Celiuliozės eterio gelio stiprumo nustatymo metodas

Norėdami išmatuoti stiprumąceliuliozės eterio gelis, straipsnyje pristatoma, kad nors celiuliozės eterio gelio ir želė pavidalo profilio kontrolės agentai turi skirtingus želėjimo mechanizmus, jie gali panaudoti išvaizdos panašumą, tai yra, negali tekėti po geliavimo. Pusiau kietoje būsenoje dažniausiai naudojamas stebėjimo metodas, Celiuliozės eterio gelio stiprumui įvertinti naudojamas rotacijos metodas ir vakuuminio proveržio metodas drebučių stiprumui įvertinti, pridedamas naujas teigiamo slėgio proveržio metodas. Šių keturių metodų pritaikymas celiuliozės eterio gelio stiprumui nustatyti buvo analizuojamas atliekant eksperimentus. Rezultatai rodo, kad stebėjimo metodu galima tik kokybiškai įvertinti celiuliozės eterio stiprumą, sukimosi metodas netinka celiuliozės eterio stiprumui įvertinti, vakuuminiu metodu galima įvertinti tik celiuliozės eterio stiprumą, kurio stiprumas mažesnis nei 0,1 MPa, ir naujai pridėtas teigiamas slėgis Šiuo metodu galima kiekybiškai įvertinti celiuliozės eterio gelio stiprumą.

Pagrindiniai žodžiai: želė; celiuliozės eterio gelis; stiprumas; metodas

0.Pratarmė

Polimerinės želė pagrindu pagamintos profilio kontrolės priemonės plačiausiai naudojamos naftos telkinių vandens užkimšimui ir profilių kontrolei. Tačiau pastaraisiais metais temperatūrai jautri ir termiškai grįžtama gelio celiuliozės eterio prijungimo ir valdymo sistema pamažu tapo tyrimų tašku, skirtu vandens užkimšimui ir profilio kontrolei sunkiosios naftos rezervuaruose. . Celiuliozės eterio gelio stiprumas yra vienas iš svarbiausių formų užsikimšimo rodiklių, tačiau nėra vienodo standarto jo stiprumo bandymo metodui. Dažniausiai naudojami želė stiprumo vertinimo metodai, pvz., stebėjimo metodas – tiesioginis ir ekonomiškas želė stiprumo tyrimo metodas, naudokite želės stiprumo kodų lentelę, kad įvertintumėte matuojamo gelio stiprumo lygį; sukimosi metodas – dažniausiai naudojami instrumentai yra Brookfield viskozimetras ir reometras, Brookfield viskozimetro bandinio temperatūra ribojama 90 laipsnių°C; proveržis vakuuminis metodas – kai naudojamas oras prasiskverbti pro gelį, didžiausias manometro rodmuo parodo gelio stiprumą. Želės stingimo mechanizmas yra į polimero tirpalą pridėti kryžminio ryšio agento. Kryžminis agentas ir polimero grandinė yra sujungti cheminiais ryšiais, kad susidarytų erdvinė tinklo struktūra, o skystoji fazė į ją įvyniojama, todėl visa sistema praranda sklandumą, o tada transformuojasi. yra cheminis pokytis. Celiuliozės eterio gelio mechanizmas yra tas, kad žemoje temperatūroje celiuliozės eterio makromolekules supa mažos vandens molekulės per vandenilio ryšius, kad susidarytų vandeninis tirpalas. Kylant tirpalo temperatūrai vandeniliniai ryšiai sunaikinami, o didelės celiuliozės eterio molekulės Būsena, kurioje molekulės susijungia sąveikaujant hidrofobinėms grupėms ir susidaro gelis, yra fizinis pokytis. Nors šių dviejų geliavimosi mechanizmas skiriasi, išvaizda yra panašios būsenos, ty trimatėje erdvėje susidaro nejudri pusiau kieta būsena. Ar želė stiprumo vertinimo metodas tinka celiuliozės eterio gelio stiprumui įvertinti, reikia ištirti ir eksperimentiškai patikrinti. Šiame darbe celiuliozės eterinių gelių stiprumui įvertinti naudojami trys tradiciniai metodai: stebėjimo metodas, sukimosi metodas ir proveržio vakuuminis metodas, pagal kuriuos formuojamas teigiamo slėgio proveržio metodas.

1. Eksperimentinė dalis

1.1 Pagrindinė eksperimentinė įranga ir instrumentai

Elektrinė pastovios temperatūros vandens vonia, DZKW-S-6, Beijing Yongguangming Medical Instrument Co., Ltd.; aukštos temperatūros ir aukšto slėgio reometras, MARS-III, Vokietija HAAKE įmonė; Cirkuliacinio vandens universalus vakuuminis siurblys, SHB-III, Gongyi Red Instrument Equipment Co., Ltd.; jutiklis, DP1701-EL1D1G, Baoji Best Control Technology Co., Ltd.; slėgio matavimo sistema, Shandong Zhongshi Dashiyi Technology Co., Ltd.; kolorimetrinis vamzdelis, 100 ml, Tianjin Tianke Glass Instrument Manufacturing Co., Ltd.; aukštai temperatūrai atsparus stiklinis butelis, 120 ml, Schott Glass Works, Vokietija; didelio grynumo azotas, Tianjin Gaochuang Baolan Gas Co., Ltd.

1.2 Eksperimentiniai mėginiai ir paruošimas

Hidroksipropilmetilceliuliozės eteris, 60RT400, Taian Ruitai Cellulose Co., Ltd.; ištirpinkite 2 g, 3 g ir 4 g hidroksipropilmetilceliuliozės eterio 50 ml karšto 80 laipsnių vandens℃, gerai išmaišykite ir įpilkite 25℃50 ml šalto vandens, mėginiai buvo visiškai ištirpinti, kad susidarytų celiuliozės eterio tirpalai, kurių koncentracija atitinkamai buvo 0,02 g/mL, 0,03 g/mL ir 0,04 g/mL.

1.3 Eksperimentinis celiuliozės eterio gelio stiprumo bandymo metodas

(1) Išbandyta stebėjimo metodu. Eksperimente naudotų plačios burnos aukštai temperatūrai atsparių stiklinių butelių talpa yra 120 ml, o celiuliozės eterio tirpalo tūris – 50 ml. Paruoštus 0,02 g/mL, 0,03 g/mL ir 0,04 g/mL koncentracijos celiuliozės eterio tirpalus sudėkite į aukštai temperatūrai atsparų stiklinį butelį, apverskite jį skirtingomis temperatūromis ir palyginkite aukščiau nurodytas tris skirtingas koncentracijas pagal gelio stiprumo kodą. Ištirtas celiuliozės eterio vandeninio tirpalo stingimo stiprumas.

(2) Išbandyta sukimosi metodu. Šiame eksperimente naudojamas bandymo instrumentas yra aukštos temperatūros ir aukšto slėgio reometras. Parenkamas 2% koncentracijos celiuliozės eterio vandeninis tirpalas ir dedamas į būgną tyrimui. Šildymo greitis yra 5℃/10 min., šlyties greitis 50 s-1, o bandymo laikas 1 min. , Šildymo diapazonas yra 40～110℃.

(3) Išbandyta vakuuminio proveržio metodu. Prijunkite kolorimetrinius vamzdelius, kuriuose yra gelis, įjunkite vakuuminį siurblį ir nuskaitykite didžiausią manometro rodmenį, kai oras prasiskverbia pro gelį. Kiekvienas mėginys veikiamas tris kartus, kad būtų gauta vidutinė vertė.

(4) Bandymas teigiamo slėgio metodu. Pagal proveržio vakuuminio laipsnio metodo principą mes patobulinome šį eksperimentinį metodą ir priėmėme teigiamo slėgio proveržio metodą. Prijunkite kolorimetrinius vamzdelius, kuriuose yra gelis, ir naudokite slėgio matavimo sistemą, kad patikrintumėte celiuliozės eterio gelio stiprumą. Eksperimente naudotas gelio kiekis – 50mL, kolorimetrinio vamzdelio talpa – 100mL, vidinis skersmuo – 3 cm, į gelį įdėto apskrito vamzdelio vidinis skersmuo – 1 cm, įterpimo gylis – 3 cm. Lėtai įjunkite azoto baliono jungiklį. Kai rodomi slėgio duomenys staiga ir staigiai nukrenta, paimkite aukščiausią tašką kaip stiprumo vertę, reikalingą geliui prasiskverbti. Kiekvienas mėginys veikia tris kartus, kad būtų gauta vidutinė vertė.

2. Eksperimento rezultatai ir aptarimas

2.1. Stebėjimo metodo pritaikymas celiuliozės eterio gelio stiprumui patikrinti

Stebint celiuliozės eterio gelio stiprumą įvertinus 0,02 g/mL koncentracijos celiuliozės eterio tirpalą, galima žinoti, kad stiprumo lygis yra A, kai temperatūra yra 65°C, o stiprumas pradeda didėti kylant temperatūrai, kai temperatūra pasiekia 75℃, rodo gelio būseną, stiprumo laipsnis keičiasi iš B į D, o kai temperatūra pakyla iki 120℃, stiprumo laipsnis tampa F. Matyti, kad šio vertinimo metodo vertinimo rezultatas parodo tik gelio stiprumo lygį, bet negali naudoti duomenų specifiniam gelio stiprumui išreikšti, tai yra, jis yra kokybiškas, bet ne kiekybinis. Šio metodo privalumas yra tai, kad operacija yra paprasta ir intuityvi, o reikiamo stiprumo gelis šiuo metodu gali būti pigiai atrinktas.

2.2 Sukimosi metodo taikymas celiuliozės eterio gelio stiprumui patikrinti

Kai tirpalas pašildomas iki 80°C, tirpalo klampumas yra 61 mPa·s, tada klampumas greitai didėja ir pasiekia maksimalią 46 790 mPa vertę·s ties 100°C, tada stiprumas mažėja. Tai nesuderinama su anksčiau pastebėtu reiškiniu, kad hidroksipropilmetilceliuliozės eterio vandeninio tirpalo klampumas pradeda didėti esant 65°C, o geliai atsiranda maždaug 75°C ir jėgos toliau didėja. Šio reiškinio priežastis yra ta, kad gelis lūžta dėl rotoriaus sukimosi, kai tikrinamas celiuliozės eterio gelio stiprumas, todėl gaunami neteisingi gelio stiprumo duomenys kitose temperatūrose. Todėl šis metodas netinka celiuliozės eterio gelių stiprumui įvertinti.

2.3. Proveržio vakuuminio metodo taikymas celiuliozės eterio gelio stiprumui patikrinti

Celiuliozės eterio gelio stiprumo eksperimentiniai rezultatai buvo įvertinti proveržio vakuuminiu metodu. Šis metodas neapima rotoriaus sukimosi, todėl galima išvengti koloidinio šlyties ir lūžimo problemos, atsirandančios dėl rotoriaus sukimosi. Iš aukščiau pateiktų eksperimentinių rezultatų matyti, kad šiuo metodu galima kiekybiškai patikrinti gelio stiprumą. Kai temperatūra yra 100°C, 4% koncentracijos celiuliozės eterio gelio stiprumas yra didesnis nei 0,1 MPa (didžiausias vakuumo laipsnis), o stiprumas negali būti matuojamas didesnis nei 0,1 MPa. Gelio stiprumas, ty viršutinė gelio stiprumo riba, išbandyta šiuo metodu, yra 0,1 MPa. Šiame eksperimente celiuliozės eterio gelio stiprumas yra didesnis nei 0,1 MPa, todėl šis metodas netinka celiuliozės eterio gelio stiprumui įvertinti.

2.4 Teigiamo slėgio metodo pritaikymas celiuliozės eterio gelio stiprumui patikrinti

Eksperimentiniams celiuliozės eterio gelio stiprumo rezultatams įvertinti naudotas teigiamo slėgio metodas. Matyti, kad šiuo metodu galima kiekybiškai išbandyti gelį, kurio stiprumas didesnis nei 0,1 MPa. Eksperimente naudojama duomenų gavimo sistema eksperimento rezultatus padaro tikslesnius nei dirbtinio nuskaitymo duomenys vakuuminio laipsnio metodu.

3. Išvada

Celiuliozės eterio gelio stiprumas parodė bendrą didėjimo tendenciją kylant temperatūrai. Sukimosi metodas ir proveržis vakuuminis metodas netinka celiuliozės eterio gelio stiprumui nustatyti. Stebėjimo metodu galima tik kokybiškai išmatuoti celiuliozės eterio gelio stiprumą, o naujai pridėtu teigiamo slėgio metodu – kiekybiškai patikrinti celiuliozės eterio gelio stiprumą.