Tsellulooseetri geelitugevuse määramise meetod

Tugevuse mõõtmisekstsellulooseetri geel, artikkel tutvustab, et kuigi tsellulooseetri geelil ja tarretiselaadsetel profiili kontrollivatel ainetel on erinevad geelistumise mehhanismid, saavad nad ära kasutada välimuselt sarnasust, st ei saa pärast geelistumist voolata. Pooltahkes olekus on üldkasutatav vaatlusmeetod, Tsellulooseetergeeli tugevuse hindamiseks kasutatakse rotatsioonimeetodit ja tarretise tugevuse hindamise vaakumläbilöögi meetodit ning lisandub uus positiivse rõhu läbimurde meetod. Nende nelja meetodi rakendatavust tsellulooseetri geeli tugevuse määramisel analüüsiti katsetega. Tulemused näitavad, et vaatlusmeetodiga saab hinnata ainult kvalitatiivselt tsellulooseetri tugevust, rotatsioonimeetod ei sobi tsellulooseetri tugevuse hindamiseks, vaakummeetodil saab hinnata ainult tsellulooseetri tugevust, mille tugevus on alla 0,1 MPa ning äsja lisatud positiivne rõhk Selle meetodiga saab kvantitatiivselt hinnata tsellulooseetri geeli tugevust.

Võtmesõnad: tarretis; tsellulooseetri geel; tugevus; meetod

0.Eessõna

Polümeerželee-põhiseid profiilikontrolli aineid kasutatakse kõige laialdasemalt naftaväljade vee sulgemisel ja profiilide kontrollimisel. Kuid viimastel aastatel on temperatuuritundlikust ja termiliselt pöörduvast geeltsellulooseetri sulgemis- ja juhtimissüsteemist järk-järgult saanud raskeõli reservuaaride vee sulgemise ja profiilide kontrollimise leviala. . Tsellulooseetri geelitugevus on moodustumise ummistumise üks olulisemaid näitajaid, kuid selle tugevuse katsemeetodil puudub ühtne standard. Levinud meetodid tarretise tugevuse hindamiseks, näiteks vaatlusmeetod – otsene ja ökonoomne meetod tarretise tugevuse testimiseks, kasutage želee tugevuse kooditabelit, et hinnata mõõdetava geeli tugevuse taset; rotatsioonimeetod – enamkasutatavad instrumendid on Brookfieldi viskosimeeter ja reomeeter, Brookfieldi viskosimeetri katseproovi temperatuur on piiratud 90 kraadiga°C; läbimurdeline vaakummeetod – kui geelist läbi murdmiseks kasutatakse õhku, näitab manomeetri maksimaalne näit geeli tugevust. Tarretise tarretusmehhanism seisneb selles, et polümeerilahusele lisatakse ristsiduvat ainet. Ristsiduv aine ja polümeerahel on ühendatud keemiliste sidemetega, moodustades ruumilise võrgustiku struktuuri, ja vedel faas mähitakse sellesse, nii et kogu süsteem kaotab voolavuse ja muutub seejärel. Tarretise puhul ei ole see protsess pöörduv ja on keemiline muutus. Tsellulooseetri geelimehhanism seisneb selles, et madalal temperatuuril ümbritsevad tsellulooseetri makromolekulid vesiniksidemete kaudu väikeste veemolekulidega, moodustades vesilahuse. Lahuse temperatuuri tõustes vesiniksidemed hävivad ja tsellulooseetri suured molekulid Olukord, kus molekulid ühinevad hüdrofoobsete rühmade koosmõjul geeliks, on füüsikaline muutus. Kuigi nende kahe geelistumismehhanism on erinev, on välimus sarnasel kujul, see tähendab, et kolmemõõtmelises ruumis moodustub liikumatu pooltahke olek. Kas tarretise tugevuse hindamismeetod sobib tsellulooseetergeeli tugevuse hindamiseks, vajab uurimist ja katselist kontrolli. Käesolevas töös kasutatakse tsellulooseetergeelide tugevuse hindamiseks kolme traditsioonilist meetodit: vaatlusmeetodit, pöörlemismeetodit ja läbimurdevaakummeetodit ning selle põhjal moodustatakse positiivse rõhu läbimurde meetod.

1. Eksperimentaalne osa

1.1 Peamised katseseadmed ja instrumendid

Elektriline konstantse temperatuuriga veevann, DZKW-S-6, Beijing Yongguangming Medical Instrument Co., Ltd.; kõrge temperatuuri ja kõrgsurve reomeeter, MARS-III, Saksamaa ettevõte HAAKE; tsirkuleeriva vee mitmeotstarbeline vaakumpump, SHB-III, Gongyi Red Instrument Equipment Co., Ltd.; andur, DP1701-EL1D1G, Baoji Best Control Technology Co., Ltd.; rõhu omandamise süsteem, Shandong Zhongshi Dashiyi Technology Co., Ltd.; kolorimeetriline toru, 100 ml, Tianjin Tianke Glass Instrument Manufacturing Co., Ltd.; kõrge temperatuurikindel klaaspudel, 120 ml, Schott Glass Works, Saksamaa; kõrge puhtusastmega lämmastik, Tianjin Gaochuang Baolan Gas Co., Ltd.

1.2 Katseproovid ja ettevalmistus

Hüdroksüpropüülmetüültsellulooseeter, 60RT400, Taian Ruitai Cellulose Co., Ltd.; lahustage 2 g, 3 g ja 4 g hüdroksüpropüülmetüültsellulooseetrit 50 ml kuumas vees temperatuuril 80 °C℃, segage hästi ja lisage 25℃50 ml külmas vees lahustati proovid täielikult, moodustades tsellulooseetri lahused kontsentratsioonidega vastavalt 0,02 g/ml, 0,03 g/ml ja 0,04 g/ml.

1.3 Tsellulooseetri geeli tugevuskatse eksperimentaalne meetod

(1) Testitud vaatlusmeetodil. Katses kasutatud laia suuga kõrge temperatuurikindla klaaspudelite maht on 120 ml ja tsellulooseetri lahuse maht 50 ml. Pange valmistatud tsellulooseetri lahused kontsentratsiooniga 0,02 g/mL, 0,03 g/mL ja 0,04 g/mL kõrgele temperatuurile vastupidavasse klaaspudelisse, pöörake see erinevatel temperatuuridel ümber ja võrrelge ülaltoodud kolme erinevat kontsentratsiooni vastavalt geeli tugevuskoodile. Testiti tsellulooseetri vesilahuse geelistumistugevust.

(2) Katsetatud rotatsioonimeetodil. Selles katses kasutatud katseinstrumendiks on kõrge temperatuuri ja kõrgsurve reomeeter. Valitakse tsellulooseetri vesilahus kontsentratsiooniga 2% ja asetatakse testimiseks trumlisse. Kütte määr on 5℃/10 min, nihkekiirus on 50 s-1 ja katseaeg 1 min. , Küttevahemik on 40～110℃.

(3) Testitud läbimurdelise vaakummeetodiga. Ühendage geeli sisaldavad kolorimeetrilised torud, lülitage sisse vaakumpump ja lugege manomeetri maksimaalset näitu, kui õhk geelist läbi tungib. Iga proovi käitatakse kolm korda keskmise väärtuse saamiseks.

(4) Katse positiivse rõhu meetodil. Läbimurdelise vaakumastme meetodi põhimõtte kohaselt oleme seda eksperimentaalset meetodit täiustanud ja võtnud kasutusele positiivse rõhu läbimurde meetodi. Ühendage geeli sisaldavad kolorimeetrilised torud ja kasutage tsellulooseetri geeli tugevuse testimiseks rõhuvõtusüsteemi. Katses kasutatud geeli kogus on 50mL, kolorimeetrilise toru maht 100mL, siseläbimõõt 3cm, geeli sisestatud ümmarguse toru siseläbimõõt 1cm ja sisestamise sügavus 3cm. Lülitage aeglaselt lämmastikuballooni lüliti sisse. Kui kuvatavad rõhuandmed langevad järsult ja järsult, võtke geelist läbimurdmiseks vajaliku tugevuse väärtuseks kõrgeim punkt. Iga proovi käitatakse kolm korda keskmise väärtuse saamiseks.

2. Katsetulemused ja arutelu

2.1 Vaatlusmeetodi rakendatavus tsellulooseetri geelitugevuse testimiseks

Tsellulooseetri geeli tugevuse vaatluse tulemusel, võttes näiteks tsellulooseetri lahuse kontsentratsiooniga 0,02 g/mL, saab teada, et tugevusaste on A, kui temperatuur on 65 kraadi.°C ja tugevus hakkab temperatuuri tõustes suurenema, kui temperatuur jõuab 75 kraadini℃, on geeli olek, muutub tugevusaste B-st D-ks ja kui temperatuur tõuseb 120 kraadini℃, saab tugevusastmeks F. On näha, et selle hindamismeetodi hindamistulemus näitab ainult geeli tugevuse taset, kuid ei saa kasutada andmeid geeli spetsiifilise tugevuse väljendamiseks, see tähendab, et see on kvalitatiivne, kuid mitte kvantitatiivne. Selle meetodi eeliseks on see, et toiming on lihtne ja intuitiivne ning vajaliku tugevusega geeli saab selle meetodiga odavalt sõeluda.

2.2 Pöörlemismeetodi rakendatavus tsellulooseetri geelitugevuse testimiseks

Kui lahus kuumutatakse temperatuurini 80°C, lahuse viskoossus on 61 mPa·s, siis viskoossus suureneb kiiresti ja saavutab maksimaalse väärtuse 46 790 mPa·s 100 juures°C ja siis tugevus väheneb. See on vastuolus varem täheldatud nähtusega, et hüdroksüpropüülmetüültsellulooseetri vesilahuse viskoossus hakkab 65 °C juures tõusma.°C ja geelid ilmuvad umbes 75 juures°C ja tugevus kasvab jätkuvalt. Selle nähtuse põhjuseks on see, et tsellulooseetri geeli tugevuse testimisel puruneb geel rootori pöörlemise tõttu, mille tulemuseks on valed andmed geeli tugevuse kohta järgnevatel temperatuuridel. Seetõttu ei sobi see meetod tsellulooseetergeelide tugevuse hindamiseks.

2.3 Läbimurdelise vaakummeetodi rakendatavus tsellulooseetri geelitugevuse testimiseks

Tsellulooseetri geeli tugevuse katsetulemusi hinnati läbimurdelise vaakummeetodi abil. See meetod ei hõlma rootori pöörlemist, seega saab vältida rootori pöörlemisest põhjustatud kolloidse nihke ja purunemise probleemi. Ülaltoodud katsetulemustest on näha, et selle meetodiga saab kvantitatiivselt testida geeli tugevust. Kui temperatuur on 100°C, 4% kontsentratsiooniga tsellulooseetri geeli tugevus on suurem kui 0,1 MPa (maksimaalne vaakumiaste) ja tugevust ei saa mõõta üle 0,1 MPa. Geeli tugevus ehk selle meetodiga testitud geeli tugevuse ülempiir on 0,1 MPa. Selles katses on tsellulooseetergeeli tugevus suurem kui 0,1 MPa, mistõttu see meetod ei sobi tsellulooseetergeeli tugevuse hindamiseks.

2.4 Positiivse rõhu meetodi rakendatavus tsellulooseetri geelitugevuse testimiseks

Tsellulooseetri geeli tugevuse katsetulemuste hindamiseks kasutati positiivse rõhu meetodit. On näha, et selle meetodiga saab kvantitatiivselt testida geeli, mille tugevus on üle 0,1 MPa. Katses kasutatud andmehõivesüsteem muudab katsetulemused täpsemaks kui vaakumkraadimeetodil tehislugemisandmed.

3. Järeldus

Tsellulooseetri geelitugevus näitas üldist tõusutrendi koos temperatuuri tõusuga. Pöörlemismeetod ja läbimurdeline vaakummeetod ei sobi tsellulooseetergeeli tugevuse määramiseks. Vaatlusmeetodiga saab kvalitatiivselt mõõta vaid tsellulooseetergeeli tugevust ning äsja lisatud positiivse rõhu meetodiga saab kvantitatiivselt testida tsellulooseetri geeli tugevust.