Cellulose-ether is een klasse van in water oplosbare polymeren afgeleid van cellulose, het belangrijkste structurele bestanddeel van plantencelwanden. Cellulose-ether heeft veel unieke eigenschappen, waaronder een hoge waterretentie, verdikking, binding en filmvormend vermogen. Deze eigenschappen maken cellulose-ether tot een belangrijk ingrediënt in veel industriële, farmaceutische en persoonlijke verzorgingsproducten.

Een van de belangrijkste eigenschappen van cellulose-ether is de viscositeit, die verwijst naar de weerstand van een vloeistof tegen stroming. Viscositeit is een belangrijke parameter die de prestaties en toepassing van cellulose-ether in verschillende producten beïnvloedt. In dit artikel bespreken we de viscositeit van cellulose-ether, inclusief de meting ervan, de factoren die hierop van invloed zijn en de toepassing ervan in verschillende industrieën.

Meting van de viscositeit van cellulose-ether

De viscositeit van cellulose-ether wordt doorgaans gemeten met behulp van een viscometer, een instrument dat de stroomsnelheid van een vloeistof meet onder invloed van de zwaartekracht of een uitgeoefende kracht. Er zijn verschillende soorten viscometers, waaronder rotatie-, capillaire en oscillerende viscometers, elk met zijn eigen voordelen en beperkingen.

Rotatieviscositeitsmeters zijn de meest gebruikte instrumenten voor het meten van de viscositeit van cellulose-ether. Deze instrumenten meten het koppel dat nodig is om een ​​spil of rotor die in de vloeistof is ondergedompeld, met een constante snelheid te laten draaien. De viscositeit wordt vervolgens berekend op basis van de relatie tussen het koppel en de rotatiesnelheid.

Capillaire viscometers meten daarentegen de tijd die nodig is voordat een vast vloeistofvolume door een smal capillair buisje stroomt onder invloed van de zwaartekracht of een drukgradiënt. De viscositeit wordt vervolgens berekend op basis van de wet van Poiseuille, die het debiet relateert aan de viscositeit, de buisdiameter en de drukgradiënt.

Oscillerende viscometers, die de vervorming en het herstel van een vloeistof onder sinusoïdale schuifspanning meten, worden gebruikt om de complexe viscositeit van cellulose-ether te meten, wat de frequentieafhankelijke viscositeit is.

Factoren die de viscositeit van cellulose-ether beïnvloeden

De viscositeit van cellulose-ether wordt beïnvloed door verschillende factoren, waaronder het molecuulgewicht, de substitutiegraad, de concentratie, de temperatuur en de afschuifsnelheid.

Molecuulgewicht: De viscositeit van cellulose-ether neemt toe met toenemend molecuulgewicht, omdat polymeren met een hoger molecuulgewicht langere ketens hebben die met elkaar verstrengelen, wat leidt tot een verhoogde weerstand tegen stroming.

Substitutiegraad: De substitutiegraad (DS) van cellulose-ether, die verwijst naar het aantal gesubstitueerde hydroxylgroepen per glucose-eenheid in de celluloseketen, heeft ook invloed op de viscositeit ervan. Naarmate de DS toeneemt, neemt de viscositeit van cellulose-ether toe als gevolg van toegenomen ketenverstrengeling en intermoleculaire interacties.

Concentratie: De viscositeit van cellulose-ether neemt toe met toenemende concentratie, omdat hogere concentraties leiden tot verhoogde ketenverstrengeling en intermoleculaire interacties.

Temperatuur: De viscositeit van cellulose-ether neemt af bij toenemende temperatuur, omdat hogere temperaturen leiden tot verhoogde moleculaire beweging en verminderde intermoleculaire interacties.

Afschuifsnelheid: De viscositeit van cellulose-ether is ook afhankelijk van de toegepaste afschuifsnelheid, aangezien hogere afschuifsnelheden leiden tot een betere uitlijning van de ketting en een verminderde weerstand tegen stroming.

Toepassing van cellulose-ether in verschillende industrieën

Cellulose-ether wordt veel gebruikt in verschillende industrieën vanwege zijn unieke eigenschappen, waaronder de viscositeit. Enkele van de belangrijkste toepassingen van cellulose-ether in verschillende industrieën worden hieronder besproken.

Constructie: Cellulose-ether wordt gebruikt als verdikkingsmiddel, waterretentiemiddel en bindmiddel in bouwproducten zoals cement, mortel en gips. Het verbetert de verwerkbaarheid, consistentie en hechting van deze producten, wat leidt tot verbeterde prestaties en duurzaamheid.

Geneesmiddelen: Cellulose-ether wordt gebruikt als hulpstof in farmaceutische formuleringen zoals tabletten, capsules en crèmes. Het verbetert de stroombaarheid, samendrukbaarheid en viscositeit van de formuleringen, wat leidt tot verbeterde medicijnafgifte en stabiliteit.