გარემოს ტემპერატურის გავლენა ცელულოზის ეთერით მოდიფიცირებული თაბაშირის სამუშაოუნარიანობაზე

ცელულოზის ეთერით მოდიფიცირებული თაბაშირის მოქმედება გარემოს სხვადასხვა ტემპერატურაზე ძალიან განსხვავებულია, მაგრამ მისი მექანიზმი არ არის ნათელი. შესწავლილი იქნა ცელულოზის ეთერის ზემოქმედება თაბაშირის ნალექის რეოლოგიურ პარამეტრებზე და წყლის შეკავებაზე გარემოს სხვადასხვა ტემპერატურაზე. ცელულოზის ეთერის ჰიდროდინამიკური დიამეტრი თხევად ფაზაში გაზომილი იქნა სინათლის დინამიური გაფანტვის მეთოდით და შესწავლილი იქნა გავლენის მექანიზმი. შედეგები აჩვენებს, რომ ცელულოზის ეთერს აქვს კარგი წყლის შეკავება და გასქელება თაბაშირზე. ცელულოზის ეთერის შემცველობის მატებასთან ერთად მატულობს ნალექის სიბლანტე და იზრდება წყლის შეკავების უნარი. თუმცა ტემპერატურის მატებასთან ერთად გარკვეულწილად მცირდება მოდიფიცირებული თაბაშირის ნამცხვრის წყლის შეკავება და იცვლება რეოლოგიური პარამეტრებიც. იმის გათვალისწინებით, რომ ცელულოზის ეთერის კოლოიდურმა ასოციაციამ შეიძლება მიაღწიოს წყლის შეკავებას წყლის სატრანსპორტო არხის დაბლოკვით, ტემპერატურის მატებამ შეიძლება გამოიწვიოს ცელულოზის ეთერის მიერ წარმოებული დიდი მოცულობის ასოციაციის დაშლა, რაც ამცირებს მოდიფიცირებული თაბაშირის წყლის შეკავებას და სამუშაო შესრულებას.

საკვანძო სიტყვები:თაბაშირი; ცელულოზის ეთერი; ტემპერატურა; წყლის შეკავება; რევოლოგია

0. შესავალი

თაბაშირი, როგორც კარგი კონსტრუქციული და ფიზიკური თვისებების მქონე ეკოლოგიურად სუფთა მასალა, ფართოდ გამოიყენება დეკორაციის პროექტებში. თაბაშირზე დაფუძნებული მასალების გამოყენებისას, ჩვეულებრივ ემატება წყლის შემაკავებელი აგენტი, რათა შეცვალოს ნალექი, რათა თავიდან აიცილოს წყლის დაკარგვა დატენიანებისა და გამკვრივების პროცესში. ცელულოზის ეთერი ამჟამად ყველაზე გავრცელებული წყლის შემაკავებელი აგენტია. იმის გამო, რომ იონური CE რეაგირებს Ca2+-თან, ხშირად გამოიყენეთ არაიონური CE, როგორიცაა: ჰიდროქსიპროპილ მეთილის ცელულოზის ეთერი, ჰიდროქსიეთილ მეთილცელულოზის ეთერი და მეთილის ცელულოზის ეთერი. მნიშვნელოვანია ცელულოზის ეთერით მოდიფიცირებული თაბაშირის თვისებების შესწავლა დეკორაციის ინჟინერიაში თაბაშირის უკეთესი გამოყენებისთვის.

ცელულოზის ეთერი არის მაღალმოლეკულური ნაერთი, რომელიც წარმოიქმნება ტუტე ცელულოზის და ეთერიფიკაციის აგენტის რეაქციის შედეგად გარკვეულ პირობებში. სამშენებლო ინჟინერიაში გამოყენებულ არაიონურ ცელულოზის ეთერს აქვს კარგი დისპერსიული, წყლის შეკავება, შემაკავშირებელი და გასქელება. ცელულოზის ეთერის დამატება ძალზედ აშკარა გავლენას ახდენს თაბაშირის წყლის შეკავებაზე, მაგრამ თაბაშირის გამაგრებული სხეულის მოღუნვა და კომპრესიული სიმტკიცე ასევე ოდნავ მცირდება დანამატის რაოდენობის მატებასთან ერთად. ეს იმიტომ ხდება, რომ ცელულოზის ეთერს აქვს გარკვეული ჰაერის შემწოვი ეფექტი, რაც შლის შერევის პროცესში ბუშტებს წარმოქმნის, რითაც ამცირებს გამაგრებული სხეულის მექანიკურ თვისებებს. ამავდროულად, ძალიან ბევრი ცელულოზის ეთერი გახდის თაბაშირის ნარევს ზედმეტად წებოვანს, რაც გამოიწვევს მის კონსტრუქციას.

თაბაშირის ჰიდრატაციის პროცესი შეიძლება დაიყოს ოთხ ეტაპად: კალციუმის სულფატის ჰემიჰიდრატის დაშლა, კალციუმის სულფატის დიჰიდრატის კრისტალიზაციის ნუკლეაცია, კრისტალური ბირთვის ზრდა და კრისტალური სტრუქტურის ფორმირება. თაბაშირის დატენიანების პროცესში ცელულოზის ეთერის ჰიდროფილური ფუნქციური ჯგუფი, რომელიც ადსორბირდება თაბაშირის ნაწილაკების ზედაპირზე, დააფიქსირებს წყლის მოლეკულების ნაწილს, რითაც აჭიანურებს თაბაშირის ჰიდრატაციის ნუკლეაციის პროცესს და ახანგრძლივებს თაბაშირის დამაგრების დროს. SEM დაკვირვებით, მროზმა აღმოაჩინა, რომ მართალია ცელულოზის ეთერის არსებობა ანელებდა კრისტალების ზრდას, მაგრამ ზრდიდა კრისტალების გადახურვას და აგრეგაციას.

ცელულოზის ეთერი შეიცავს ჰიდროფილურ ჯგუფებს ისე, რომ მას აქვს გარკვეული ჰიდროფილურობა, პოლიმერული გრძელი ჯაჭვი ერთმანეთთან აკავშირებს ისე, რომ მას აქვს მაღალი სიბლანტე, ამ ორი ურთიერთქმედების შედეგად ცელულოზას აქვს კარგი წყლის შემაკავებელი გამამკვრივებელი ეფექტი თაბაშირის ნარევზე. ბულიჩენმა ახსნა ცემენტში ცელულოზის ეთერის წყლის შეკავების მექანიზმი. დაბალი შერევით, ცელულოზის ეთერი შეიწოვება ცემენტზე წყლის ინტრამოლეკულური შთანთქმისთვის და თან ახლავს შეშუპებას წყლის შეკავების მისაღწევად. ამ დროს წყლის შეკავება ცუდია. მაღალი დოზირებით, ცელულოზის ეთერი წარმოქმნის ასობით ნანომეტრს რამდენიმე მიკრონი კოლოიდური პოლიმერი, ეფექტურად დაბლოკავს გელის სისტემას ხვრელში, წყლის ეფექტური შეკავების მისაღწევად. თაბაშირში ცელულოზის ეთერის მოქმედების მექანიზმი იგივეა, რაც ცემენტში, მაგრამ უფრო მაღალი SO42- კონცენტრაცია თაბაშირის თხევად ფაზაში შეასუსტებს ცელულოზის წყალშემკავებელ ეფექტს.

ზემოაღნიშნული შინაარსიდან გამომდინარე, შეიძლება დადგინდეს, რომ მიმდინარე კვლევა ცელულოზის ეთერით მოდიფიცირებულ თაბაშირზე ძირითადად ფოკუსირებულია ცელულოზის ეთერის ჰიდრატაციის პროცესზე თაბაშირის ნარევზე, ​​წყლის შეკავების თვისებებზე, გამაგრებული სხეულის მექანიკურ თვისებებზე და მიკროსტრუქტურაზე და ცელულოზის ეთერის მექანიზმზე. წყლის შეკავება. თუმცა, მაღალ ტემპერატურაზე ცელულოზის ეთერსა და თაბაშირის ნალექს შორის ურთიერთქმედების კვლევა ჯერ კიდევ არასაკმარისია. ცელულოზის ეთერის წყალხსნარი ჟელატინდება კონკრეტულ ტემპერატურაზე. ტემპერატურის მატებასთან ერთად, ცელულოზის ეთერის წყალხსნარის სიბლანტე თანდათან მცირდება. როდესაც ჟელატინიზაციის ტემპერატურა მიიღწევა, ცელულოზის ეთერი დალექდება თეთრ გელში. მაგალითად, ზაფხულის მშენებლობაში, ატმოსფერული ტემპერატურა მაღალია, ცელულოზის ეთერის თერმული გელის თვისებები აუცილებლად გამოიწვევს მოდიფიცირებული თაბაშირის ხსნარის სამუშაოუნარიანობის ცვლილებას. ეს ნაშრომი იკვლევს ტემპერატურის მატების ეფექტს ცელულოზის ეთერით მოდიფიცირებული თაბაშირის მასალის მუშაობისუნარიანობაზე სისტემატური ექსპერიმენტების მეშვეობით და იძლევა ინსტრუქციას ცელულოზის ეთერით მოდიფიცირებული თაბაშირის პრაქტიკული გამოყენებისათვის.

1. ექსპერიმენტი

1.1 ნედლეული

თაბაშირი არის β ტიპის ბუნებრივი სამშენებლო თაბაშირი, რომელიც მოწოდებულია Beijing Ecological Home Group-ის მიერ.

ცელულოზის ეთერი შერჩეული Shandong Yiteng ჯგუფის ჰიდროქსიპროპილ მეთილცელულოზის ეთერისგან, პროდუქტის სპეციფიკაციები 75,000 mPa·s, 100,000 mPa·s და 200,000 mPa·s, ჟელაციის ტემპერატურა 60 ℃ ზემოთ. თაბაშირის შემანელებლად შეირჩა ლიმონმჟავა.

1.2 რეოლოგიური ტესტი

გამოყენებული რეოლოგიური ტესტის ინსტრუმენტი იყო RST3CC რეომეტრი, რომელიც დამზადებულია BROOKFIELD USA-ს მიერ. რეგოლოგიური პარამეტრები, როგორიცაა პლასტიკური სიბლანტე და თაბაშირის ნალექის გამოყოფის სტრესი, განისაზღვრა MBT340F30046 სინჯის კონტეინერით და CC3340 როტორით და მონაცემები დამუშავდა RHE3000 პროგრამული უზრუნველყოფით.

თაბაშირის ნარევის მახასიათებლები შეესაბამება ბინგჰემის სითხის რეოლოგიურ ქცევას, რომელიც ჩვეულებრივ შესწავლილია ბინგჰემის მოდელის გამოყენებით. თუმცა, პოლიმერით მოდიფიცირებულ თაბაშირში დამატებული ცელულოზის ეთერის ფსევდოპლასტიურობის გამო, ნარევს ჩვეულებრივ ახასიათებს ათხელების გარკვეული თვისება. ამ შემთხვევაში ბინგჰემის (M3B) მოდიფიცირებულ მოდელს შეუძლია უკეთ აღწეროს თაბაშირის რეოლოგიური მრუდი. თაბაშირის ათვლის დეფორმაციის შესასწავლად ამ ნამუშევარში ასევე გამოიყენება Herschel⁃Bulkley (H3B) მოდელი.

1.3 წყლის შეკავების ტესტი

ტესტირების პროცედურა მიმართეთ GB/T28627⁃2012 საბათქაშე თაბაშირს. ცვლადი ტემპერატურის მქონე ექსპერიმენტის დროს, თაბაშირი წინასწარ გაცხელდა 1 საათით ადრე ღუმელში შესაბამის ტემპერატურაზე, ხოლო ექსპერიმენტში გამოყენებული შერეული წყალი წინასწარ გაცხელდა 1 სთ შესაბამის ტემპერატურაზე მუდმივი ტემპერატურის წყლის აბაზანაში და ინსტრუმენტი გამოიყენებოდა. წინასწარ იყო გაცხელებული.

1.4 ჰიდროდინამიკური დიამეტრის ტესტი

HPMC პოლიმერული ასოციაციის ჰიდროდინამიკური დიამეტრი (D50) თხევად ფაზაში გაზომილი იყო დინამიური სინათლის გაფანტვის ნაწილაკების ზომის ანალიზატორის გამოყენებით (Malvern Zetasizer NanoZS90).

2. შედეგები და დისკუსია

2.1 HPMC მოდიფიცირებული თაბაშირის რეოლოგიური თვისებები

მოჩვენებითი სიბლანტე არის ათვლის დაძაბულობის თანაფარდობა სითხეზე მოქმედი ათვლის სიჩქარესთან და არის პარამეტრი არანიუტონის სითხეების ნაკადის დასახასიათებლად. მოდიფიცირებული თაბაშირის ნალექის აშკარა სიბლანტე შეიცვალა ცელულოზის ეთერის შემცველობით სამი განსხვავებული სპეციფიკაციის მიხედვით (75000mPa·s, 100000mpa·s და 200000mPa·s). ტესტის ტემპერატურა იყო 20 ℃. როდესაც რიომეტრის ათვლის სიჩქარეა 14 წთ-1, შეიძლება აღმოჩნდეს, რომ თაბაშირის ნალექის სიბლანტე იზრდება HPMC-ის ინკორპორაციის მატებასთან ერთად და რაც უფრო მაღალია HPMC სიბლანტე, მით უფრო მაღალი იქნება მოდიფიცირებული თაბაშირის ნალექის სიბლანტე. ეს იმაზე მეტყველებს, რომ HPMC-ს აქვს აშკარა გასქელება და ბლანტიფიკაციის ეფექტი თაბაშირის ხსნარზე. თაბაშირის ნალექი და ცელულოზის ეთერი გარკვეული სიბლანტის მქონე ნივთიერებებია. მოდიფიცირებულ თაბაშირის ნარევში ცელულოზის ეთერი ადსორბირდება თაბაშირის დამატენიანებელი პროდუქტების ზედაპირზე, ხოლო ცელულოზის ეთერის მიერ წარმოქმნილი ქსელი და თაბაშირის ნარევით წარმოქმნილი ქსელი ერთმანეთშია გადახლართული, რაც იწვევს „სუპერპოზიციურ ეფექტს“, რაც მნიშვნელოვნად აუმჯობესებს მთლიან სიბლანტეს. შეცვლილი თაბაშირზე დაფუძნებული მასალა.

სუფთა თაბაშირის (G3H) და მოდიფიცირებული თაბაშირის (G3H) პასტის ათვლის ⁃ დაძაბულობის მრუდები, დოპირებული 75000 mPa· s-HPMC, როგორც დასკვნაა განახლებული Bingham (M3B) მოდელიდან. შეიძლება აღმოჩნდეს, რომ ათვლის სიჩქარის მატებასთან ერთად იზრდება ნარევის ათვლის ძაბვაც. მიღებულია სუფთა თაბაშირისა და HPMC მოდიფიცირებული თაბაშირის პლასტიკური სიბლანტის (ηp) და გამოყოფის ძაბვის (τ0) მნიშვნელობები სხვადასხვა ტემპერატურაზე.

სუფთა თაბაშირის და HPMC მოდიფიცირებული თაბაშირის პლასტიკური სიბლანტის (ηp) და გამტარობის სტრესის (τ0) მნიშვნელობებიდან სხვადასხვა ტემპერატურაზე, ჩანს, რომ HPMC მოდიფიცირებული თაბაშირის გამტარი ძაბვა მუდმივად შემცირდება ტემპერატურის მატებასთან ერთად და მოსავლიანობა სტრესი შემცირდება 33%-ით 60℃ ტემპერატურაზე 20℃-თან შედარებით. პლასტმასის სიბლანტის მრუდის დაკვირვებით, შეიძლება აღმოჩნდეს, რომ მოდიფიცირებული თაბაშირის ნალექის პლასტიკური სიბლანტეც მცირდება ტემპერატურის მატებასთან ერთად. თუმცა, სუფთა თაბაშირის ნალექის გამოყოფის სტრესი და პლასტიკური სიბლანტე ტემპერატურის მატებასთან ერთად ოდნავ იზრდება, რაც მიუთითებს, რომ HPMC მოდიფიცირებული თაბაშირის შლამის რეოლოგიური პარამეტრების ცვლილება ტემპერატურის ზრდის პროცესში გამოწვეულია HPMC თვისებების ცვლილებით.

თაბაშირის ნალექის მოსავლიანობის დაძაბულობის მნიშვნელობა ასახავს ათვლის დაძაბულობის მაქსიმალურ მნიშვნელობას, როდესაც ხსნარი ეწინააღმდეგება ათვლის დეფორმაციას. რაც უფრო დიდია მოსავლიანობის სტრესის მნიშვნელობა, მით უფრო სტაბილური შეიძლება იყოს თაბაშირის ნალექი. პლასტიკური სიბლანტე ასახავს თაბაშირის ნალექის დეფორმაციის სიჩქარეს. რაც უფრო დიდია პლასტიკური სიბლანტე, მით უფრო გრძელი იქნება ნალექის დეფორმაციის დრო. დასასრულს, HPMC მოდიფიცირებული თაბაშირის შლამის ორი რეოლოგიური პარამეტრი აშკარად მცირდება ტემპერატურის მატებასთან ერთად და შესუსტებულია HPMC-ის გასქელება ეფექტი თაბაშირის ხსნარზე.

ნალექის ათვლის დეფორმაცია გულისხმობს ათვლის გასქელებას ან ათვლის გათხელების ეფექტს, რომელიც აისახება ნალექით, როდესაც ექვემდებარება ათვლის ძალას. ნალექის ათვლის დეფორმაციის ეფექტი შეიძლება შეფასდეს ფსევდოპლასტიკური ინდექსით n, რომელიც მიღებულია ფიტინგის მრუდიდან. როდესაც n < 1, თაბაშირის ნამცხვარი გვიჩვენებს თხრილის გათხელებას, ხოლო თაბაშირის თხრილის ხარისხი უფრო მაღალი ხდება n-ის შემცირებით. როდესაც n > 1, თაბაშირის ნალექმა აჩვენა ათვლის გასქელება, ხოლო თაბაშირის ნალექის ათვლის სიმკვრივის ხარისხი გაიზარდა n-ის მატებასთან ერთად. HPMC მოდიფიცირებული თაბაშირის ნალექის რეოლოგიური მრუდები სხვადასხვა ტემპერატურაზე Herschel⁃Bulkley (H3B) მოდელის ფიტინგზე დაყრდნობით, ამგვარად მიიღება HPMC მოდიფიცირებული თაბაშირის შლამის ფსევდოპლასტიკური ინდექსი n.

HPMC მოდიფიცირებული თაბაშირის შლამის ფსევდოპლასტიკური ინდექსის n მიხედვით, HPMC-თან შერეული თაბაშირის თხრილის დეფორმაცია ათხელდება და n მნიშვნელობა თანდათან იზრდება ტემპერატურის მატებასთან ერთად, რაც მიუთითებს, რომ HPMC მოდიფიცირებული თაბაშირის თხრილის გათხელების ქცევა იქნება. გარკვეულწილად დასუსტებულია ტემპერატურის ზემოქმედებისას.

მოდიფიცირებული თაბაშირის ნამცხვრის სიბლანტის აშკარა ცვლილებების საფუძველზე ათვლის სიჩქარით გამოთვლილი 75000 mPa· HPMC ათვლის სტრესის მონაცემებით სხვადასხვა ტემპერატურაზე, შეიძლება აღმოჩნდეს, რომ მოდიფიცირებული თაბაშირის ნალექის პლასტიკური სიბლანტე სწრაფად მცირდება ათვლის სიჩქარის მატებასთან ერთად. რომელიც ამოწმებს H⁃B მოდელის მორგების შედეგს. მოდიფიცირებულმა თაბაშირის ნალექმა აჩვენა გათხელების მახასიათებლები. ტემპერატურის მატებასთან ერთად, ნარევის აშკარა სიბლანტე გარკვეულწილად მცირდება თხრილის დაბალი სიჩქარით, რაც მიუთითებს, რომ შეცვლილი თაბაშირის ნამცხვრის გამათხელებელი ეფექტი შესუსტებულია.

თაბაშირის ნაყენის ფაქტობრივი გამოყენებისას, თაბაშირის ნალექი უნდა იყოს ადვილად დეფორმირებული გახეხვის პროცესში და დარჩეს სტაბილური მოსვენების დროს, რაც მოითხოვს თაბაშირის ხსნარს ჰქონდეს კარგი ათხელების მახასიათებლები და HPMC მოდიფიცირებული თაბაშირის ცვალებადობა იშვიათია. გარკვეულწილად, რაც ხელს არ უწყობს თაბაშირის მასალების მშენებლობას. HPMC-ის სიბლანტე არის ერთ-ერთი მნიშვნელოვანი პარამეტრი და ასევე მთავარი მიზეზი იმისა, რომ იგი ასრულებს გასქელების როლს შერევის ნაკადის ცვლადი მახასიათებლების გასაუმჯობესებლად. თავად ცელულოზის ეთერს აქვს ცხელი გელის თვისებები, მისი წყალხსნარის სიბლანტე თანდათან მცირდება ტემპერატურის მატებასთან ერთად, ხოლო თეთრი გელი ჩნდება ჟელაციის ტემპერატურის მიღწევისას. ცელულოზის ეთერით მოდიფიცირებული თაბაშირის რეგოლოგიური პარამეტრების ცვლილება ტემპერატურასთან მჭიდრო კავშირშია სიბლანტის ცვლილებასთან, რადგან გასქელება ეფექტი არის ცელულოზის ეთერის და შერეული შლამის სუპერპოზიციის შედეგი. პრაქტიკულ ინჟინერიაში გასათვალისწინებელია გარემოს ტემპერატურის გავლენა HPMC-ის მუშაობაზე. მაგალითად, ნედლეულის ტემპერატურა უნდა კონტროლდებოდეს ზაფხულში მაღალ ტემპერატურაზე, რათა თავიდან იქნას აცილებული მაღალი ტემპერატურით გამოწვეული მოდიფიცირებული თაბაშირის ცუდი სამუშაო შესრულება.

2.2 წყლის შეკავებაHPMC მოდიფიცირებული თაბაშირი

ცელულოზის ეთერის სამი განსხვავებული სპეციფიკაციით მოდიფიცირებული თაბაშირის ნალექის წყლის შეკავება იცვლება დოზის მრუდის მიხედვით. HPMC დოზის მატებასთან ერთად მნიშვნელოვნად უმჯობესდება თაბაშირის ნალექის წყლის შეკავების მაჩვენებელი და ზრდის ტენდენცია სტაბილური ხდება, როდესაც HPMC დოზა აღწევს 0.3%. დაბოლოს, თაბაშირის ნალექის წყლის შეკავების მაჩვენებელი სტაბილურია 90% ~ 95%. ეს მიუთითებს იმაზე, რომ HPMC-ს აქვს აშკარა წყლის შემაკავებელი ეფექტი ქვის პასტაზე, მაგრამ წყლის შემაკავებელი ეფექტი მნიშვნელოვნად არ უმჯობესდება, რადგან დოზა გრძელდება. HPMC წყლის შეკავების სიჩქარის სხვაობის სამი სპეციფიკაცია არ არის დიდი, მაგალითად, როდესაც შინაარსი არის 0.3%, წყლის შეკავების სიჩქარის დიაპაზონი არის 5%, სტანდარტული გადახრა არის 2.2. ყველაზე მაღალი სიბლანტის მქონე HPMC არ არის წყლის შეკავების ყველაზე მაღალი მაჩვენებელი, ხოლო ყველაზე დაბალი სიბლანტის მქონე HPMC არ არის წყლის შეკავების ყველაზე დაბალი მაჩვენებელი. თუმცა, სუფთა თაბაშირთან შედარებით, სამი HPMC-ის წყლის შეკავების მაჩვენებელი თაბაშირის ხსნარისთვის მნიშვნელოვნად გაუმჯობესებულია და მოდიფიცირებული თაბაშირის წყლის შეკავების მაჩვენებელი 0.3% შემცველობით გაიზარდა 95%, 106%, 97% შედარებით. ცარიელი საკონტროლო ჯგუფი. ცელულოზის ეთერს აშკარად შეუძლია გააუმჯობესოს თაბაშირის ნალექის წყლის შეკავება. HPMC-ის შემცველობის მატებასთან ერთად, HPMC მოდიფიცირებული თაბაშირის სხვადასხვა სიბლანტის მქონე წყლის შეკავების სიჩქარე თანდათან აღწევს გაჯერების წერტილს. 10000mPa·sHPMC მიაღწია გაჯერების წერტილს 0.3%, 75000mPa·s და 20000mPa·s HPMC მიაღწია გაჯერების წერტილს 0.2%. შედეგები აჩვენებს, რომ 75000mPa·s HPMC მოდიფიცირებული თაბაშირის წყლის შეკავება იცვლება ტემპერატურის მიხედვით სხვადასხვა დოზირებით. ტემპერატურის კლებასთან ერთად, HPMC მოდიფიცირებული თაბაშირის წყლის შეკავების სიჩქარე თანდათან მცირდება, ხოლო სუფთა თაბაშირის წყლის შეკავების მაჩვენებელი ძირითადად უცვლელი რჩება, რაც მიუთითებს იმაზე, რომ ტემპერატურის მატება ასუსტებს HPMC-ის წყლის შეკავების ეფექტს თაბაშირზე. HPMC-ის წყლის შეკავების მაჩვენებელი შემცირდა 31,5%-ით, როდესაც ტემპერატურა გაიზარდა 20℃-დან 40℃-მდე. როდესაც ტემპერატურა იზრდება 40℃-დან 60℃-მდე, HPMC მოდიფიცირებული თაბაშირის წყლის შეკავების სიჩქარე ძირითადად იგივეა, რაც სუფთა თაბაშირის, რაც მიუთითებს იმაზე, რომ HPMC დაკარგა თაბაშირის წყლის შეკავების გაუმჯობესების ეფექტი ამ დროს. Jian Jian და Wang Peiming ვარაუდობენ, რომ ცელულოზის ეთერს აქვს თერმული გელის ფენომენი, ტემპერატურის ცვლილება გამოიწვევს ცელულოზის ეთერის სიბლანტის, მორფოლოგიის და ადსორბციის ცვლილებებს, რაც აუცილებლად გამოიწვევს ცვლილებებს ნარევების შერევაში. ბულიჩენმა ასევე აღმოაჩინა, რომ ცემენტის ხსნარის დინამიური სიბლანტე, რომელიც შეიცავს HPMC-ს, მცირდება ტემპერატურის მატებასთან ერთად.

ტემპერატურის მატებით გამოწვეული ნარევის წყლის შეკავების ცვლილება უნდა იყოს შერწყმული ცელულოზის ეთერის მექანიზმთან. ბულიჩენმა ახსნა მექანიზმი, რომლითაც ცელულოზის ეთერს შეუძლია წყლის შეკავება ცემენტში. ცემენტზე დაფუძნებულ სისტემებში, HPMC აუმჯობესებს ნალექის წყლის შეკავების სიჩქარეს ცემენტირების სისტემის მიერ წარმოქმნილი „ფილტრის ნამცხვრის“ გამტარიანობის შემცირებით. HPMC-ის გარკვეული კონცენტრაცია თხევად ფაზაში წარმოიქმნება კოლოიდური ასოციაციის რამდენიმე ასეული ნანომეტრიდან რამდენიმე მიკრონიმდე, რომელსაც აქვს პოლიმერული სტრუქტურის გარკვეული მოცულობა, შეუძლია ეფექტურად შეაერთოს წყლის გადამცემი არხი ნარევში, შეამციროს „ფილტრის ნამცხვრის“ გამტარიანობა. წყლის ეფექტური შეკავების მისაღწევად. ბულიჩენმა ასევე აჩვენა, რომ HPMCS თაბაშირში ავლენს იგივე მექანიზმს. ამრიგად, HPMC-ის მიერ თხევად ფაზაში წარმოქმნილი კავშირის ჰიდრომექანიკური დიამეტრის შესწავლამ შეიძლება აიხსნას HPMC-ის გავლენა თაბაშირის წყლის შეკავებაზე.

2.3 HPMC კოლოიდური ასოციაციის ჰიდროდინამიკური დიამეტრი

75000mPa·s HPMC-ის სხვადასხვა კონცენტრაციის ნაწილაკების განაწილების მრუდები თხევად ფაზაში და HPMC-ის სამი სპეციფიკაციის ნაწილაკების განაწილების მრუდები თხევად ფაზაში 0,6% კონცენტრაციით. HPMC-ის სამი სპეციფიკაციის ნაწილაკების განაწილების მრუდიდან ჩანს თხევად ფაზაში, როდესაც კონცენტრაცია არის 0.6%, რომ HPMC კონცენტრაციის მატებასთან ერთად იზრდება თხევად ფაზაში წარმოქმნილი ასოცირებული ნაერთების ნაწილაკების ზომაც. როდესაც კონცენტრაცია დაბალია, HPMC აგრეგაციით წარმოქმნილი ნაწილაკები მცირეა და HPMC-ის მხოლოდ მცირე ნაწილი გროვდება დაახლოებით 100 ნმ ნაწილაკებად. როდესაც HPMC კონცენტრაცია არის 1%, არსებობს დიდი რაოდენობით კოლოიდური ასოციაციები ჰიდროდინამიკური დიამეტრით დაახლოებით 300 ნმ, რაც მოლეკულური გადახურვის მნიშვნელოვანი ნიშანია. ამ "დიდი მოცულობის" პოლიმერიზაციის სტრუქტურას შეუძლია ეფექტურად დაბლოკოს წყლის გადამცემი არხი ნარევში, შეამციროს "ნამცხვრის გამტარიანობა" და თაბაშირის ნარევის შესაბამისი წყლის შეკავება ამ კონცენტრაციაზე ასევე 90% -ზე მეტია. თხევად ფაზაში სხვადასხვა სიბლანტის მქონე HPMC-ის ჰიდრომექანიკური დიამეტრი ძირითადად ერთნაირია, რაც განმარტავს HPMC მოდიფიცირებული თაბაშირის ნალექის წყლის შეკავების მსგავს სიჩქარეს სხვადასხვა სიბლანტით.

ნაწილაკების ზომის განაწილების მრუდები 75000mPa·s HPMC 1% კონცენტრაციით სხვადასხვა ტემპერატურაზე. ტემპერატურის მატებასთან ერთად აშკარად ჩანს HPMC კოლოიდური ასოციაციის დაშლა. 40 ℃ ტემპერატურაზე, 300 ნმ ასოციაციის დიდი მოცულობა მთლიანად გაქრა და დაიშალა 15 ნმ მცირე მოცულობის ნაწილაკებად. ტემპერატურის შემდგომი მატებასთან ერთად, HPMC ხდება პატარა ნაწილაკები და მთლიანად იკარგება თაბაშირის ნალექის წყლის შეკავება.

ტემპერატურის მატებასთან ერთად HPMC თვისებების ცვლილების ფენომენი ასევე ცნობილია როგორც ცხელი გელის თვისებები. არსებული გავრცელებული შეხედულებაა, რომ დაბალ ტემპერატურაზე HPMC მაკრომოლეკულები პირველად წყალში იშლება ხსნარის დასაშლელად, HPMC მოლეკულები მაღალი კონცენტრაციით წარმოქმნიან ნაწილაკების დიდ ასოციაციას. . როდესაც ტემპერატურა იმატებს, HPMC-ის დატენიანება სუსტდება, ჯაჭვებს შორის წყალი თანდათან იშლება, მსხვილი ასოციაციის ნაერთები თანდათან იშლება წვრილ ნაწილაკებად, ხსნარის სიბლანტე მცირდება და გელაციისას წარმოიქმნება სამგანზომილებიანი ქსელის სტრუქტურა. ტემპერატურა მიიღწევა და თეთრი გელი იშლება.

ბოდვიკმა აღმოაჩინა, რომ HPMC-ის მიკროსტრუქტურა და ადსორბციული თვისებები თხევად ფაზაში შეიცვალა. ბულიჩენის თეორიასთან ერთად HPMC კოლოიდური ასოციაციის შესახებ, რომელიც ბლოკავს ნალექის წყლის სატრანსპორტო არხს, დაასკვნეს, რომ ტემპერატურის ზრდამ გამოიწვია HPMC კოლოიდური ასოციაციის დაშლა, რის შედეგადაც შემცირდა მოდიფიცირებული თაბაშირის წყლის შეკავება.

3. დასკვნა

(1) თავად ცელულოზის ეთერს აქვს მაღალი სიბლანტე და „ზედადგმული“ ეფექტი თაბაშირის ხსნარით, რაც აშკარა გასქელებას ახდენს. ოთახის ტემპერატურაზე გასქელება უფრო აშკარა ხდება ცელულოზის ეთერის სიბლანტისა და დოზის მატებასთან ერთად. თუმცა ტემპერატურის მატებასთან ერთად მცირდება ცელულოზის ეთერის სიბლანტე, სუსტდება მისი გასქელება ეფექტი, მცირდება თაბაშირის ნაზავის გამტარუნარიანობა და პლასტიკური სიბლანტე, სუსტდება ფსევდოპლასტიურობა და უარესდება კონსტრუქციული თვისება.

(2) ცელულოზის ეთერმა გააუმჯობესა თაბაშირის წყლის შეკავება, მაგრამ ტემპერატურის მატებასთან ერთად, შეცვლილი თაბაშირის წყლის შეკავება ასევე მნიშვნელოვნად შემცირდა, თუნდაც 60℃-ზე მთლიანად დაკარგავს წყლის შეკავების ეფექტს. თაბაშირის ნალექის წყლის შეკავების სიჩქარე მნიშვნელოვნად გაუმჯობესდა ცელულოზის ეთერით, ხოლო HPMC მოდიფიცირებული თაბაშირის ნალექის წყლის შეკავების სიჩქარე განსხვავებული სიბლანტის მქონე თანდათან მიაღწია გაჯერების წერტილს დოზის მატებასთან ერთად. თაბაშირის წყლის შეკავება ზოგადად ცელულოზის ეთერის სიბლანტის პროპორციულია, მაღალი სიბლანტის დროს მცირე ეფექტი აქვს.

(3) შიდა ფაქტორები, რომლებიც ცვლის ცელულოზის ეთერის წყლის შეკავებას ტემპერატურასთან ერთად, მჭიდრო კავშირშია ცელულოზის ეთერის მიკროსკოპულ მორფოლოგიასთან თხევად ფაზაში. გარკვეული კონცენტრაციით, ცელულოზის ეთერი მიდრეკილია აგრეგაციისკენ და წარმოქმნას დიდი კოლოიდური ასოციაციები, ბლოკავს თაბაშირის ნარევის წყლის ტრანსპორტირების არხს წყლის მაღალი შეკავების მისაღწევად. თუმცა, ტემპერატურის მატებასთან ერთად, თავად ცელულოზის ეთერის თერმოგელაციური თვისების გამო, ადრე ჩამოყალიბებული დიდი კოლოიდური ასოციაცია ხელახლა იშლება, რაც იწვევს წყლის შეკავების ეფექტურობის შემცირებას.