գործում:

1. pH և խոնավության վերահսկում

Թեև HEC-ը կայուն է pH-ի 2-ից 12 միջակայքում, pH-ը խիստ ազդում է խոնավացման արագության վրա:

• Թթվային/Չեզոք. մակերևութային մշակված HEC մասնիկները մնում են ցրված, բայց չհիդրած (կանխում է գոյացությունները):

• Ալկալային (pH > 8.0). Մակերեւութային մշակումը քայքայվում է՝ առաջացնելով արագ խոնավացում և մածուցիկություն:

2. Ջերմաստիճանի կայունություն

Ի տարբերություն որոշ ցելյուլոզային եթերների (օրինակ՝ HPMC), որոնք նստում են տաքացման ժամանակ (ջերմային ժելացիա), HEC-ը պահպանում է իր լուծելիությունը բարձր ջերմաստիճաններում: Սա այն գերազանց է դարձնում հեղուկների հորատման կամ ջերմության հետ կապված գործընթացների համար:

3. Կենսաբանական կայունություն

Ցելյուլոզը բակտերիաների բնական սննդի աղբյուր է: Ֆերմենտային հարձակումը կտրում է պոլիմերային ողնաշարը (ապապոլիմերացում), ինչը հանգեցնում է մածուցիկության աղետալի կորստի:

• Ուղղում. բարձրորակ ՀԷԿ-ը հաճախ օգտագործվում է բիոիդների հետ համատեղ կամ փոփոխվում է ֆերմենտային հիդրոլիզի նկատմամբ ավելի դիմացկուն լինելու համար:

Եզրակացություն. Բնության և ճարտարագիտության խաչմերուկը

Հիդրօքսիէթիլ Ցելյուլոզը կատարյալ սիներգիա է բնական վերականգնվող աղբյուրների և քիմիական ճարտարագիտության միջև: Նրա կարողությունը՝ ապահովելու կեղծ պլաստիկ հոսք, ջրի պահպանում և կայունություն բարձր աղի միջավայրում, ուղղակիորեն բխում է իր յուրահատուկ մոլեկուլային կառուցվածքից:

Ձևակերպողների համար այս գիտական ​​սկզբունքներին տիրապետելը թույլ է տալիս ստեղծել ներկեր, որոնք չեն ցրվում, սոսինձներ, որոնք չեն թուլանում և շիճուկներ, որոնք շքեղ են զգում:

Փնտրու՞մ եք տեխնիկական տվյալներ: Unionchem-ը տրամադրում է մանրամասն վերլուծության վկայականներ (COA) և տեխնիկական աջակցություն մեր բոլոր գնահատականների համար: Այցելեք մեր Hydroxyethyl Cellulose (HEC) էջ՝ ավելին իմանալու համար:

Հաճախակի տրվող հարցեր (ՀՏՀ)

Q1: Ո՞րն է տարբերությունը Նյուտոնի և կեղծ պլաստիկ հոսքի միջև HEC-ում:

A: Նյուտոնյան հեղուկները (ինչպես ջուրը) պահպանում են մշտական ​​մածուցիկություն՝ անկախ գրգռվածությունից: HEC լուծույթները կեղծ պլաստիկ են (կտրում-նոսրացնող), ինչը նշանակում է, որ դրանց մածուցիկությունը ընկնում է, երբ խառնվում է (կտրվում) և վերականգնվում է հանգստի ժամանակ: Սա անհրաժեշտ է ներկերի կիրառման համար:

Q2: Ինչպե՞ս է HEC-ի մոլեկուլային քաշը ազդում մածուցիկության վրա:

Ա.- Կա ուղիղ հարաբերակցություն։ Ավելի բարձր մոլեկուլային քաշը (ավելի երկար պոլիմերային շղթաներ) հանգեցնում է շղթայի ավելի մեծ խճճվածության և, հետևաբար, ավելի բարձր մածուցիկության: Ավելի ցածր մոլեկուլային քաշի դասարաններ օգտագործվում են, երբ հոսքը անհրաժեշտ է առանց ավելորդ խտացման:

Q3. Ինչու՞ է HEC-ն ավելի լավ հանդուրժում աղը, քան CMC-ն:

A: Դա գալիս է լիցքավորման: CMC-ն անիոնային է (բացասական լիցք) և արձագանքում է աղի կատիոնների հետ (ինչպես $Ca^{2+}$)՝ առաջացնելով տեղումներ։ HEC-ը ոչ իոնային է (չեզոք), ուստի այն անտեսում է լուծույթի իոնները՝ կայուն մնալով բարձր աղի աղի մեջ:

Q4. Ի՞նչ է «Մակերեւութային բուժումը» ՀԷԿ-ում:

A: Դա ժամանակավոր քիմիական խաչաձև կապ է (սովորաբար գլիոքսալով), որը կիրառվում է փոշի մասնիկների վրա: Այն կանխում է փոշին անմիջապես ջրում խոնավացնելուց՝ ժամանակ տալով մասնիկների ամբողջական ցրմանը՝ նախքան խտացումը սկսելը, այդպիսով կանխելով «ձկան աչքերը»: