ცელულოზის ეთერის გელის სიძლიერის განსაზღვრის მეთოდი

სიძლიერის გასაზომადცელულოზის ეთერის გელისტატიაში მოცემულია, რომ მიუხედავად იმისა, რომ ცელულოზის ეთერის გელს და ჟელეს მსგავსი პროფილის საკონტროლო აგენტებს აქვთ სხვადასხვა გელაციის მექანიზმი, მათ შეუძლიათ გამოიყენონ მსგავსება გარეგნულად, ანუ არ შეუძლიათ გაჟონვის შემდეგ ნახევრად მყარ მდგომარეობაში, საყოველთაოდ გამოყენებული დაკვირვების მეთოდი, ცელულოზის ეთერის გელის სიძლიერის შესაფასებლად გამოიყენება როტაციის მეთოდი და ვაკუუმური გარღვევის მეთოდი ჟელეს სიძლიერის შესაფასებლად და დამატებულია დადებითი წნევის გარღვევის ახალი მეთოდი. ამ ოთხი მეთოდის გამოყენებადობა ცელულოზის ეთერის გელის სიძლიერის დასადგენად გაანალიზდა ექსპერიმენტების საშუალებით. შედეგები აჩვენებს, რომ დაკვირვების მეთოდს შეუძლია მხოლოდ ხარისხობრივად შეაფასოს ცელულოზის ეთერის სიძლიერე, ბრუნვის მეთოდი არ არის შესაფერისი ცელულოზის ეთერის სიძლიერის შესაფასებლად, ვაკუუმის მეთოდს შეუძლია შეაფასოს მხოლოდ ცელულოზის ეთერის სიძლიერე 0,1 მპა-ზე დაბალი სიძლიერით და ახლად დამატებული დადებითი წნევა ამ მეთოდს შეუძლია რაოდენობრივად შეაფასოს ცელულოზის ეთერის გელის სიძლიერე.

საკვანძო სიტყვები: ჟელე; ცელულოზის ეთერის გელი; ძალა; მეთოდი

0.წინასიტყვაობა

პოლიმერული ჟელეზე დაფუძნებული პროფილის კონტროლის აგენტები ყველაზე ფართოდ გამოიყენება ნავთობის ველზე წყლის ჩაკეტვისა და პროფილის კონტროლში. თუმცა, ბოლო წლების განმავლობაში, ტემპერატურისადმი მგრძნობიარე და თერმულად შექცევადი გელის ცელულოზის ეთერის დაბლოკვისა და კონტროლის სისტემა თანდათან იქცა კვლევით კერად მძიმე ნავთობის რეზერვუარებში წყლის ჩაკეტვისა და პროფილის კონტროლისთვის. . ცელულოზის ეთერის გელის სიძლიერე არის ერთ-ერთი ყველაზე მნიშვნელოვანი მაჩვენებელი ფორმირების ჩაკეტვისთვის, მაგრამ არ არსებობს ერთიანი სტანდარტი მისი სიძლიერის ტესტის მეთოდისთვის. ჟელეს სიძლიერის შესაფასებლად ხშირად გამოყენებული მეთოდები, როგორიცაა დაკვირვების მეთოდი - ჟელეს სიძლიერის შესამოწმებლად პირდაპირი და ეკონომიური მეთოდი, გამოიყენეთ ჟელე სიძლიერის კოდის ცხრილი, რათა განსაჯოთ გასაზომი გელის სიძლიერის დონე; ბრუნვის მეთოდი - ჩვეულებრივ გამოყენებული ინსტრუმენტებია ბრუკფილდის ვიზომეტრი და რიომეტრი, ბრუკფილდის ვიზომეტრის ტესტის ნიმუშის ტემპერატურა შეზღუდულია 90-ში.°C; გარღვევის ვაკუუმის მეთოდი - როდესაც ჰაერი გამოიყენება გელის გასარღვევად, წნევის მრიცხველის მაქსიმალური მაჩვენებელი წარმოადგენს გელის სიძლიერეს. ჟელეს გელის მექანიზმი არის პოლიმერის ხსნარში ჯვარედინი დამაკავშირებელი აგენტის დამატება. ჯვარედინი დამაკავშირებელი აგენტი და პოლიმერული ჯაჭვი დაკავშირებულია ქიმიური ბმებით, რათა შექმნან სივრცითი ქსელის სტრუქტურა და თხევადი ფაზა შეფუთულია მასში, ისე, რომ მთელი სისტემა კარგავს სითხეს და შემდეგ გარდაიქმნება ჟელესთვის, ეს პროცესი არ არის შექცევადი და არის ქიმიური ცვლილება. ცელულოზის ეთერის გელის მექანიზმი არის ის, რომ დაბალ ტემპერატურაზე, ცელულოზის ეთერის მაკრომოლეკულები გარშემორტყმულია წყლის მცირე მოლეკულებით წყალბადის ბმების მეშვეობით, რათა წარმოქმნან წყალხსნარი. ხსნარის ტემპერატურის მატებასთან ერთად წყალბადის ბმები ნადგურდება და ცელულოზის ეთერის დიდი მოლეკულები მდგომარეობა, რომელშიც მოლეკულები იკრიბებიან ჰიდროფობიური ჯგუფების ურთიერთქმედებით გელის წარმოქმნით, არის ფიზიკური ცვლილება. მიუხედავად იმისა, რომ ამ ორის გელაციის მექანიზმი განსხვავებულია, გარეგნობას აქვს მსგავსი მდგომარეობა, ანუ უძრავი ნახევრად მყარი მდგომარეობა იქმნება სამგანზომილებიან სივრცეში. შესაფერისია თუ არა ჟელე სიძლიერის შეფასების მეთოდი ცელულოზის ეთერის გელის სიძლიერის შესაფასებლად, საჭიროებს გამოკვლევას და ექსპერიმენტულ შემოწმებას. ამ ნაშრომში გამოყენებულია სამი ტრადიციული მეთოდი ცელულოზის ეთერის გელების სიძლიერის შესაფასებლად: დაკვირვების მეთოდი, ბრუნვის მეთოდი და გარღვევის ვაკუუმის მეთოდი და ამის საფუძველზე ყალიბდება დადებითი წნევის გარღვევის მეთოდი.

1. ექსპერიმენტული ნაწილი

1.1 ძირითადი ექსპერიმენტული აღჭურვილობა და ინსტრუმენტები

ელექტრო მუდმივი ტემპერატურის წყლის აბაზანა, DZKW-S-6, Beijing Yongguangming Medical Instrument Co., Ltd.; მაღალი ტემპერატურის და მაღალი წნევის რიომეტრი, MARS-III, გერმანია კომპანია HAAKE; მოცირკულირე წყლის მრავალფუნქციური ვაკუუმის ტუმბო, SHB-III, Gongyi Red Instrument Equipment Co., Ltd.; სენსორი, DP1701-EL1D1G, Baoji Best Control Technology Co., Ltd.; წნევის შეძენის სისტემა, შპს Shandong Zhongshi Dashiyi Technology Co.; კოლორიმეტრული ტუბი, 100 მლ, შპს Tianjin Tianke Glass Instrument Manufacturing Co.; მაღალტემპერატურული მინის ბოთლი, 120 მლ, Schott Glass Works, გერმანია; მაღალი სისუფთავის აზოტი, Tianjin Gaochuang Baolan Gas Co., Ltd.

1.2 ექსპერიმენტული ნიმუშები და მომზადება

ჰიდროქსიპროპილ მეთილცელულოზის ეთერი, 60RT400, Taian Ruitai Cellulose Co., Ltd.; გახსენით 2 გ, 3 გ და 4 გ ჰიდროქსიპროპილმეთილცელულოზის ეთერი 50 მლ ცხელ წყალში 80℃კარგად მოურიეთ და დაუმატეთ 25℃50 მლ ცივი წყალი, ნიმუშები მთლიანად დაიშალა ცელულოზის ეთერის ხსნარების წარმოქმნით, შესაბამისად 0.02 გ/მლ, 0.03 გ/მლ და 0.04 გ/მლ კონცენტრაციით.

1.3 ცელულოზის ეთერის გელის სიძლიერის ტესტის ექსპერიმენტული მეთოდი

(1) ტესტირება დაკვირვების მეთოდით. ექსპერიმენტში გამოყენებული ფართოპირიანი მაღალტემპერატურული რეზისტენტული მინის ბოთლების მოცულობა არის 120 მლ, ხოლო ცელულოზის ეთერის ხსნარის მოცულობა 50 მლ. მომზადებული ცელულოზის ეთერის ხსნარები 0,02გ/მლ, 0,03გ/მლ და 0,04გ/მლ მოათავსეთ მაღალ ტემპერატურაზე მდგრად მინის ბოთლში, გადააქციეთ იგი სხვადასხვა ტემპერატურაზე და შეადარეთ ზემოთ სამი განსხვავებული კონცენტრაცია გელის სიძლიერის კოდის მიხედვით. შემოწმებული იყო ცელულოზის ეთერის წყალხსნარის გელის ძალა.

(2) ტესტირება როტაციის მეთოდით. ამ ექსპერიმენტში გამოყენებული სატესტო ინსტრუმენტი არის მაღალი ტემპერატურის და მაღალი წნევის რიომეტრი. ცელულოზის ეთერის წყალხსნარი 2% კონცენტრაციით ირჩევა და შესამოწმებლად მოთავსებულია ბარაბანში. გათბობის ფასი 5 ლარი℃/10 წთ, ათვლის სიჩქარეა 50 s-1, ხოლო გამოცდის დრო 1 წთ. , გათბობის დიაპაზონი არის 40～110℃.

(3) ტესტირება გარღვევის ვაკუუმის მეთოდით. შეაერთეთ გელის შემცველი კოლორიმეტრული მილები, ჩართეთ ვაკუუმის ტუმბო და წაიკითხეთ წნევის მრიცხველის მაქსიმალური მაჩვენებელი, როდესაც ჰაერი არღვევს გელს. თითოეული ნიმუში სამჯერ გამოიყენება საშუალო მნიშვნელობის მისაღებად.

(4) ტესტი დადებითი წნევის მეთოდით. გარღვევის ვაკუუმის ხარისხის მეთოდის პრინციპის მიხედვით, ჩვენ გავაუმჯობესეთ ეს ექსპერიმენტული მეთოდი და მივიღეთ დადებითი წნევის გარღვევის მეთოდი. შეაერთეთ გელის შემცველი კოლორიმეტრიული მილები და გამოიყენეთ წნევის შეთვისების სისტემა ცელულოზის ეთერის გელის სიძლიერის შესამოწმებლად. ექსპერიმენტში გამოყენებული გელის რაოდენობაა 50მლ, კოლორიმეტრული მილის მოცულობა 100მლ, შიდა დიამეტრი 3სმ, გელში ჩასმული წრიული მილის შიდა დიამეტრი 1სმ და ჩასმის სიღრმე 3სმ. ნელა ჩართეთ აზოტის ცილინდრის ჩამრთველი. როდესაც ნაჩვენები წნევის მონაცემები მოულოდნელად და მკვეთრად ეცემა, მიიღეთ უმაღლესი წერტილი, როგორც სიძლიერის მნიშვნელობა, რომელიც საჭიროა გელის გასარღვევად. თითოეული ნიმუშის ოპერაცია სამჯერ ხდება საშუალო მნიშვნელობის მისაღებად.

2. ექსპერიმენტის შედეგები და დისკუსია

2.1 ცელულოზის ეთერის გელის სიძლიერის შესამოწმებლად დაკვირვების მეთოდის გამოყენებადობა

ცელულოზის ეთერის გელის სიძლიერის დაკვირვებით შეფასების შედეგად, მაგალითად, ცელულოზის ეთერის ხსნარის კონცენტრაციით 0,02 გ/მლ, შეიძლება ცნობილი იყოს, რომ სიძლიერის დონე არის A, როდესაც ტემპერატურა 65-ია.°C და სიძლიერე იწყებს მატებას ტემპერატურის მატებასთან ერთად, როცა ტემპერატურა 75-ს მიაღწევს℃იგი წარმოადგენს გელის მდგომარეობას, სიძლიერის ხარისხი იცვლება B-დან D-მდე და როდესაც ტემპერატურა 120-მდე იზრდება.℃, სიძლიერის ხარისხი ხდება F. ჩანს, რომ შეფასების ამ მეთოდის შეფასების შედეგი მხოლოდ გელის სიძლიერის დონეს აჩვენებს, მაგრამ ვერ გამოიყენებს მონაცემებს გელის სპეციფიკური სიძლიერის გამოსახატავად, ანუ ის არის ხარისხობრივი, მაგრამ არა. რაოდენობრივი. ამ მეთოდის უპირატესობა ის არის, რომ ოპერაცია მარტივი და ინტუიციურია და საჭირო სიძლიერის მქონე გელის ამ მეთოდით იაფად სკრინინგია.

2.2 ბრუნვის მეთოდის გამოყენება ცელულოზის ეთერის გელის სიძლიერის შესამოწმებლად

როცა ხსნარი გაცხელდება 80-მდე°C, ხსნარის სიბლანტე არის 61 mPa·s, მაშინ სიბლანტე სწრაფად იზრდება და აღწევს მაქსიმალურ მნიშვნელობას 46 790 mPa·100-ზე°C და შემდეგ ძალა მცირდება. ეს არ შეესაბამება ადრე დაფიქსირებულ ფენომენს, რომ ჰიდროქსიპროპილ მეთილცელულოზის ეთერის წყალხსნარის სიბლანტე იწყება 65-ზე.°C და გელები ჩნდება დაახლოებით 75-ზე°C და ძალა აგრძელებს ზრდას. ამ ფენომენის მიზეზი არის ის, რომ გელი იშლება ცელულოზის ეთერის გელის სიძლიერის შემოწმებისას როტორის ბრუნვის გამო, რაც იწვევს გელის სიძლიერის არასწორ მონაცემებს შემდგომ ტემპერატურაზე. ამიტომ, ეს მეთოდი არ არის შესაფერისი ცელულოზის ეთერის გელების სიძლიერის შესაფასებლად.

2.3 გარღვევის ვაკუუმის მეთოდის გამოყენება ცელულოზის ეთერის გელის სიძლიერის შესამოწმებლად

ცელულოზის ეთერის გელის სიძლიერის ექსპერიმენტული შედეგები შეფასდა გარღვევის ვაკუუმის მეთოდით. ეს მეთოდი არ გულისხმობს როტორის ბრუნვას, ამიტომ შესაძლებელია თავიდან იქნას აცილებული როტორის ბრუნვით გამოწვეული კოლოიდური დანაწევრებისა და რღვევის პრობლემა. ზემოაღნიშნული ექსპერიმენტული შედეგებიდან ჩანს, რომ ამ მეთოდს შეუძლია რაოდენობრივად შეამოწმოს გელის სიმტკიცე. როცა ტემპერატურა 100°C, ცელულოზის ეთერის გელის სიძლიერე 4% კონცენტრაციით მეტია 0,1 მპა-ზე (მაქსიმალური ვაკუუმის ხარისხი), ხოლო სიძლიერის გაზომვა შეუძლებელია 0,1 მპა-ზე მეტი. გელის სიძლიერე, ანუ ამ მეთოდით შემოწმებული გელის სიძლიერის ზედა ზღვარი არის 0,1 მპა. ამ ექსპერიმენტში ცელულოზის ეთერის გელის სიძლიერე 0,1 მპა-ზე მეტია, ამიტომ ეს მეთოდი არ არის შესაფერისი ცელულოზის ეთერის გელის სიძლიერის შესაფასებლად.

2.4 დადებითი წნევის მეთოდის გამოყენებადობა ცელულოზის ეთერის გელის სიძლიერის შესამოწმებლად

ცელულოზის ეთერის გელის სიძლიერის ექსპერიმენტული შედეგების შესაფასებლად გამოყენებული იქნა დადებითი წნევის მეთოდი. ჩანს, რომ ამ მეთოდს შეუძლია რაოდენობრივად შეამოწმოს გელი 0,1 მპა-ზე მეტი სიძლიერით. ექსპერიმენტში გამოყენებული მონაცემთა შეგროვების სისტემა ექსპერიმენტულ შედეგებს უფრო ზუსტს ხდის, ვიდრე ხელოვნური წაკითხვის მონაცემები ვაკუუმის ხარისხის მეთოდით.

3. დასკვნა

ცელულოზის ეთერის გელის სიძლიერე აჩვენებდა საერთო ზრდის ტენდენციას ტემპერატურის მატებასთან ერთად. ბრუნვის მეთოდი და გარღვევის ვაკუუმის მეთოდი არ არის შესაფერისი ცელულოზის ეთერის გელის სიძლიერის დასადგენად. დაკვირვების მეთოდს შეუძლია მხოლოდ ხარისხობრივად გაზომოს ცელულოზის ეთერის გელის სიძლიერე, ხოლო ახლად დამატებული დადებითი წნევის მეთოდს შეუძლია რაოდენობრივად შეამოწმოს ცელულოზის ეთერის გელის სიძლიერე.