સેલ્યુલોઝ ઈથરની જેલ સ્ટ્રેન્થના નિર્ધારણ માટેની પદ્ધતિ

ની તાકાત માપવા માટેસેલ્યુલોઝ ઈથર જેલ, લેખ પરિચય આપે છે કે સેલ્યુલોઝ ઈથર જેલ અને જેલી જેવા પ્રોફાઈલ કંટ્રોલ એજન્ટ્સમાં અલગ અલગ જીલેશન મિકેનિઝમ્સ હોવા છતાં, તેઓ દેખાવમાં સમાનતાનો ઉપયોગ કરી શકે છે, એટલે કે, તેઓ જીલેશન પછી પ્રવાહ કરી શકતા નથી, અર્ધ-નક્કર સ્થિતિમાં, સામાન્ય રીતે ઉપયોગમાં લેવાતી અવલોકન પદ્ધતિ, સેલ્યુલોઝ ઈથર જેલની મજબૂતાઈનું મૂલ્યાંકન કરવા માટે જેલીની મજબૂતાઈનું મૂલ્યાંકન કરવા માટે પરિભ્રમણ પદ્ધતિ અને વેક્યુમ બ્રેકથ્રુ પદ્ધતિનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે, અને નવી હકારાત્મક દબાણ પ્રગતિ પદ્ધતિ ઉમેરવામાં આવે છે. સેલ્યુલોઝ ઈથર જેલની મજબૂતાઈના નિર્ધારણ માટે આ ચાર પદ્ધતિઓની લાગુતાનું પ્રયોગો દ્વારા વિશ્લેષણ કરવામાં આવ્યું હતું. પરિણામો દર્શાવે છે કે અવલોકન પદ્ધતિ માત્ર સેલ્યુલોઝ ઈથરની મજબૂતાઈનું ગુણાત્મક મૂલ્યાંકન કરી શકે છે, પરિભ્રમણ પદ્ધતિ સેલ્યુલોઝ ઈથરની મજબૂતાઈનું મૂલ્યાંકન કરવા માટે યોગ્ય નથી, વેક્યુમ પદ્ધતિ માત્ર 0.1 MPa ની નીચેની તાકાત સાથે સેલ્યુલોઝ ઈથરની મજબૂતાઈનું મૂલ્યાંકન કરી શકે છે, અને નવું ઉમેરાયેલ હકારાત્મક દબાણ આ પદ્ધતિ સેલ્યુલોઝ ઈથર જેલની તાકાતનું માત્રાત્મક મૂલ્યાંકન કરી શકે છે.

મુખ્ય શબ્દો: જેલી સેલ્યુલોઝ ઈથર જેલ; તાકાત પદ્ધતિ

0.પ્રસ્તાવના

પોલિમર જેલી-આધારિત પ્રોફાઇલ કંટ્રોલ એજન્ટ્સનો સૌથી વધુ ઉપયોગ ઓઇલફિલ્ડ વોટર પ્લગિંગ અને પ્રોફાઇલ કંટ્રોલમાં થાય છે. જો કે, તાજેતરના વર્ષોમાં, તાપમાન-સંવેદનશીલ અને થર્મલી રિવર્સિબલ જેલ સેલ્યુલોઝ ઈથર પ્લગિંગ અને કંટ્રોલ સિસ્ટમ ધીમે ધીમે ભારે તેલના જળાશયોમાં વોટર પ્લગિંગ અને પ્રોફાઇલ નિયંત્રણ માટે સંશોધન હોટસ્પોટ બની છે. . સેલ્યુલોઝ ઈથરની જેલ સ્ટ્રેન્થ રચના પ્લગિંગ માટેના સૌથી મહત્વપૂર્ણ સૂચકોમાંનું એક છે, પરંતુ તેની તાકાત પરીક્ષણ પદ્ધતિ માટે કોઈ સમાન ધોરણ નથી. જેલીની શક્તિનું મૂલ્યાંકન કરવા માટે સામાન્ય રીતે ઉપયોગમાં લેવાતી પદ્ધતિઓ, જેમ કે નિરીક્ષણ પદ્ધતિ - જેલીની મજબૂતાઈને ચકાસવા માટેની સીધી અને આર્થિક પદ્ધતિ, માપવા માટે જેલની તાકાતનું સ્તર નક્કી કરવા માટે જેલી તાકાત કોડ કોષ્ટકનો ઉપયોગ કરો; પરિભ્રમણ પદ્ધતિ - સામાન્ય રીતે ઉપયોગમાં લેવાતા સાધનો બ્રુકફિલ્ડ વિસ્કોમીટર અને રિઓમીટર છે, બ્રુકફિલ્ડ વિસ્કોમીટર પરીક્ષણ નમૂનાનું તાપમાન 90 ની અંદર મર્યાદિત છે°સી; બ્રેકથ્રુ શૂન્યાવકાશ પદ્ધતિ - જ્યારે હવાનો ઉપયોગ જેલને તોડવા માટે થાય છે, ત્યારે પ્રેશર ગેજનું મહત્તમ વાંચન જેલની મજબૂતાઈ દર્શાવે છે. જેલીની જેલિંગ મિકેનિઝમ પોલિમર સોલ્યુશનમાં ક્રોસ-લિંકિંગ એજન્ટ ઉમેરવાનું છે. ક્રોસ-લિંકિંગ એજન્ટ અને પોલિમર સાંકળ અવકાશી નેટવર્ક માળખું બનાવવા માટે રાસાયણિક બોન્ડ્સ દ્વારા જોડાયેલા હોય છે, અને પ્રવાહી તબક્કાને તેમાં વીંટાળવામાં આવે છે, જેથી સમગ્ર સિસ્ટમ પ્રવાહીતા ગુમાવે છે, અને પછી જેલી માટે, આ પ્રક્રિયા ઉલટાવી શકાય તેવું નથી અને રાસાયણિક પરિવર્તન છે. સેલ્યુલોઝ ઈથરની જેલ મિકેનિઝમ એ છે કે નીચા તાપમાને, સેલ્યુલોઝ ઈથરના મેક્રોમોલેક્યુલ્સ હાઇડ્રોજન બોન્ડ દ્વારા પાણીના નાના પરમાણુઓથી ઘેરાયેલા હોય છે અને જલીય દ્રાવણ બનાવે છે. જેમ જેમ સોલ્યુશનનું તાપમાન વધે છે તેમ, હાઇડ્રોજન બોન્ડ્સનો નાશ થાય છે, અને સેલ્યુલોઝ ઈથરના મોટા પરમાણુઓ જેલ બનાવવા માટે હાઇડ્રોફોબિક જૂથોની ક્રિયાપ્રતિક્રિયા દ્વારા પરમાણુઓ એકસાથે આવે છે તે એક ભૌતિક પરિવર્તન છે. જો કે બંનેની જીલેશન મિકેનિઝમ અલગ છે, દેખાવમાં સમાન સ્થિતિ છે, એટલે કે, ત્રિ-પરિમાણીય અવકાશમાં સ્થિર અર્ધ-ઘન સ્થિતિ રચાય છે. સેલ્યુલોઝ ઈથર જેલની મજબૂતાઈના મૂલ્યાંકન માટે જેલીની શક્તિની મૂલ્યાંકન પદ્ધતિ યોગ્ય છે કે કેમ તે માટે સંશોધન અને પ્રાયોગિક ચકાસણીની જરૂર છે. આ પેપરમાં, સેલ્યુલોઝ ઈથર જેલ્સની મજબૂતાઈનું મૂલ્યાંકન કરવા માટે ત્રણ પરંપરાગત પદ્ધતિઓનો ઉપયોગ કરવામાં આવ્યો છે: અવલોકન પદ્ધતિ, પરિભ્રમણ પદ્ધતિ અને બ્રેકથ્રુ વેક્યૂમ પદ્ધતિ, અને તેના આધારે સકારાત્મક દબાણની પ્રગતિની પદ્ધતિ રચાય છે.

1. પ્રાયોગિક ભાગ

1.1 મુખ્ય પ્રાયોગિક સાધનો અને સાધનો

ઇલેક્ટ્રિક કોન્સ્ટન્ટ ટેમ્પરેચર વોટર બાથ, DZKW-S-6, બેઇજિંગ યોંગગુઆંગમિંગ મેડિકલ ઇન્સ્ટ્રુમેન્ટ કું., લિ.; ઉચ્ચ તાપમાન અને ઉચ્ચ દબાણ રેયોમીટર, MARS-III, જર્મની HAAKE કંપની; ફરતા પાણીનો બહુહેતુક વેક્યૂમ પંપ, SHB-III, Gongyi Red Instrument Equipment Co., Ltd.; સેન્સર, DP1701-EL1D1G, Baoji Best Control Technology Co., Ltd.; પ્રેશર એક્વિઝિશન સિસ્ટમ, શેન્ડોંગ ઝોંગશી દશીય ટેકનોલોજી કું., લિ.; કલરમેટ્રિક ટ્યુબ, 100 એમએલ, તિયાનજિન ટિઆંકે ગ્લાસ ઇન્સ્ટ્રુમેન્ટ મેન્યુફેક્ચરિંગ કંપની, લિ.; ઉચ્ચ તાપમાન પ્રતિરોધક કાચની બોટલ, 120 એમએલ, સ્કોટ ગ્લાસ વર્ક્સ, જર્મની; ઉચ્ચ શુદ્ધતા નાઇટ્રોજન, તિયાનજિન ગાઓચુઆંગ બાઓલાન ગેસ કંપની, લિ.

1.2 પ્રાયોગિક નમૂનાઓ અને તૈયારી

Hydroxypropyl methylcellulose ether, 60RT400, Taian Ruitai Cellulose Co., Ltd.; 80 પર 50 મિલી ગરમ પાણીમાં 2g, 3g અને 4g હાઈડ્રોક્સીપ્રોપીલમેથિલસેલ્યુલોઝ ઈથરને ઓગાળો℃, સારી રીતે હલાવો અને 25 ઉમેરો℃50 એમએલ ઠંડા પાણીમાં, નમૂનાઓ અનુક્રમે 0.02g/mL, 0.03g/mL અને 0.04g/mL ની સાંદ્રતા સાથે સેલ્યુલોઝ ઈથર સોલ્યુશન બનાવવા માટે સંપૂર્ણપણે ઓગળી ગયા હતા.

1.3 સેલ્યુલોઝ ઈથર જેલ તાકાત પરીક્ષણની પ્રાયોગિક પદ્ધતિ

(1) નિરીક્ષણ પદ્ધતિ દ્વારા પરીક્ષણ. પ્રયોગમાં વપરાતા પહોળા-મોં ઉચ્ચ-તાપમાન-પ્રતિરોધક કાચની બોટલોની ક્ષમતા 120mL છે, અને સેલ્યુલોઝ ઈથર સોલ્યુશનનું પ્રમાણ 50mL છે. ઉચ્ચ તાપમાન પ્રતિરોધક કાચની બોટલમાં 0.02g/mL, 0.03g/mL અને 0.04g/mL ની સાંદ્રતા સાથે તૈયાર સેલ્યુલોઝ ઈથર સોલ્યુશન્સ મૂકો, તેને અલગ-અલગ તાપમાને ઊંધું કરો અને જેલ સ્ટ્રેન્થ કોડ અનુસાર ઉપરોક્ત ત્રણ અલગ-અલગ સાંદ્રતાની તુલના કરો. સેલ્યુલોઝ ઈથર જલીય દ્રાવણની જેલિંગ શક્તિનું પરીક્ષણ કરવામાં આવ્યું હતું.

(2) પરિભ્રમણ પદ્ધતિ દ્વારા પરીક્ષણ. આ પ્રયોગમાં વપરાતું પરીક્ષણ સાધન ઉચ્ચ-તાપમાન અને ઉચ્ચ-દબાણનું રિઓમીટર છે. 2% ની સાંદ્રતા સાથે સેલ્યુલોઝ ઈથર જલીય દ્રાવણ પસંદ કરવામાં આવે છે અને પરીક્ષણ માટે ડ્રમમાં મૂકવામાં આવે છે. હીટિંગ રેટ 5 છે℃/10 મિનિટ, શીયર રેટ 50 s-1 છે, અને ટેસ્ટ સમય 1 મિનિટ છે. , હીટિંગ રેન્જ 40 છે～110℃.

(3) બ્રેકથ્રુ વેક્યૂમ પદ્ધતિ દ્વારા પરીક્ષણ કરવામાં આવ્યું. જેલ ધરાવતી કલરમિટ્રિક ટ્યુબને કનેક્ટ કરો, વેક્યૂમ પંપ ચાલુ કરો અને જ્યારે જેલમાંથી હવા તૂટી જાય ત્યારે પ્રેશર ગેજનું મહત્તમ રીડિંગ વાંચો. સરેરાશ મૂલ્ય મેળવવા માટે દરેક નમૂનાને ત્રણ વખત ચલાવવામાં આવે છે.

(4) હકારાત્મક દબાણ પદ્ધતિ દ્વારા પરીક્ષણ. બ્રેકથ્રુ શૂન્યાવકાશ ડિગ્રી પદ્ધતિના સિદ્ધાંત અનુસાર, અમે આ પ્રાયોગિક પદ્ધતિમાં સુધારો કર્યો છે અને હકારાત્મક દબાણની પ્રગતિની પદ્ધતિ અપનાવી છે. જેલ ધરાવતી કલરમેટ્રિક ટ્યુબને જોડો અને સેલ્યુલોઝ ઈથર જેલની મજબૂતાઈ ચકાસવા માટે પ્રેશર એક્વિઝિશન સિસ્ટમનો ઉપયોગ કરો. પ્રયોગમાં વપરાતી જેલની માત્રા 50mL છે, કલરમેટ્રિક ટ્યુબની ક્ષમતા 100mL છે, આંતરિક વ્યાસ 3cm છે, જેલમાં દાખલ કરાયેલી ગોળ નળીનો આંતરિક વ્યાસ 1cm છે, અને દાખલ કરવાની ઊંડાઈ 3cm છે. ધીમે ધીમે નાઇટ્રોજન સિલિન્ડરની સ્વીચ ચાલુ કરો. જ્યારે પ્રદર્શિત પ્રેશર ડેટા અચાનક અને તીવ્ર રીતે ઘટે છે, ત્યારે જેલને તોડવા માટે જરૂરી તાકાત મૂલ્ય તરીકે ઉચ્ચતમ બિંદુ લો. સરેરાશ મૂલ્ય મેળવવા માટે દરેક નમૂનાને ત્રણ વખત સંચાલિત કરવામાં આવે છે.

2. પ્રાયોગિક પરિણામો અને ચર્ચા

2.1 સેલ્યુલોઝ ઈથરની જેલ તાકાત ચકાસવા માટે અવલોકન પદ્ધતિની પ્રયોજ્યતા

અવલોકન દ્વારા સેલ્યુલોઝ ઈથરની જેલ શક્તિનું મૂલ્યાંકન કરવાના પરિણામે, ઉદાહરણ તરીકે 0.02 g/mL ની સાંદ્રતા સાથે સેલ્યુલોઝ ઈથર સોલ્યુશન લેવાથી, તે જાણી શકાય છે કે જ્યારે તાપમાન 65 હોય ત્યારે તાકાત સ્તર A છે.°C, અને જ્યારે તાપમાન 75 સુધી પહોંચે છે ત્યારે તાપમાન વધે છે તેમ તાકાત વધવા લાગે છે℃, તે એક જેલ સ્થિતિ રજૂ કરે છે, તાકાત ગ્રેડ B થી D માં બદલાય છે, અને જ્યારે તાપમાન 120 સુધી વધે છે℃, સ્ટ્રેન્થ ગ્રેડ F બની જાય છે. તે જોઈ શકાય છે કે આ મૂલ્યાંકન પદ્ધતિનું મૂલ્યાંકન પરિણામ માત્ર જેલની તાકાતનું સ્તર દર્શાવે છે, પરંતુ જેલની ચોક્કસ શક્તિને વ્યક્ત કરવા માટે ડેટાનો ઉપયોગ કરી શકતા નથી, એટલે કે, તે ગુણાત્મક છે પરંતુ નથી. માત્રાત્મક આ પદ્ધતિનો ફાયદો એ છે કે ઓપરેશન સરળ અને સાહજિક છે, અને જરૂરી તાકાત સાથે જેલ આ પદ્ધતિ દ્વારા સસ્તામાં સ્ક્રીનીંગ કરી શકાય છે.

2.2 સેલ્યુલોઝ ઈથરની જેલ મજબૂતાઈને ચકાસવા માટે પરિભ્રમણ પદ્ધતિની પ્રયોજ્યતા

જ્યારે ઉકેલ 80 સુધી ગરમ થાય છે°સી, સોલ્યુશનની સ્નિગ્ધતા 61 એમપીએ છે·s, પછી સ્નિગ્ધતા ઝડપથી વધે છે, અને 46 790 એમપીએના મહત્તમ મૂલ્ય સુધી પહોંચે છે.·100 પર છે°સી, અને પછી તાકાત ઘટે છે. આ અગાઉ અવલોકન કરાયેલી ઘટના સાથે અસંગત છે કે હાઇડ્રોક્સીપ્રોપીલ મેથાઈલસેલ્યુલોઝ ઈથર જલીય દ્રાવણની સ્નિગ્ધતા 65 થી વધવા લાગે છે.°સી, અને જેલ્સ 75 ની આસપાસ દેખાય છે°સી અને તાકાત સતત વધી રહી છે. આ ઘટનાનું કારણ એ છે કે સેલ્યુલોઝ ઈથરની જેલ તાકાતનું પરીક્ષણ કરતી વખતે રોટરના પરિભ્રમણને કારણે જેલ તૂટી જાય છે, જેના પરિણામે અનુગામી તાપમાને જેલની શક્તિનો ખોટો ડેટા મળે છે. તેથી, આ પદ્ધતિ સેલ્યુલોઝ ઈથર જેલ્સની શક્તિનું મૂલ્યાંકન કરવા માટે યોગ્ય નથી.

2.3 સેલ્યુલોઝ ઈથરની જેલ મજબૂતાઈને ચકાસવા માટે સફળતાપૂર્વક વેક્યૂમ પદ્ધતિની પ્રયોજ્યતા

સેલ્યુલોઝ ઈથર જેલ શક્તિના પ્રાયોગિક પરિણામોનું મૂલ્યાંકન બ્રેકથ્રુ વેક્યુમ પદ્ધતિ દ્વારા કરવામાં આવ્યું હતું. આ પદ્ધતિમાં રોટરના પરિભ્રમણનો સમાવેશ થતો નથી, તેથી રોટરના પરિભ્રમણને કારણે કોલોઇડલ શીયરિંગ અને તૂટવાની સમસ્યાને ટાળી શકાય છે. ઉપરોક્ત પ્રાયોગિક પરિણામો પરથી, તે જોઈ શકાય છે કે આ પદ્ધતિ જથ્થાત્મક રીતે જેલની શક્તિનું પરીક્ષણ કરી શકે છે. જ્યારે તાપમાન 100 છે°C, 4% ની સાંદ્રતા સાથે સેલ્યુલોઝ ઈથર જેલની મજબૂતાઈ 0.1 MPa (મહત્તમ શૂન્યાવકાશ ડિગ્રી) કરતા વધારે છે, અને તાકાત 0.1 MPa કરતા વધારે માપી શકાતી નથી. જેલની તાકાત, એટલે કે, આ પદ્ધતિ દ્વારા ચકાસાયેલ જેલની તાકાતની ઉપલી મર્યાદા 0.1 MPa છે. આ પ્રયોગમાં, સેલ્યુલોઝ ઈથર જેલની મજબૂતાઈ 0.1 MPa કરતા વધારે છે, તેથી આ પદ્ધતિ સેલ્યુલોઝ ઈથર જેલની મજબૂતાઈનું મૂલ્યાંકન કરવા માટે યોગ્ય નથી.

2.4 સેલ્યુલોઝ ઈથરની જેલ શક્તિને ચકાસવા માટે હકારાત્મક દબાણ પદ્ધતિની લાગુ પડવાની ક્ષમતા

સેલ્યુલોઝ ઈથર જેલની શક્તિના પ્રાયોગિક પરિણામોનું મૂલ્યાંકન કરવા માટે હકારાત્મક દબાણ પદ્ધતિનો ઉપયોગ કરવામાં આવ્યો હતો. તે જોઈ શકાય છે કે આ પદ્ધતિ 0.1 MPa થી ઉપરની તાકાત સાથે જેલને જથ્થાત્મક રીતે ચકાસી શકે છે. પ્રયોગમાં વપરાતી ડેટા એક્વિઝિશન સિસ્ટમ પ્રાયોગિક પરિણામોને વેક્યુમ ડિગ્રી પદ્ધતિમાં કૃત્રિમ વાંચન ડેટા કરતાં વધુ સચોટ બનાવે છે.

3. નિષ્કર્ષ

સેલ્યુલોઝ ઈથરની જેલ મજબૂતાઈએ તાપમાનમાં વધારા સાથે એકંદરે વધતા વલણને દર્શાવ્યું હતું. સેલ્યુલોઝ ઈથર જેલની મજબૂતાઈ નક્કી કરવા માટે પરિભ્રમણ પદ્ધતિ અને બ્રેકથ્રુ વેક્યુમ પદ્ધતિ યોગ્ય નથી. અવલોકન પદ્ધતિ માત્ર સેલ્યુલોઝ ઈથર જેલની મજબૂતાઈને ગુણાત્મક રીતે માપી શકે છે અને નવી ઉમેરવામાં આવેલી હકારાત્મક દબાણ પદ્ધતિ સેલ્યુલોઝ ઈથર જેલની મજબૂતાઈને માત્રાત્મક રીતે ચકાસી શકે છે.