Kaedah Penentuan Kekuatan Gel Eter Selulosa

Untuk mengukur kekuatangel eter selulosa, artikel itu memperkenalkan bahawa walaupun gel eter selulosa dan agen kawalan profil seperti jeli mempunyai mekanisme penggelapan yang berbeza, mereka boleh menggunakan persamaan dalam rupa, iaitu, mereka tidak boleh mengalir selepas pengelasan Dalam keadaan separa pepejal, kaedah pemerhatian yang biasa digunakan, kaedah putaran dan kaedah terobosan vakum untuk menilai kekuatan jeli digunakan untuk menilai kekuatan gel eter selulosa, dan kaedah terobosan tekanan positif baru ditambah. Kebolehgunaan empat kaedah ini untuk penentuan kekuatan gel eter selulosa telah dianalisis melalui eksperimen. Keputusan menunjukkan kaedah pemerhatian hanya boleh menilai secara kualitatif kekuatan selulosa eter, kaedah putaran tidak sesuai untuk menilai kekuatan selulosa eter, kaedah vakum hanya boleh menilai kekuatan selulosa eter dengan kekuatan di bawah 0.1 MPa, dan tekanan positif yang baru ditambah Kaedah ini boleh menilai secara kuantitatif kekuatan gel selulosa eter.

Kata kunci: jeli; gel eter selulosa; kekuatan; kaedah

0.Mukadimah

Ejen kawalan profil berasaskan jeli polimer paling banyak digunakan dalam palam air medan minyak dan kawalan profil. Walau bagaimanapun, dalam beberapa tahun kebelakangan ini, sistem palam dan kawalan selulosa eter gel yang sensitif terhadap suhu dan terma secara beransur-ansur telah menjadi hotspot penyelidikan untuk palam air dan kawalan profil dalam takungan minyak berat. . Kekuatan gel selulosa eter adalah salah satu petunjuk terpenting untuk pembentukan palam, tetapi tiada piawaian seragam untuk kaedah ujian kekuatannya. Kaedah yang biasa digunakan untuk menilai kekuatan jeli, seperti kaedah pemerhatian – kaedah langsung dan menjimatkan untuk menguji kekuatan jeli, gunakan jadual kod kekuatan jeli untuk menilai tahap kekuatan gel yang akan diukur; kaedah putaran – instrumen yang biasa digunakan ialah viskometer Brookfield dan rheometer, suhu sampel ujian viskometer Brookfield dihadkan dalam lingkungan 90°C; kaedah vakum terobosan – apabila udara digunakan untuk menembusi gel, bacaan maksimum tolok tekanan mewakili kekuatan gel. Mekanisme pengegelan jeli adalah untuk menambah agen penghubung silang kepada larutan polimer. Agen penghubung silang dan rantai polimer disambungkan oleh ikatan kimia untuk membentuk struktur rangkaian spatial, dan fasa cecair dibalut di dalamnya, supaya keseluruhan sistem kehilangan kecairan, dan kemudian berubah Untuk jeli, proses ini tidak boleh diterbalikkan dan ialah perubahan kimia. Mekanisme gel selulosa eter ialah pada suhu rendah, makromolekul eter selulosa dikelilingi oleh molekul kecil air melalui ikatan hidrogen untuk membentuk larutan akueus. Apabila suhu larutan meningkat, ikatan hidrogen dimusnahkan, dan molekul besar selulosa eter Keadaan di mana molekul berkumpul melalui interaksi kumpulan hidrofobik untuk membentuk gel adalah perubahan fizikal. Walaupun mekanisme penggelapan kedua-duanya berbeza, rupanya mempunyai keadaan yang serupa, iaitu keadaan separa pepejal yang tidak bergerak terbentuk dalam ruang tiga dimensi. Sama ada kaedah penilaian kekuatan jeli sesuai untuk menilai kekuatan gel selulosa eter memerlukan penerokaan dan pengesahan eksperimen. Dalam makalah ini, tiga kaedah tradisional digunakan untuk menilai kekuatan gel eter selulosa: kaedah pemerhatian, kaedah putaran dan kaedah vakum terobosan, dan kaedah terobosan tekanan positif dibentuk atas dasar ini.

1. Bahagian eksperimen

1.1 Peralatan dan instrumen eksperimen utama

Mandian air suhu malar elektrik, DZKW-S-6, Beijing Yongguangming Medical Instrument Co., Ltd.; suhu tinggi dan rheometer tekanan tinggi, MARS-III, Jerman syarikat HAAKE; pam vakum pelbagai guna air yang beredar, SHB-III, Gongyi Red Instrument Equipment Co., Ltd.; sensor, DP1701-EL1D1G, Baoji Best Control Technology Co., Ltd.; sistem pemerolehan tekanan, Shandong Zhongshi Dashiyi Technology Co., Ltd.; tiub kolorimetrik, 100 mL, Tianjin Tianke Glass Instrument Manufacturing Co., Ltd.; botol kaca tahan suhu tinggi , 120 mL, Schott Glass Works, Jerman; nitrogen ketulenan tinggi, Tianjin Gaochuang Baolan Gas Co., Ltd.

1.2 Sampel dan penyediaan eksperimen

Hydroxypropyl methylcellulose ether, 60RT400, Taian Ruitai Cellulose Co., Ltd.; larutkan 2g, 3g dan 4g eter hidroksipropilmetilselulosa dalam 50 mL air panas pada 80℃, kacau rata dan masukkan 25℃daripada 50 mL air sejuk, sampel telah dibubarkan sepenuhnya untuk membentuk larutan selulosa eter dengan kepekatan 0.02g/mL, 0.03g/mL dan 0.04g/mL masing-masing.

1.3 Kaedah eksperimen ujian kekuatan gel selulosa eter

(1) Diuji dengan kaedah pemerhatian. Kapasiti botol kaca tahan suhu tinggi mulut lebar yang digunakan dalam eksperimen ialah 120mL, dan isipadu larutan eter selulosa ialah 50mL. Masukkan larutan eter selulosa yang disediakan dengan kepekatan 0.02g/mL, 0.03g/mL dan 0.04g/mL dalam botol kaca tahan suhu tinggi, terbalikkannya pada suhu yang berbeza, dan bandingkan tiga kepekatan berbeza di atas mengikut kod kekuatan gel Kekuatan pengegelan larutan akueus selulosa eter telah diuji.

(2) Diuji dengan kaedah putaran. Instrumen ujian yang digunakan dalam eksperimen ini ialah rheometer suhu tinggi dan tekanan tinggi. Larutan berair selulosa eter dengan kepekatan 2% dipilih dan diletakkan di dalam dram untuk ujian. Kadar pemanasan ialah 5℃/10 min, kadar ricih ialah 50 s-1, dan masa ujian ialah 1 min. , Julat pemanasan ialah 40～110℃.

(3) Diuji dengan kaedah vakum terobosan. Sambungkan tiub kolorimetrik yang mengandungi gel, hidupkan pam vakum, dan baca bacaan maksimum tolok tekanan apabila udara menembusi gel. Setiap sampel dikendalikan tiga kali untuk mendapatkan nilai purata.

(4) Uji dengan kaedah tekanan positif. Mengikut prinsip kaedah tahap vakum terobosan, kami telah menambah baik kaedah eksperimen ini dan menggunakan kaedah terobosan tekanan positif. Sambungkan tiub kolorimetrik yang mengandungi gel, dan gunakan sistem pemerolehan tekanan untuk menguji kekuatan gel eter selulosa. Jumlah gel yang digunakan dalam eksperimen ialah 50mL, kapasiti tiub kolorimetrik ialah 100mL, diameter dalam ialah 3cm, diameter dalam tiub bulat yang dimasukkan ke dalam gel ialah 1cm, dan kedalaman sisipan ialah 3cm. Hidupkan suis silinder nitrogen secara perlahan. Apabila data tekanan yang dipaparkan menurun secara tiba-tiba dan mendadak, ambil titik tertinggi sebagai nilai kekuatan yang diperlukan untuk menembusi gel. Setiap sampel dikendalikan tiga kali untuk mendapatkan nilai purata.

2. Hasil eksperimen dan perbincangan

2.1 Kebolehgunaan kaedah pemerhatian untuk menguji kekuatan gel selulosa eter

Hasil daripada penilaian kekuatan gel selulosa eter dengan pemerhatian, mengambil larutan selulosa eter dengan kepekatan 0.02 g/mL sebagai contoh, dapat diketahui bahawa tahap kekuatan ialah A apabila suhu 65°C, dan kekuatan mula meningkat apabila suhu meningkat, apabila suhu mencapai 75℃, ia membentangkan keadaan gel, gred kekuatan berubah dari B ke D, dan apabila suhu meningkat kepada 120℃, gred kekuatan menjadi F. Dapat dilihat bahawa hasil penilaian kaedah penilaian ini hanya menunjukkan tahap kekuatan gel, tetapi tidak boleh menggunakan data untuk menyatakan kekuatan spesifik gel, iaitu kualitatif tetapi tidak. kuantitatif. Kelebihan kaedah ini ialah operasinya mudah dan intuitif, dan gel dengan kekuatan yang diperlukan boleh disaring dengan murah dengan kaedah ini.

2.2 Kebolehgunaan kaedah putaran untuk menguji kekuatan gel selulosa eter

Apabila larutan dipanaskan hingga 80°C, kelikatan larutan ialah 61 mPa·s, maka kelikatan meningkat dengan cepat, dan mencapai nilai maksimum 46 790 mPa·s pada 100°C, dan kemudian kekuatan berkurangan. Ini tidak konsisten dengan fenomena yang diperhatikan sebelum ini bahawa kelikatan larutan akueus hidroksipropil metilselulosa eter mula meningkat pada 65°C, dan gel muncul pada sekitar 75°C dan kekuatan terus meningkat. Sebab untuk fenomena ini ialah gel rosak disebabkan oleh putaran pemutar apabila menguji kekuatan gel selulosa eter, mengakibatkan data kekuatan gel yang salah pada suhu berikutnya. Oleh itu, kaedah ini tidak sesuai untuk menilai kekuatan gel eter selulosa.

2.3 Kebolehgunaan kaedah vakum terobosan untuk menguji kekuatan gel selulosa eter

Keputusan eksperimen kekuatan gel eter selulosa dinilai dengan kaedah vakum terobosan. Kaedah ini tidak melibatkan putaran rotor, jadi masalah ricih koloid dan pecah yang disebabkan oleh putaran rotor dapat dielakkan. Daripada keputusan eksperimen di atas, dapat dilihat bahawa kaedah ini secara kuantitatif dapat menguji kekuatan gel. Apabila suhu 100°C, kekuatan gel selulosa eter dengan kepekatan 4% lebih besar daripada 0.1 MPa (darjah vakum maksimum), dan kekuatan tidak boleh diukur lebih besar daripada 0.1 MPa. Kekuatan gel, iaitu, had atas kekuatan gel yang diuji dengan kaedah ini ialah 0.1 MPa. Dalam eksperimen ini, kekuatan gel selulosa eter lebih besar daripada 0.1 MPa, jadi kaedah ini tidak sesuai untuk menilai kekuatan gel selulosa eter.

2.4 Kebolehgunaan kaedah tekanan positif untuk menguji kekuatan gel selulosa eter

Kaedah tekanan positif digunakan untuk menilai keputusan eksperimen kekuatan gel eter selulosa. Ia boleh dilihat bahawa kaedah ini boleh menguji secara kuantitatif gel dengan kekuatan melebihi 0.1 MPa. Sistem pemerolehan data yang digunakan dalam eksperimen menjadikan keputusan eksperimen lebih tepat daripada data bacaan buatan dalam kaedah darjah vakum.

3. Kesimpulan

Kekuatan gel selulosa eter menunjukkan trend peningkatan keseluruhan dengan peningkatan suhu. Kaedah putaran dan kaedah vakum terobosan tidak sesuai untuk menentukan kekuatan gel selulosa eter. Kaedah pemerhatian hanya boleh mengukur secara kualitatif kekuatan gel selulosa eter, dan kaedah tekanan positif yang baru ditambah boleh secara kuantitatif menguji kekuatan gel selulosa eter.