ضخیم کننده که به عنوان عامل ژل کننده نیز شناخته می شود، هنگامی که در غذا استفاده می شود خمیر یا چسب غذا نیز نامیده می شود. عملکرد اصلی آن افزایش ویسکوزیته سیستم مواد، نگه داشتن سیستم مواد در حالت تعلیق یکنواخت و پایدار یا حالت امولسیون شده یا تشکیل ژل است. ضخیم کننده ها می توانند به سرعت ویسکوزیته محصول را هنگام استفاده افزایش دهند. بیشتر مکانیسم عمل ضخیم‌کننده‌ها استفاده از گسترش ساختار زنجیره‌ای ماکرومولکولی برای دستیابی به اهداف ضخیم‌سازی یا تشکیل میسل‌ها و آب برای تشکیل یک ساختار شبکه سه‌بعدی برای ضخیم شدن است. دارای ویژگی های دوز کمتر، پیری سریع و پایداری خوب است و به طور گسترده در مواد غذایی، پوشش ها، چسب ها، لوازم آرایشی، مواد شوینده، چاپ و رنگرزی، اکتشاف نفت، لاستیک، پزشکی و سایر زمینه ها استفاده می شود. اولین ضخیم کننده لاستیک طبیعی محلول در آب بود، اما کاربرد آن به دلیل قیمت بالا به دلیل دوز زیاد و خروجی کم آن محدود بود. ضخیم کننده نسل دوم را ضخیم کننده امولسیون کننده نیز می نامند، به خصوص پس از ظهور قوام دهنده امولسیون کننده روغن-آب، در برخی از زمینه های صنعتی کاربرد فراوانی یافته است. با این حال، غلیظ کننده های امولسیون کننده نیاز به استفاده از مقدار زیادی نفت سفید دارند که نه تنها باعث آلودگی محیط زیست می شود، بلکه خطرات ایمنی در تولید و کاربرد را نیز به همراه دارد. بر اساس این مشکلات، ضخیم‌کننده‌های مصنوعی بیرون آمده‌اند، به‌ویژه تهیه و استفاده از قوام‌دهنده‌های مصنوعی که از کوپلیمریزاسیون مونومرهای محلول در آب مانند اسید اکریلیک و مقدار مناسبی از مونومرهای پیوند متقابل تشکیل شده‌اند، به سرعت توسعه یافته‌اند.
انواع قوام دهنده و مکانیسم قوام دهنده
ضخیم کننده ها انواع زیادی دارند که می توان آنها را به پلیمرهای معدنی و آلی و پلیمرهای آلی را به پلیمرهای طبیعی و پلیمرهای مصنوعی تقسیم کرد.
بیشتر غلیظ کننده های پلیمری طبیعی پلی ساکاریدها هستند که سابقه استفاده طولانی دارند و انواع مختلفی دارند که عمدتاً شامل اتر سلولز، صمغ عربی، صمغ خرنوب، صمغ گوار، صمغ زانتان، کیتوزان، آلژینیک اسید سدیم و نشاسته و محصولات دناتوره شده آن و غیره می باشد. سدیم کربوکسی متیل سلولز (CMC)، اتیل سلولز (EC)، هیدروکسی اتیل سلولز (HEC)، هیدروکسی پروپیل سلولز (HPC)، متیل هیدروکسی اتیل سلولز (MHEC) در محصولات سلولزی اتر) و متیل هیدروکسی پروپیل سلولز (MHPCo) به عنوان مونوگلولوز شناخته می شوند. و به طور گسترده در حفاری نفت، ساخت و ساز، پوشش، غذا، دارو و مواد شیمیایی روزانه استفاده می شود. این نوع ضخیم کننده عمدتاً از سلولز پلیمری طبیعی از طریق عمل شیمیایی ساخته می شود. Zhu Ganghui معتقد است که سدیم کربوکسی متیل سلولز (CMC) و هیدروکسی اتیل سلولز (HEC) پرمصرف ترین محصولات در محصولات سلولزی اتر هستند. آنها گروه های هیدروکسیل و اتریفیکاسیون واحد انیدروگلوکز روی زنجیره سلولزی هستند. واکنش (کلرواستیک اسید یا اکسید اتیلن). غلیظ کننده های سلولزی با هیدراتاسیون و انبساط زنجیره های بلند ضخیم می شوند. مکانیسم ضخیم شدن به شرح زیر است: زنجیره اصلی مولکول‌های سلولز از طریق پیوندهای هیدروژنی با مولکول‌های آب اطراف پیوند می‌یابند که باعث افزایش حجم سیال خود پلیمر و در نتیجه افزایش حجم خود پلیمر می‌شود. ویسکوزیته سیستم محلول آبی آن سیال غیر نیوتنی است و ویسکوزیته آن با سرعت برش تغییر می کند و ربطی به زمان ندارد. ویسکوزیته محلول با افزایش غلظت به سرعت افزایش می یابد و یکی از پرمصرف ترین ضخیم کننده ها و افزودنی های رئولوژیکی است.
صمغ گوار کاتیونی یک کوپلیمر طبیعی استخراج شده از گیاهان حبوبات است که دارای خواص سورفکتانت کاتیونی و رزین پلیمری است. ظاهر آن پودر زرد روشن، بی بو یا کمی معطر است. از 80% پلی ساکارید D2 مانوز و D2 گالاکتوز با ترکیب پلیمری مولکولی بالا 2∀1 تشکیل شده است. محلول آبی 1٪ آن دارای ویسکوزیته 4000 ~ 5000 mPas است. صمغ زانتان که به عنوان صمغ زانتان نیز شناخته می شود، یک پلیمر پلی ساکارید پلیمر آنیونی است که از تخمیر نشاسته تولید می شود. در آب سرد یا آب گرم محلول است، اما در حلال های آلی عمومی نامحلول است. ویژگی صمغ زانتان این است که می تواند ویسکوزیته یکنواخت را در دمای 0 تا 100 حفظ کند و همچنان در غلظت کم ویسکوزیته بالایی دارد و پایداری حرارتی خوبی دارد. ، هنوز هم حلالیت و پایداری عالی دارد و می تواند با نمک های با غلظت بالا در محلول سازگار باشد و در صورت استفاده با ضخیم کننده های پلی اکریلیک اسید می تواند اثر هم افزایی قابل توجهی ایجاد کند. کیتین یک محصول طبیعی، یک پلیمر گلوکزامین و یک غلیظ کننده کاتیونی است.
آلژینات سدیم (C6H7O8Na)n عمدتاً از نمک سدیم اسید آلژینیک تشکیل شده است که از aL مانورونیک اسید (واحد M) و bD گولورونیک اسید (واحد G) تشکیل شده است که توسط 1،4 پیوند گلیکوزیدی متصل شده و از قطعات مختلف GGGMMM تشکیل شده است. کوپلیمرها آلژینات سدیم متداول‌ترین ضخیم‌کننده‌ای است که برای چاپ رنگ‌های راکتیو منسوجات استفاده می‌شود. منسوجات چاپ شده دارای الگوهای روشن، خطوط شفاف، بازده رنگ بالا، بازده رنگ یکنواخت، نفوذپذیری خوب و انعطاف پذیری هستند. به طور گسترده ای در چاپ پنبه، پشم، ابریشم، نایلون و سایر پارچه ها استفاده شده است.
غلیظ کننده پلیمری مصنوعی
1. ضخیم کننده پلیمری مصنوعی با پیوند متقابل شیمیایی
قوام دهنده های مصنوعی در حال حاضر پرفروش ترین و گسترده ترین محصولات موجود در بازار هستند. بیشتر این ضخیم‌کننده‌ها پلیمرهای میکروشیمیایی با پیوند عرضی هستند، در آب نامحلول هستند و فقط می‌توانند آب را جذب کنند تا متورم شوند و غلیظ شوند. ضخیم کننده اسید پلی اکریلیک یک ضخیم کننده مصنوعی پرکاربرد است و روش های سنتز آن شامل پلیمریزاسیون امولسیونی، پلیمریزاسیون معکوس امولسیونی و پلیمریزاسیون رسوبی می باشد. این نوع قوام دهنده به دلیل اثر ضخیم کنندگی سریع، هزینه کم و دوز کمتر به سرعت توسعه یافته است. در حال حاضر، این نوع قوام دهنده توسط سه یا چند مونومر پلیمریزه می شود و مونومر اصلی عموماً یک مونومر محلول در آب است، مانند اسید اکریلیک، اسید مالئیک یا مالئیک انیدرید، اسید متاکریلیک، آکریل آمید و 2 آکریل آمید. 2- متیل پروپان سولفونات و غیره؛ مونومر دوم عموماً آکریلات یا استایرن است. مونومر سوم یک مونومر با اثر پیوند متقابل است، مانند N، N متیلن بیساکریل آمید، استر بوتیلن دیاکریلات یا دی پروپیلن فتالات و غیره.
مکانیسم ضخیم شدن قوام دهنده پلی اکریلیک اسید دارای دو نوع است: ضخیم شدن خنثی سازی و ضخیم شدن پیوند هیدروژنی. خنثی سازی و ضخیم شدن عبارت است از خنثی کردن غلیظ کننده اسید پلی اکریلیک اسیدی با قلیایی برای یونیزه کردن مولکول های آن و تولید بارهای منفی در امتداد زنجیره اصلی پلیمر، با تکیه بر دافعه بین بارهای همجنس برای ترویج کشش زنجیره مولکولی باز برای تشکیل شبکه. ساختار برای رسیدن به اثر ضخیم شدن. ضخیم شدن پیوند هیدروژنی به این صورت است که مولکول های پلی اکریلیک اسید با آب ترکیب می شوند و مولکول های هیدراتاسیون را تشکیل می دهند و سپس با دهنده های هیدروکسیل مانند سورفکتانت های غیر یونی با 5 یا بیشتر گروه اتوکسی ترکیب می شوند. از طریق دافعه الکترواستاتیکی همجنس یون های کربوکسیلات، زنجیره مولکولی تشکیل می شود. پسوند مارپیچی میله مانند می شود، به طوری که زنجیره های مولکولی پیچ خورده در سیستم آبی باز می شوند تا یک ساختار شبکه ای برای دستیابی به اثر ضخیم شدن ایجاد کنند. مقدار pH پلیمریزاسیون مختلف، عامل خنثی کننده و وزن مولکولی تأثیر زیادی بر اثر ضخیم شدن سیستم ضخیم کننده دارند. علاوه بر این، الکترولیت های معدنی می توانند به طور قابل توجهی بر راندمان ضخیم شدن این نوع غلیظ کننده تأثیر بگذارند، یون های تک ظرفیتی تنها می توانند بازده ضخیم شدن سیستم را کاهش دهند، یون های دو ظرفیتی یا سه ظرفیتی نه تنها می توانند سیستم را نازک کنند، بلکه رسوب نامحلول نیز تولید می کنند. بنابراین، مقاومت الکترولیتی ضخیم‌کننده‌های پلی کربوکسیلات بسیار ضعیف است که استفاده از آن در زمینه‌هایی مانند بهره‌برداری نفت را غیرممکن می‌کند.
در صنایعی که ضخیم‌کننده‌ها بیشتر مورد استفاده قرار می‌گیرند، مانند نساجی، اکتشاف نفت و لوازم آرایشی، الزامات عملکردی قوام‌دهنده‌ها مانند مقاومت در برابر الکترولیت و راندمان ضخیم‌شوندگی بسیار بالاست. ضخیم کننده تهیه شده توسط پلیمریزاسیون محلول معمولاً دارای وزن مولکولی نسبتاً پایینی است که باعث می شود راندمان ضخیم شدن پایین باشد و نمی تواند نیازهای برخی از فرآیندهای صنعتی را برآورده کند. ضخیم کننده های با وزن مولکولی بالا را می توان با پلیمریزاسیون امولسیونی، پلیمریزاسیون معکوس امولسیونی و سایر روش های پلیمریزاسیون به دست آورد. با توجه به مقاومت الکترولیت ضعیف نمک سدیم گروه کربوکسیل، افزودن مونومرهای غیر یونی یا کاتیونی و مونومرهایی با مقاومت الکترولیتی قوی (مانند مونومرهای حاوی گروه های اسید سولفونیک) به جزء پلیمری می تواند ویسکوزیته ضخیم کننده را تا حد زیادی بهبود بخشد. مقاومت در برابر الکترولیت باعث می شود تا نیازهای زمینه های صنعتی مانند بازیافت روغن سوم را برآورده کند. از آنجایی که پلیمریزاسیون امولسیونی معکوس در سال 1962 آغاز شد، پلیمریزاسیون اسید پلی اکریلیک با وزن مولکولی بالا و پلی آکریل آمید توسط پلیمریزاسیون امولسیونی معکوس غالب شد. روش کوپلیمریزاسیون امولسیونی نیتروژن دار و پلی اکسی اتیلن یا کوپلیمریزاسیون متناوب آن با سورفاکتانت پلیمریزه شده پلی اکسی پروپیلن، عامل اتصال عرضی و مونومر اسید اکریلیک برای تهیه امولسیون پلی اکریلیک اسید به عنوان ضخیم کننده، و اثر ضخیم کنندگی خوبی به دست آورد و دارای ضد لک خوبی است. عملکرد آریانا بنتی و همکاران از روش پلیمریزاسیون معکوس امولسیونی برای کوپلیمریزاسیون اسید اکریلیک، مونومرهای حاوی گروه های اسید سولفونیک و مونومرهای کاتیونی برای اختراع یک قوام دهنده برای لوازم آرایشی استفاده کرد. با توجه به ورود گروه های اسید سولفونیک و نمک های آمونیوم چهارتایی با قابلیت ضد الکترولیت قوی به ساختار غلیظ کننده، پلیمر تهیه شده دارای خواص ضخیم کنندگی و ضد الکترولیت بسیار خوبی است. مارسیال پابون و همکاران از پلیمریزاسیون امولسیونی معکوس برای کوپلیمریزاسیون ماکرومنومرهای آکریلات سدیم، آکریل آمید و ایزواکتیل فنل پلی اکسی اتیلن متاکریلات برای تهیه یک غلیظ کننده محلول در آب انجمن آبگریز استفاده کرد. Charles A. و غیره از اسید اکریلیک و آکریل آمید به عنوان کومونومر برای به دست آوردن یک غلیظ کننده با وزن مولکولی بالا با پلیمریزاسیون امولسیونی معکوس استفاده کرد. ژائو جونزی و دیگران از پلیمریزاسیون محلول و پلیمریزاسیون امولسیونی معکوس برای سنتز ضخیم کننده های پلی آکریلات مرتبط آبگریز استفاده کردند و فرآیند پلیمریزاسیون و عملکرد محصول را مقایسه کردند. نتایج نشان می‌دهد که در مقایسه با پلیمریزاسیون محلول و پلیمریزاسیون امولسیونی معکوس اسید اکریلیک و استریل آکریلات، مونومر ارتباط آبگریز سنتز شده از اسید اکریلیک و پلی‌اکسی اتیلن اتر الکل چرب می‌تواند به طور موثر با پلیمریزاسیون امولسیونی معکوس و کوپلیمریزاسیون اسید اکریلیک بهبود یابد. مقاومت الکترولیتی ضخیم کننده ها او پینگ چندین موضوع مربوط به تهیه غلیظ کننده اسید پلی اکریلیک توسط پلیمریزاسیون امولسیونی معکوس را مورد بحث قرار داد. در این مقاله، کوپلیمر آمفوتریک به عنوان تثبیت کننده و متیلن بیساکریل آمید به عنوان یک عامل اتصال عرضی برای شروع آکریلات آمونیوم برای پلیمریزاسیون امولسیونی معکوس برای تهیه ضخیم کننده با کارایی بالا برای چاپ پیگمنت استفاده شد. اثرات تثبیت کننده های مختلف، آغازگرها، کومونومرها و عوامل انتقال زنجیره بر روی پلیمریزاسیون مورد مطالعه قرار گرفت. خاطرنشان می شود که کوپلیمر لوریل متاکریلات و اکریلیک اسید می تواند به عنوان تثبیت کننده استفاده شود و دو آغازگر ردوکس، بنزوئیل دی متیل آنیلین پراکسید و سدیم ترت بوتیل هیدروپراکسید متابی سولفیت، هم می توانند پلیمریزاسیون را شروع کنند و هم ویسکوزیته مشخصی را به دست آورند. پالپ سفید و اعتقاد بر این است که مقاومت نمکی اکریلات آمونیوم کوپلیمر شده با کمتر از 15 درصد آکریل آمید افزایش می یابد.
2. غلیظ کننده پلیمری مصنوعی انجمن هیدروفوبیک
اگرچه ضخیم کننده های پلی اکریلیک اسید با پیوند متقابل شیمیایی به طور گسترده ای مورد استفاده قرار گرفته اند، اگرچه افزودن مونومرهای حاوی گروه های اسید سولفونیک به ترکیب غلیظ کننده می تواند عملکرد ضد الکترولیت آن را بهبود بخشد، هنوز هم ضخیم کننده های زیادی از این نوع وجود دارد. عیوب، مانند تیکسوتروپی ضعیف سیستم ضخیم‌کننده و غیره. روش بهبودیافته، وارد کردن مقدار کمی از گروه‌های آبگریز به زنجیره اصلی آبدوست آن برای سنتز ضخیم‌کننده‌های انجمنی آبگریز است. ضخیم کننده های انجمنی هیدروفوبیک ضخیم کننده های جدید در سال های اخیر هستند. در ساختار مولکولی قطعات آبدوست و گروه های چربی دوست وجود دارد که فعالیت سطحی خاصی را نشان می دهد. غلظت دهنده های انجمنی نسبت به ضخیم کننده های غیر انجمنی مقاومت بیشتری در برابر نمک دارند. این به این دلیل است که ارتباط گروه‌های آبگریز تا حدی با تمایل به پیچ‌شدن ناشی از اثر محافظ یونی مقابله می‌کند، یا سد فضایی ناشی از زنجیره جانبی طولانی‌تر تا حدی اثر محافظ یونی را تضعیف می‌کند. اثر تداعی به بهبود رئولوژی ضخیم‌کننده کمک می‌کند، که نقش بزرگی در فرآیند کاربرد واقعی دارد. علاوه بر ضخیم‌کننده‌های ارتباطی آبگریز با برخی ساختارهای گزارش‌شده در ادبیات، Tian Dating و همکاران. همچنین گزارش داد که هگزادسیل متاکریلات، یک مونومر آبگریز حاوی زنجیره های بلند، با اسید اکریلیک برای تهیه ضخیم کننده های انجمنی متشکل از کوپلیمرهای دوتایی کوپلیمریزه شد. قوام دهنده مصنوعی. مطالعات نشان داده است که مقدار معینی از مونومرهای اتصال عرضی و مونومرهای زنجیره بلند آبگریز می توانند ویسکوزیته را به میزان قابل توجهی افزایش دهند. اثر هگزادسیل متاکریلات (HM) در مونومر آبگریز بیشتر از لوریل متاکریلات (LM) است. عملکرد ضخیم‌کننده‌های شبکه‌ای متقاطع حاوی مونومرهای زنجیره بلند آبگریز بهتر از ضخیم‌کننده‌های غیر انجمنی است. بر این اساس، گروه تحقیقاتی همچنین یک ضخیم کننده انجمنی حاوی ترپلیمر اکریلیک اسید/اکریلامید/هگزادسیل متاکریلات را با پلیمریزاسیون امولسیونی معکوس سنتز کردند. نتایج ثابت کرد که هم ارتباط آبگریز ستیل متاکریلات و هم اثر غیر یونی پروپیون آمید می تواند عملکرد ضخیم شدن ضخیم کننده را بهبود بخشد.
ضخیم کننده پلی یورتان انجمن هیدروفوبیک (HEUR) نیز در سال های اخیر بسیار توسعه یافته است. مزایای آن هیدرولیز آسان، ویسکوزیته پایدار و عملکرد ساخت عالی در طیف وسیعی از کاربردها مانند مقدار pH و دما است. مکانیسم ضخیم شدن قوام دهنده های پلی یورتان عمدتاً به دلیل ساختار پلیمری سه بلوکی ویژه آن به شکل چربی دوست- آب دوست- چربی دوست است، به طوری که انتهای زنجیره ها گروه های چربی دوست (معمولاً گروه های هیدروکربنی آلیفاتیک) و وسط آن آبدوست محلول در آب است. بخش (معمولا پلی اتیلن گلیکول با وزن مولکولی بالاتر). اثر اندازه گروه انتهایی آبگریز بر اثر ضخیم شدن HEUR مورد مطالعه قرار گرفت. با استفاده از روش های مختلف آزمایش، پلی اتیلن گلیکول با وزن مولکولی 4000 با اکتانول، دودسیل الکل و اکتادسیل الکل پوشانده شد و با هر گروه آبگریز مقایسه شد. اندازه میسل توسط HEUR در محلول آبی تشکیل شده است. نتایج نشان داد که زنجیره‌های آبگریز کوتاه برای HEUR برای تشکیل میسل‌های آبگریز کافی نبودند و اثر ضخیم‌کننده خوب نبود. در عین حال، با مقایسه استئاریل الکل و پلی اتیلن گلیکول پایان یافته با لوریل الکل، اندازه میسل های اولی به طور قابل توجهی بزرگتر از دومی است و به این نتیجه می رسد که بخش زنجیره آبگریز طولانی اثر ضخیم کنندگی بهتری دارد.
زمینه های کاربردی اصلی
چاپ و رنگرزی منسوجات
اثر چاپ خوب و کیفیت چاپ پارچه و رنگدانه تا حد زیادی به عملکرد خمیر چاپ بستگی دارد و افزودن قوام دهنده نقش حیاتی در عملکرد آن دارد. افزودن یک ضخیم کننده می تواند باعث شود محصول چاپ شده دارای بازده رنگ بالا، طرح کلی چاپ واضح، روشن و پر رنگ باشد و نفوذپذیری و تیکسوتروپی محصول را بهبود بخشد. در گذشته از نشاسته طبیعی یا آلژینات سدیم بیشتر به عنوان قوام دهنده برای چاپ خمیر استفاده می شد. به دلیل دشواری ساخت رب از نشاسته طبیعی و قیمت بالای آلژینات سدیم، به تدریج با پرپشت کننده های چاپ و رنگرزی اکریلیک جایگزین می شود. پلی اکریلیک اسید آنیونیک بهترین اثر ضخیم کنندگی را دارد و در حال حاضر پرمصرف ترین ضخیم کننده است، اما این نوع ضخیم کننده همچنان دارای نقص هایی مانند مقاومت در برابر الکترولیت، تیکسوتروپی خمیر رنگ و عملکرد رنگ در حین چاپ است. میانگین ایده آل نیست. روش بهبودیافته این است که مقدار کمی از گروه های آبگریز را به زنجیره اصلی آبدوست خود وارد کنیم تا ضخیم کننده های انجمنی سنتز شوند. در حال حاضر ضخیم‌کننده‌های چاپی در بازار داخلی را می‌توان بر حسب مواد اولیه و روش‌های مختلف تهیه به قوام‌دهنده‌های طبیعی، قوام‌دهنده‌های امولسیونیک و قوام‌دهنده‌های مصنوعی تقسیم کرد. بیشتر، زیرا محتوای جامد آن می تواند بالاتر از 50٪ باشد، اثر غلیظ کننده بسیار خوب است.
رنگ بر پایه آب
افزودن ضخیم‌کننده‌های مناسب به رنگ می‌تواند به طور موثر ویژگی‌های سیال سیستم رنگ را تغییر داده و آن را تیکسوتروپیک کند، بنابراین رنگ را با پایداری و کارایی مناسب در ذخیره‌سازی اعطا می‌کند. یک ضخیم کننده با عملکرد عالی می تواند ویسکوزیته پوشش را در طول ذخیره سازی افزایش دهد، از جدا شدن پوشش جلوگیری کند و در هنگام پوشش با سرعت بالا ویسکوزیته را کاهش دهد، ویسکوزیته فیلم پوشش را پس از پوشش افزایش دهد و از بروز افتادگی جلوگیری کند. قوام دهنده های رنگ سنتی اغلب از پلیمرهای محلول در آب مانند هیدروکسی اتیل سلولز با مولکولی بالا استفاده می کنند. علاوه بر این، ضخیم‌کننده‌های پلیمری نیز می‌توانند برای کنترل حفظ رطوبت در طول فرآیند پوشش محصولات کاغذی استفاده شوند. وجود ضخیم کننده ها می تواند سطح کاغذ پوشش داده شده را صاف تر و یکنواخت تر کند. به خصوص ضخیم کننده امولسیونی متورم (HASE) دارای عملکرد ضد پاشش است و می توان از آن در ترکیب با انواع دیگر قوام دهنده ها استفاده کرد تا زبری سطح کاغذ پوشش داده شده را تا حد زیادی کاهش دهد. به عنوان مثال رنگ لاتکس اغلب در حین تولید، حمل و نقل، ذخیره سازی و ساخت با مشکل جداسازی آب مواجه می شود. اگرچه جداسازی آب را می توان با افزایش ویسکوزیته و پراکندگی رنگ لاتکس به تأخیر انداخت، اما چنین تنظیماتی اغلب محدود است و مهمتر از آن انتخاب غلیظ کننده و تطبیق آن برای حل این مشکل است.
استخراج نفت
در استخراج روغن برای بدست آوردن بازده بالا از رسانایی مایع خاصی (مانند نیروی هیدرولیک و ...) برای شکستن لایه سیال استفاده می شود. مایع را مایع شکست یا مایع شکستگی می نامند. هدف از شکستگی ایجاد شکستگی هایی با اندازه و رسانایی مشخص در سازند است و موفقیت آن ارتباط تنگاتنگی با عملکرد مایع شکست مورد استفاده دارد. سیال های شکست شامل سیال های شکست بر پایه آب، سیال های شکست بر پایه روغن، سیال های شکست بر پایه الکل، سیال های شکست امولسیون شده و سیال های شکست فوم هستند. در این میان، سیال شکستگی مبتنی بر آب دارای مزایای کم هزینه و ایمنی بالا است و در حال حاضر بیشترین استفاده را دارد. ضخیم کننده اصلی ترین ماده افزودنی در سیال شکستگی مبتنی بر آب است و توسعه آن نزدیک به نیم قرن گذشته است، اما دستیابی به قوام دهنده سیال شکستگی با عملکرد بهتر همواره جهت پژوهش محققان داخل و خارج از کشور بوده است. در حال حاضر انواع زیادی از ضخیم‌کننده‌های پلیمری سیال شکستن مبتنی بر آب استفاده می‌شود که می‌توان آنها را به دو دسته تقسیم کرد: پلی ساکاریدهای طبیعی و مشتقات آنها و پلیمرهای مصنوعی. با توسعه مداوم فن آوری استخراج نفت و افزایش سختی معدن، مردم نیازهای جدیدتر و بالاتری را برای سیال شکستگی مطرح می کنند. از آنجا که آنها نسبت به پلی ساکاریدهای طبیعی با محیط های تشکیل پیچیده سازگارتر هستند، ضخیم کننده های پلیمری مصنوعی نقش بیشتری در شکستن چاه عمیق در دمای بالا ایفا می کنند.
مواد شیمیایی و مواد غذایی روزانه
در حال حاضر بیش از 200 نوع قوام دهنده در صنایع شیمیایی روزانه مورد استفاده قرار می گیرد که عمدتاً شامل نمک های معدنی، سورفکتانت ها، پلیمرهای محلول در آب و الکل های چرب/اسیدهای چرب می باشد. آنها بیشتر در مواد شوینده، لوازم آرایشی، خمیر دندان و سایر محصولات استفاده می شوند. علاوه بر این، قوام دهنده ها نیز به طور گسترده در صنایع غذایی استفاده می شوند. آنها عمدتاً برای بهبود و تثبیت خواص فیزیکی یا اشکال مواد غذایی، افزایش ویسکوزیته غذا، دادن طعم چسبناک و لذیذ به غذا و در غلیظ شدن، تثبیت و همگن شدن نقش دارند. ژل امولسیون کننده، ماسک کننده، طعم دهنده و شیرین کننده. قوام دهنده های مورد استفاده در صنایع غذایی شامل قوام دهنده های طبیعی به دست آمده از حیوانات و گیاهان و همچنین قوام دهنده های مصنوعی مانند CMCNa و پروپیلن گلیکول آلژینات می باشد. علاوه بر این، ضخیم‌کننده‌ها نیز به طور گسترده در پزشکی، کاغذسازی، سرامیک، پردازش چرم، آبکاری الکتریکی و غیره استفاده می‌شوند.
2.غلیظ کننده غیر آلی
غلیظ کننده های معدنی شامل دو دسته با وزن مولکولی کم و وزن مولکولی بالا هستند و قوام دهنده های با وزن مولکولی پایین عمدتاً محلول های آبی نمک های معدنی و سورفکتانت ها هستند. نمک های معدنی مورد استفاده در حال حاضر عمدتاً شامل کلرید سدیم، کلرید پتاسیم، کلرید آمونیوم، سولفات سدیم، فسفات سدیم و تری فسفات پنتا سدیم هستند که در این میان کلرید سدیم و کلرید آمونیوم دارای اثرات غلیظ کنندگی بهتری هستند. اصل اساسی این است که سورفکتانت ها در محلول آبی تشکیل میسل می دهند و حضور الکترولیت ها تعداد پیوندهای میسلی را افزایش می دهد و در نتیجه میسل های کروی به میسل های میله ای شکل تبدیل می شوند و مقاومت حرکتی افزایش می یابد و در نتیجه ویسکوزیته سیستم افزایش می یابد. . با این حال، هنگامی که الکترولیت بیش از حد باشد، بر ساختار مایسل تأثیر می گذارد، مقاومت حرکتی را کاهش می دهد و در نتیجه ویسکوزیته سیستم را کاهش می دهد که به اصطلاح اثر نمک زدایی است.
ضخیم کننده های غیر آلی با وزن مولکولی بالا شامل بنتونیت، آتاپولژیت، سیلیکات آلومینیوم، سپیولیت، هکتوریت و ... می باشد که در این میان بنتونیت دارای بیشترین ارزش تجاری است. مکانیسم اصلی غلیظ شدن از مواد معدنی ژل تیکسوتروپیک تشکیل شده است که با جذب آب متورم می شوند. این کانی ها عموما دارای ساختار لایه ای یا ساختار شبکه ای منبسط شده هستند. هنگامی که در آب پراکنده می شود، یون های فلزی موجود در آن از کریستال های لایه ای پخش می شوند، با پیشرفت هیدراتاسیون متورم می شوند و در نهایت به طور کامل از بلورهای لایه جدا می شوند و یک سوسپانسیون کلوئیدی تشکیل می دهند. مایع در این زمان، سطح کریستال لایه ای دارای بار منفی است و گوشه های آن به دلیل ظاهر شدن سطوح شکستگی شبکه دارای مقدار کمی بار مثبت هستند. در محلول رقیق، بارهای منفی روی سطح بزرگتر از بارهای مثبت گوشه ها هستند و ذرات بدون ضخیم شدن یکدیگر را دفع می کنند. با این حال، با افزایش غلظت الکترولیت، بار روی سطح لاملا کاهش می‌یابد و برهمکنش بین ذرات از نیروی دافعه بین لایه‌ها به نیروی جاذبه بین بارهای منفی روی سطح لاملا و نیروی مثبت تغییر می‌کند. شارژ در گوشه های لبه به صورت عمودی به هم متصل شده و ساختار خانه ای از کارت ها را تشکیل می دهد که باعث ایجاد تورم برای تولید ژل برای رسیدن به اثر ضخیم کننده می شود. در این زمان، ژل معدنی در آب حل می شود و یک ژل بسیار تیکسوتروپیک تشکیل می دهد. علاوه بر این، بنتونیت می تواند پیوندهای هیدروژنی را در محلول ایجاد کند که برای تشکیل یک ساختار شبکه سه بعدی مفید است. فرآیند ضخیم شدن هیدراتاسیون ژل معدنی و تشکیل خانه کارت در نمودار شماتیک 1 نشان داده شده است. تلفیق مونومرهای پلیمریزه شده به مونت موریلونیت برای افزایش فاصله بین لایه ها، و سپس پلیمریزاسیون درجا بین لایه ها می تواند یک هیبرید آلی- غیر آلی پلیمر/مونتموریلونیت تولید کند. غلیظ کننده زنجیره های پلیمری می توانند از ورقه های مونتموریلونیت عبور کرده و یک شبکه پلیمری تشکیل دهند. برای اولین بار، کازوتوشی و همکاران. از مونتموریلونیت مبتنی بر سدیم به عنوان یک عامل اتصال متقابل برای معرفی یک سیستم پلیمری استفاده کرد و یک هیدروژل حساس به دما با پیوند متقابل مونت موریلونیت تهیه کرد. لیو هونگیو و همکاران از مونتموریلونیت مبتنی بر سدیم به عنوان یک عامل اتصال متقابل برای سنتز نوع جدیدی از ضخیم کننده با عملکرد ضد الکترولیت بالا استفاده کرد و عملکرد ضخیم شدن و ضد NaCl و سایر عملکرد الکترولیت ضخیم کننده کامپوزیت را آزمایش کرد. نتایج نشان می دهد که ضخیم کننده Na-montmorillonite-crosslinked دارای خواص ضد الکترولیتی عالی است. علاوه بر این، غلیظ‌کننده‌های غیرآلی و سایر ترکیبات آلی مانند قوام‌دهنده مصنوعی تهیه‌شده توسط M.Chtourou و سایر مشتقات آلی نمک‌های آمونیوم و خاک رس تونس متعلق به مونتموریلونیت نیز وجود دارد که اثر غلیظ کنندگی خوبی دارد.
زمان ارسال: ژانویه-11-2023