چگونه می توان ویسکوزیته محلول سلولز پلی آنئونیک گرانول را اندازه گیری کرد؟

ویسکوزیته یک پارامتر مهم در درک رفتار جریان راه حل های سلولز پلی آنئونیک گرانول (GPAC) است که کاربردهای گسترده ای در صنایع مختلف مانند حفاری روغن ، مواد غذایی و داروهای دارویی دارد. من به عنوان تأمین کننده سلولز پلی آنئونیک با کیفیت بالا ، من از اهمیت اندازه گیری دقیق ویسکوزیته محلول آن استفاده می کنم. در این وبلاگ ، من برخی از روش های مؤثر را برای اندازه گیری ویسکوزیته راه حل های GPAC به اشتراک می گذارم.

درک سلولز پلی آنئونیک دانه ای

قبل از اینکه به روشهای اندازه گیری بپردازیم ، درک اینكه سلولز پلی آنيونيك دانه ای چیست ، ضروری است. GPAC یک پلیمر محلول در آب است که از سلولز حاصل می شود. این یک افزودنی همه کاره است که می تواند ویسکوزیته و پایداری راه حل ها را افزایش دهد. ما دو نوع محبوب از محصولات سریع - پراکنده ارائه می دهیم:پراکندگی سریع سلولز PAC LVوتپراکندگی سریع سلولز PAC HVبشر "LV" و "HV" به ترتیب برای ویسکوزیته کم و ویسکوزیته زیاد ایستاده اند ، که نشان دهنده قابلیت ضخیم شدن متفاوت آنها است.

عوامل مؤثر بر ویسکوزیته راه حل های GPAC

عوامل مختلفی می توانند بر ویسکوزیته راه حل های GPAC تأثیر بگذارند. غلظت GPAC در محلول یکی از مهمترین عوامل است. به طور کلی ، با افزایش غلظت GPAC ، ویسکوزیته محلول نیز افزایش می یابد. دما نیز نقش مهمی ایفا می کند. درجه حرارت بالاتر معمولاً منجر به کاهش ویسکوزیته می شود زیرا افزایش انرژی حرارتی به زنجیره های پلیمری اجازه می دهد تا آزادتر حرکت کنند و باعث کاهش اصطکاک داخلی می شوند.

نرخ برشی عامل دیگری است. راه حل های GPAC اغلب رفتار غیر نیوتنی را نشان می دهد ، به این معنی که ویسکوزیته آنها با میزان برشی اعمال شده است. با نرخ برشی پایین ، زنجیره های پلیمری درگیر می شوند و در نتیجه ویسکوزیته بالاتر می شوند. با افزایش سرعت برشی ، زنجیرها در جهت جریان تراز می شوند و ویسکوزیته کاهش می یابد.

روشهای اندازه گیری ویسکوزیته

ویسکومتر مویرگی

ویسکومتر مویرگی یک روش کلاسیک برای اندازه گیری ویسکوزیته مایعات است. این مبتنی بر اصل قانون Poiseuille است که جریان لامینار یک سیال را از طریق یک لوله مویرگی توصیف می کند. در این روش ، یک حجم شناخته شده از محلول GPAC مجاز است از طریق یک لوله مویرگی تحت تأثیر گرانش جریان یابد. زمان لازم برای حرکت محلول بین دو نقطه مشخص شده روی لوله اندازه گیری می شود.

ویسکوزیته را می توان با استفاده از فرمول زیر محاسبه کرد:
[\ و = k \ rho t]
جایی که (\ eta) ویسکوزیته است ، (k) ثابت ویسومتر است (که با کالیبراسیون ویسکومتر با مایع ویسکوزیته شناخته شده تعیین می شود) ، (\ rho) چگالی محلول است و (t) زمان جریان است.

ویسکومتر مویرگی نسبتاً ساده و ارزان است. با این حال ، این عمدتا برای مایعات نیوتنی یا مایعات با رفتار غیر غیر نیوتنی مناسب است. برای راه حل های GPAC ، که غالباً غیر نیوتنی هستند ، نتایج ممکن است تحت تأثیر میزان برشی در طول جریان از طریق مویرگی باشد.

ویسکومتر چرخشی

ویسکومتر چرخشی روشی متنوع تر برای اندازه گیری ویسکوزیته مایعات غیر نیوتنی مانند راه حل های GPAC است. این شامل چرخاندن دوک یا یک باب در محلول و اندازه گیری گشتاور مورد نیاز برای حفظ چرخش با سرعت ثابت است.

دو نوع ویسکومتر چرخشی وجود دارد: ویسکومتر سیلندر کواکسیال و ویسکوت های صفحه - و - صفحه. در ویسکومتر سیلندر کواکسیال ، یک باب استوانه ای درون یک سیلندر بیرونی کواکسیال قرار می گیرد و محلول در شکاف بین آنها پر می شود. سیلندر بیرونی چرخانده شده و گشتاور روی باب اندازه گیری می شود.

در ویسکومتر مخروط - و - صفحه ، یک صفحه مسطح و یک مخروط با زاویه کوچک استفاده می شود. محلول بین مخروط و صفحه قرار می گیرد و مخروط چرخانده می شود. مزیت ویسکومتر مخروط - و - صفحه این است که میزان برشی در سراسر نمونه یکنواخت است ، که امکان اندازه گیری دقیق ویسکوزیته را با نرخ برشی مختلف فراهم می کند.

ویسکوزیته از گشتاور اندازه گیری شده و سرعت چرخش با استفاده از معادله کالیبراسیون ویسکومتر محاسبه می شود. ویسکومتر چرخشی می تواند با اندازه گیری ویسکوزیته در نرخ برشی مختلف ، درک کاملی از رفتار غیر نیوتنی از راه حل های GPAC ارائه دهد.

ویسکومتر در حال سقوط

ویسکومتر در حال سقوط بر اساس اصل قانون استوکس است که توصیف حرکت یک کره در یک مایع چسبناک است. یک کره کوچک از چگالی و قطر شناخته شده به محلول GPAC ریخته می شود و زمان لازم برای سقوط کره در فاصله مشخصی اندازه گیری می شود.

ویسکوزیته را می توان با استفاده از فرمول زیر محاسبه کرد:
[\ eta = \ frac {2} {9} \ frac {(\ rho_s - \ rho_f) gd^2} {v}]
جایی که (\ eta) ویسکوزیته است ، (\ rho_s) چگالی کره است ، (\ rho_f) چگالی محلول است ، (g) شتاب به دلیل گرانش است ، (d) قطر کره است و (v) سرعت ترمینال کره است.

این روش نسبتاً ساده است و می تواند برای طیف گسترده ای از ویسکوزیته ها استفاده شود. با این حال ، همچنین تحت تأثیر رفتار غیر نیوتنی مایعات قرار دارد و اگر نرخ برشی در اطراف کره به خوبی کنترل نشود ، نتایج نادرست است.

روش اندازه گیری ویسکوزیته محلول GPAC

صرف نظر از روش اندازه گیری ، هنگام اندازه گیری ویسکوزیته راه حل های GPAC ، اقدامات کلی وجود دارد.

تهیه نمونه

ابتدا محلول GPAC را با غلظت مورد نظر آماده کنید. مقدار مورد نیاز GPAC را به طور دقیق وزن کنید و آن را به حجم شناخته شده آب یا سایر حلالها اضافه کنید. محلول را به آرامی هم بزنید تا از پراکندگی یکنواخت ذرات GPAC اطمینان حاصل شود. مهم است که اجازه دهید محلول برای زمان کافی بایستد تا امکان هیدراتاسیون کامل ذرات GPAC فراهم شود.

کنترل دما

دمای ثابت را در طول اندازه گیری ویسکوزیته حفظ کنید. همانطور که قبلاً ذکر شد ، دما تأثیر قابل توجهی در ویسکوزیته محلول های GPAC دارد. بیشتر ویسکوترها به سیستم های کنترل دما مانند کاپشن های آب مجهز هستند تا نمونه را در دمای مورد نظر نگه دارند.

اندازه گیری و تجزیه و تحلیل داده ها

پس از تهیه نمونه و دما تثبیت می شود ، اندازه گیری ویسکوزیته را با استفاده از روش انتخاب شده انجام دهید. برای اطمینان از صحت و تکرارپذیری نتایج ، چندین اندازه گیری انجام دهید. داده ها را تجزیه و تحلیل کرده و ویسکوزیته را با توجه به فرمول مربوطه یا معادله کالیبراسیون ویسکومتر محاسبه کنید.

اهمیت اندازه گیری دقیق ویسکوزیته

اندازه گیری دقیق ویسکوزیته راه حل های GPAC به دلایل مختلف بسیار مهم است. در صنعت حفاری نفت ، GPAC به عنوان یک افزودنی مایع حفاری برای کنترل ویسکوزیته و خصوصیات رئولوژیکی گل حفاری استفاده می شود. ویسکوزیته مناسب گل حفاری برای حفاری کارآمد ، پایداری چاه و حمل و نقل قلمه ها ضروری است.

در صنایع غذا و دارویی ، GPAC به عنوان ماده ضخیم کننده ، تثبیت کننده یا امولسیفایر استفاده می شود. ویسکوزیته محصول نهایی بر بافت ، ظاهر و قفسه آن تأثیر می گذارد. بنابراین ، اندازه گیری دقیق ویسکوزیته برای اطمینان از کیفیت و قوام محصولات ضروری است.

پایان

اندازه گیری ویسکوزیته محلول های سلولز پلی آنئونیک گرانول یک کار مهم است که نیاز به بررسی دقیق عوامل مؤثر بر ویسکوزیته و انتخاب روشهای اندازه گیری مناسب دارد. ویسکومتر مویرگی ، ویسکومتر چرخشی و ویسکومتر در حال سقوط همه روشهای قابل دوام است که هر کدام دارای مزایا و محدودیت های خاص خود هستند.

ما به عنوان یک تامین کننده قابل اعتماد از سلولز پلی آنئونیک گرانول ، ما متعهد به ارائه محصولات با کیفیت بالا و پشتیبانی فنی هستیم. اگر به ما علاقه داریدپراکندگی سریع سلولز PAC LVیاپراکندگی سریع سلولز PAC HVمحصولات ، یا اگر در مورد اندازه گیری ویسکوزیته یا جنبه های دیگر GPAC سؤالی دارید ، لطفاً برای بحث و گفتگو بیشتر با ما تماس بگیرید.

منابع

• Barnes ، HA ، Hutton ، JF ، & Walters ، K. (1989). مقدمه ای بر رئولوژی. Elsevier Science.
• Bird ، RB ، Armstrong ، RC ، & Hassager ، O. (1987). دینامیک مایعات پلیمری: جلد 1 ، مکانیک سیالات. ویلی - بینابینی.
• ASTM International. (2019). روشهای تست استاندارد برای ویسکوزیته مایعات شفاف و مات (روش بروکفیلد). ASTM D2983 - 19.