يُسمى المُثخن، المعروف أيضًا باسم عامل التبلور، أيضًا بالمعجون أو غراء الطعام عند استخدامه في الطعام.وتتمثل مهمتها الرئيسية في زيادة لزوجة نظام المواد، والحفاظ على نظام المواد في حالة تعليق موحدة ومستقرة أو حالة مستحلب، أو تشكيل مادة هلامية.يمكن للمكثفات أن تزيد من لزوجة المنتج بسرعة عند استخدامها.تتمثل معظم آلية عمل المكثفات في استخدام تمديد هيكل السلسلة الجزيئية الكبيرة لتحقيق أغراض التسميك أو تكوين المذيلات والماء لتشكيل بنية شبكة ثلاثية الأبعاد للتكثيف.يتميز بخصائص الجرعة الأقل والشيخوخة السريعة والاستقرار الجيد، ويستخدم على نطاق واسع في المواد الغذائية والطلاء والمواد اللاصقة ومستحضرات التجميل والمنظفات والطباعة والصباغة والتنقيب عن النفط والمطاط والأدوية وغيرها من المجالات.كان أول مثخن هو المطاط الطبيعي القابل للذوبان في الماء، لكن تطبيقه كان محدودًا بسبب سعره المرتفع بسبب جرعته الكبيرة وإنتاجه المنخفض.يُطلق على مثخن الجيل الثاني أيضًا اسم مثخن الاستحلاب، خاصة بعد ظهور مثخن استحلاب الزيت والماء، وقد تم استخدامه على نطاق واسع في بعض المجالات الصناعية.ومع ذلك، فإن مكثفات الاستحلاب تحتاج إلى استخدام كمية كبيرة من الكيروسين، الذي لا يلوث البيئة فحسب، بل يشكل أيضًا مخاطر على السلامة في الإنتاج والتطبيق.بناءً على هذه المشكلات، ظهرت المكثفات الاصطناعية، وخاصة تحضير وتطبيق المكثفات الاصطناعية التي تتكون من بلمرة مشتركة للمونومرات القابلة للذوبان في الماء مثل حمض الأكريليك، وقد تم تطوير كمية مناسبة من المونومرات المتقاطعة بسرعة.
أنواع المكثفات وآلية السماكة
هناك أنواع عديدة من المكثفات، والتي يمكن تقسيمها إلى بوليمرات غير عضوية وعضوية، ويمكن تقسيم البوليمرات العضوية إلى بوليمرات طبيعية وبوليمرات صناعية.
معظم مكثفات البوليمر الطبيعية عبارة عن عديدات السكاريد، والتي لها تاريخ طويل من الاستخدام والعديد من الأصناف، بما في ذلك بشكل رئيسي إيثر السليلوز والصمغ العربي وصمغ الخروب وصمغ الغوار وصمغ الزانثان والشيتوزان وحمض الألجنيك والصوديوم والنشا ومنتجاته المشوهة، إلخ. كربوكسي ميثيل السليلوز الصوديوم (CMC)، إيثيل السليلوز (EC)، هيدروكسي إيثيل السليلوز (HEC)، هيدروكسي بروبيل السليلوز (HPC)، ميثيل هيدروكسي إيثيل السليلوز (MHEC) في منتجات إيثر السليلوز) وميثيل هيدروكسي بروبيل السليلوز (MHPC) تعرف باسم الغلوتامات أحادية الصوديوم الصناعية. ، وقد استخدمت على نطاق واسع في التنقيب عن النفط، والبناء، والطلاءات، والمواد الغذائية والأدوية والمواد الكيميائية اليومية.هذا النوع من المثخن مصنوع بشكل أساسي من البوليمر السليلوز الطبيعي من خلال التأثير الكيميائي.يعتقد Zhu Ganghui أن كربوكسي ميثيل السليلوز الصوديوم (CMC) وهيدروكسي إيثيل السليلوز (HEC) هما المنتجان الأكثر استخدامًا على نطاق واسع في منتجات إيثر السليلوز.وهي مجموعات الهيدروكسيل والأثير لوحدة الأنهيدروجلوكوز في سلسلة السليلوز.تفاعل (حمض الكلوروسيتيك أو أكسيد الإيثيلين).يتم تكثيف مكثفات السليولوز عن طريق ترطيب وتوسيع السلاسل الطويلة.آلية التسميك هي كما يلي: ترتبط السلسلة الرئيسية لجزيئات السليلوز مع جزيئات الماء المحيطة بها من خلال روابط هيدروجينية، مما يزيد من حجم سائل البوليمر نفسه، وبالتالي زيادة حجم البوليمر نفسه.لزوجة النظام.ومحلوله المائي هو مائع غير نيوتوني، وتتغير لزوجته مع معدل القص ولا علاقة له بالزمن.تزداد لزوجة المحلول بسرعة مع زيادة التركيز، وهو أحد أكثر المكثفات والمضافات الريولوجية استخدامًا.
صمغ الغار الكاتيوني هو بوليمر مشترك طبيعي مستخرج من النباتات البقولية، والذي يتميز بخصائص الفاعل بالسطح الكاتيوني وراتنج البوليمر.مظهره مسحوق أصفر فاتح، عديم الرائحة أو معطر قليلاً.وهو يتكون من 80% من عديد السكاريد D2 مانوز وD2 جالاكتوز مع تركيبة بوليمر جزيئية عالية 2∀1.محلوله المائي 1% له لزوجة تتراوح بين 4000~5000mPas.صمغ الزانثان، المعروف أيضًا باسم صمغ الزانثان، هو بوليمر أنيوني متعدد السكاريد يتم إنتاجه عن طريق تخمير النشا.وهو قابل للذوبان في الماء البارد أو الماء الساخن، ولكنه غير قابل للذوبان في المذيبات العضوية العامة.من سمات صمغ الزانثان أنه يمكن أن يحافظ على لزوجة موحدة عند درجة حرارة 0 ~ 100، ولا يزال يتمتع بلزوجة عالية عند تركيز منخفض، ويتمتع بثبات حراري جيد.)، لا يزال يتمتع بقابلية ذوبان واستقرار ممتازين، ويمكن أن يكون متوافقًا مع الأملاح عالية التركيز في المحلول، ويمكن أن ينتج تأثيرًا تآزريًا كبيرًا عند استخدامه مع مكثفات حمض البولي أكريليك.الكيتين هو منتج طبيعي، وهو بوليمر الجلوكوزامين، ومكثف كاتيوني.
تتكون ألجينات الصوديوم (C6H7O8Na)n بشكل أساسي من ملح الصوديوم لحمض الألجنيك، والذي يتكون من حمض آل مانورونيك (وحدة M) وحمض الجلورونيك bD (وحدة G) المتصلين بـ 1,4 روابط جليكوسيدية ويتكون من أجزاء GGGMMM مختلفة من البوليمرات المشتركة.ألجينات الصوديوم هو المثخن الأكثر استخدامًا لطباعة صبغات النسيج التفاعلية.تتميز المنسوجات المطبوعة بأنماط مشرقة وخطوط واضحة وإنتاجية عالية للألوان وإنتاجية ألوان موحدة ونفاذية جيدة ولدونة.لقد تم استخدامه على نطاق واسع في طباعة القطن والصوف والحرير والنايلون والأقمشة الأخرى.
مثخن البوليمر الاصطناعي
1. مثخن البوليمر الاصطناعي المتقاطع الكيميائي
تعد المكثفات الاصطناعية حاليًا أكثر المنتجات مبيعًا وأوسعها في السوق.معظم هذه المكثفات عبارة عن بوليمرات مترابطة كيميائيًا دقيقًا، وغير قابلة للذوبان في الماء، ويمكنها امتصاص الماء فقط لتنتفخ وتتكاثف.مثخن حمض البولي أكريليك هو مثخن صناعي يستخدم على نطاق واسع، وتشمل طرق تركيبه بلمرة المستحلب، بلمرة المستحلب العكسي، وبلمرة الترسيب.لقد تم تطوير هذا النوع من المثخنات بسرعة نظرًا لتأثيره المثخن السريع والتكلفة المنخفضة والجرعة الأقل.في الوقت الحاضر، يتم بلمرة هذا النوع من المكثفات بثلاثة مونومرات أو أكثر، والمونومر الرئيسي هو عمومًا مونومر قابل للذوبان في الماء، مثل حمض الأكريليك، وحمض الماليك أو أنهيدريد الماليك، وحمض الميثاكريليك، والأكريلاميد، و2 أكريلاميد.2-ميثيل بروبان سلفونات، وما إلى ذلك؛المونومر الثاني عادة ما يكون أكريلات أو ستايرين؛المونومر الثالث هو مونومر ذو تأثير ربط متقاطع، مثل N، N ميثيلين بيساكريلاميد، إستر دياكريلات بوتيلين أو ديبروبيلين فثالات، إلخ.
آلية سماكة مثخن حمض البولي أكريليك لها نوعان: سماكة المعادلة وسماكة الرابطة الهيدروجينية.التحييد والتكثيف هو معادلة مثخن حمض البولي أكريليك الحمضي بالقلويات لتأين جزيئاته وتوليد شحنات سالبة على طول السلسلة الرئيسية للبوليمر، مع الاعتماد على التنافر بين الشحنات المتماثلة لتعزيز تمدد السلسلة الجزيئية المفتوحة لتكوين شبكة. هيكل لتحقيق تأثير سماكة.سماكة الرابطة الهيدروجينية هي أن جزيئات حمض البولي أكريليك تتحد مع الماء لتكوين جزيئات الماء، ثم تتحد مع مانحات الهيدروكسيل مثل المواد الخافضة للتوتر السطحي غير الأيونية مع 5 مجموعات إيثوكسي أو أكثر.من خلال التنافر الكهروستاتيكي من نفس الجنس لأيونات الكربوكسيل، يتم تشكيل السلسلة الجزيئية.يصبح الامتداد الحلزوني على شكل قضيب، بحيث يتم فك السلاسل الجزيئية الملتفة في النظام المائي لتشكيل بنية شبكية لتحقيق تأثير سماكة.إن قيمة الرقم الهيدروجيني للبلمرة المختلفة وعامل التعادل والوزن الجزيئي لها تأثير كبير على تأثير سماكة نظام السماكة.بالإضافة إلى ذلك، يمكن أن تؤثر الإلكتروليتات غير العضوية بشكل كبير على كفاءة سماكة هذا النوع من المثخنات، ويمكن للأيونات أحادية التكافؤ أن تقلل فقط من كفاءة سماكة النظام، ولا يمكن للأيونات ثنائية التكافؤ أو ثلاثية التكافؤ أن تضعف النظام فحسب، بل تنتج أيضًا رواسب غير قابلة للذوبان.ولذلك، فإن مقاومة الإلكتروليت لمكثفات البولي كربوكسيلات ضعيفة للغاية، مما يجعل من المستحيل تطبيقها في مجالات مثل استغلال النفط.
في الصناعات التي يتم فيها استخدام المكثفات على نطاق واسع، مثل المنسوجات والتنقيب عن النفط ومستحضرات التجميل، تكون متطلبات أداء المكثفات مثل مقاومة المنحل بالكهرباء وكفاءة التسميك عالية جدًا.عادةً ما يكون للمكثف المحضر بواسطة بلمرة المحلول وزن جزيئي منخفض نسبيًا، مما يجعل كفاءة التسميك منخفضة ولا يمكنه تلبية متطلبات بعض العمليات الصناعية.يمكن الحصول على مكثفات ذات وزن جزيئي عالي عن طريق بلمرة المستحلب، بلمرة المستحلب العكسي وطرق البلمرة الأخرى.نظرًا لضعف مقاومة الإلكتروليت لملح الصوديوم في مجموعة الكربوكسيل، فإن إضافة المونومرات غير الأيونية أو الكاتيونية والمونومرات ذات المقاومة الإلكتروليتية القوية (مثل المونومرات التي تحتوي على مجموعات حمض السلفونيك) إلى مكون البوليمر يمكن أن يؤدي إلى تحسين لزوجة المثخن بشكل كبير.مقاومة الإلكتروليت تجعلها تلبي المتطلبات في المجالات الصناعية مثل استخلاص النفط الثلاثي.منذ أن بدأت بلمرة المستحلب العكسي في عام 1962، تمت السيطرة على بلمرة المستحلب العكسي على بلمرة المستحلب العكسي.اخترع طريقة بلمرة مستحلب مشتركة تحتوي على النيتروجين والبولي أوكسي إيثيلين أو بلمرة مشتركة متناوبة مع مادة خافضة للتوتر السطحي بولي أوكسي بروبيلين وعامل ربط متقاطع ومونومر حمض الأكريليك لتحضير مستحلب حمض البولي أكريليك كمثخن، وحقق تأثير سماكة جيد، وله مضاد جيد للكهارل. أداء.أريانا بينيتي وآخرون.استخدم طريقة بلمرة المستحلب العكسي لبلمرة حمض الأكريليك، والمونومرات التي تحتوي على مجموعات حمض السلفونيك والمونومرات الكاتيونية لاختراع مثخن لمستحضرات التجميل.نظرًا لإدخال مجموعات حمض السلفونيك وأملاح الأمونيوم الرباعية ذات القدرة القوية المضادة للكهارل في هيكل المثخن، فإن البوليمر المحضر له خصائص سماكة ومضادة للكهارل ممتازة.مارتيال بابون وآخرون.تم استخدام بلمرة المستحلب العكسي لبلمرة أكريلات الصوديوم والأكريلاميد وإيزو أوكتيل فينول بولي أوكسي إيثيلين ميثاكريلات مونومرات كبيرة لتحضير مكثف قابل للذوبان في الماء كاره للماء.استخدم Charles A. إلخ حمض الأكريليك والأكريلاميد كمونومرات للحصول على مثخن عالي الوزن الجزيئي عن طريق بلمرة المستحلب العكسي.استخدم Zhao Junzi وآخرون بلمرة المحلول وبلمرة المستحلب العكسي لتصنيع مكثفات بولي أكريلات الرابطة الكارهة للماء، وقارنوا عملية البلمرة وأداء المنتج.أظهرت النتائج أنه بالمقارنة مع بلمرة المحلول وبلمرة المستحلب العكسي لحمض الأكريليك وأكريليت الستيريل، يمكن تحسين المونومر الكاره للماء المُصنَّع من حمض الأكريليك والكحول الدهني بولي أوكسي إيثيلين إيثر بشكل فعال عن طريق بلمرة المستحلب العكسي والبلمرة المشتركة لحمض الأكريليك.مقاومة المنحل بالكهرباء من المكثفات.ناقش هي بينج العديد من القضايا المتعلقة بتحضير مثخن حمض البولي أكريليك عن طريق بلمرة المستحلب العكسي.في هذا البحث، تم استخدام البوليمر المشترك المذبذب كمثبت وتم استخدام ميثيلين بيساكريلاميد كعامل تشابك لبدء أكريلات الأمونيوم في بلمرة المستحلب العكسي لتحضير مكثف عالي الأداء لطباعة الأصباغ.تمت دراسة تأثير مختلف المثبتات والبادئات والمونومرات وعوامل نقل السلسلة على البلمرة.تمت الإشارة إلى أنه يمكن استخدام البوليمر المشترك من لوريل ميثاكريلات وحمض الأكريليك كمثبت، ويمكن لمحفزي الأكسدة والاختزال، بيروكسيد البنزويل ثنائي ميثيلانيلين وميتابيسلفيت هيدروبيروكسيد ثلاثي بوتيل الصوديوم، بدء البلمرة والحصول على لزوجة معينة.اللب الأبيض.ويعتقد أن مقاومة الملح في بلمرة أكريليت الأمونيوم المشتركة بنسبة أقل من 15٪ من مادة الأكريلاميد تزداد.
2. رابطة البوليمر الاصطناعية مسعور
على الرغم من أن مكثفات حمض البولي أكريليك المترابطة كيميائيًا قد تم استخدامها على نطاق واسع، على الرغم من أن إضافة المونومرات التي تحتوي على مجموعات حمض السلفونيك إلى تركيبة المكثف يمكن أن تحسن أداءها المضاد للكهارل، إلا أنه لا يزال هناك العديد من المكثفات من هذا النوع.العيوب، مثل ضعف تسييل نظام التثخين، وما إلى ذلك. تتمثل الطريقة المحسنة في إدخال كمية صغيرة من المجموعات الكارهة للماء في سلسلتها الرئيسية المحبة للماء لتجميع مكثفات ترابطية كارهة للماء.المكثفات الترابطية الكارهة للماء هي مكثفات تم تطويرها حديثًا في السنوات الأخيرة.هناك أجزاء محبة للماء ومجموعات محبة للدهون في التركيب الجزيئي، مما يدل على نشاط سطحي معين.تتمتع المكثفات الترابطية بمقاومة أفضل للملح من المكثفات غير الترابطية.وذلك لأن ارتباط المجموعات الكارهة للماء يقاوم جزئيًا ميل الالتفاف الناتج عن تأثير التدريع الأيوني، أو أن الحاجز الاستاتيكي الناتج عن السلسلة الجانبية الأطول يضعف جزئيًا تأثير التدريع الأيوني.يساعد تأثير الارتباط على تحسين ريولوجيا المثخن، والذي يلعب دورًا كبيرًا في عملية التطبيق الفعلية.بالإضافة إلى المكثفات الترابطية الكارهة للماء مع بعض الهياكل المذكورة في الأدبيات، Tian Dating et al.أفاد أيضًا أن هيكساديسيل ميثاكريلات، وهو مونومر كاره للماء يحتوي على سلاسل طويلة، تم بلمرة مشتركة مع حمض الأكريليك لتحضير مكثفات ترابطية مكونة من بوليمرات مشتركة ثنائية.مثخن الاصطناعية.أظهرت الدراسات أن كمية معينة من المونومرات المتقاطعة والمونومرات طويلة السلسلة الكارهة للماء يمكن أن تزيد اللزوجة بشكل كبير.تأثير ميثاكريلات هيكساديسيل (HM) في المونومر الكاره للماء أكبر من تأثير لوريل ميثاكريلات (LM).أداء المكثفات المتشابكة التي تحتوي على مونومرات طويلة السلسلة كارهة للماء أفضل من أداء المكثفات المتشابكة غير المترابطة.على هذا الأساس، قام الفريق البحثي أيضًا بتصنيع مكثف ترابطي يحتوي على حمض الأكريليك/الأكريلاميد/هيكساديسيل ميثاكريلات تيربوليمر عن طريق بلمرة المستحلب العكسي.أثبتت النتائج أن كلا من الارتباط الكاره للماء للسيتيل ميثاكريلات والتأثير غير الأيوني للبروبيوناميد يمكن أن يحسن أداء سماكة المثخن.
تم أيضًا تطوير مثخن البولي يوريثين (HEUR) الكاره للماء بشكل كبير في السنوات الأخيرة.مزاياها ليست سهلة التحلل واللزوجة المستقرة وأداء البناء الممتاز في مجموعة واسعة من التطبيقات مثل قيمة الرقم الهيدروجيني ودرجة الحرارة.ترجع آلية سماكة مكثفات البولي يوريثين أساسًا إلى هيكل البوليمر الخاص المكون من ثلاث كتل على شكل محبة للدهون - محبة للماء - محبة للدهون، بحيث تكون نهايات السلسلة عبارة عن مجموعات محبة للدهون (عادةً مجموعات هيدروكربون أليفاتية)، والوسط عبارة عن محبة للماء قابلة للذوبان في الماء. الجزء (عادةً ما يكون البولي إيثيلين جلايكول ذو وزن جزيئي أعلى).تمت دراسة تأثير حجم المجموعة النهائية الكارهة للماء على تأثير سماكة HEUR.باستخدام طرق اختبار مختلفة، تمت تغطية البولي إيثيلين جلايكول ذو الوزن الجزيئي 4000 بالأوكتانول وكحول دوديسيل وكحول أوكتاديسيل ومقارنتها مع كل مجموعة كارهة للماء.حجم المذيلة التي شكلتها HEUR في محلول مائي.أظهرت النتائج أن السلاسل القصيرة الكارهة للماء لم تكن كافية لتكوين مذيلات كارهة للماء وأن تأثير السماكة لم يكن جيدًا.في الوقت نفسه، عند مقارنة كحول الستيريل والبولي إيثيلين جلايكول المنتهي بكحول اللوريل، يكون حجم المذيلات في الأول أكبر بكثير من حجم الأخير، ويستنتج أن الجزء الطويل من السلسلة الكارهة للماء له تأثير سماكة أفضل.
مجالات التطبيق الرئيسية
طباعة وصباغة المنسوجات
يعتمد تأثير الطباعة الجيد وجودة طباعة المنسوجات والأصباغ إلى حد كبير على أداء معجون الطباعة، وتلعب إضافة مادة مثخنة دورًا حيويًا في أدائها.يمكن أن تؤدي إضافة مادة مثخنة إلى جعل المنتج المطبوع يتمتع بإنتاجية ألوان عالية، ومخطط طباعة واضح، ولون مشرق وكامل، وتحسين النفاذية والتنوع للمنتج.في الماضي، كان النشا الطبيعي أو ألجينات الصوديوم يستخدم في الغالب كمكثف لمعاجين الطباعة.ونظراً لصعوبة صنع المعجون من النشا الطبيعي وارتفاع سعر ألجينات الصوديوم، يتم استبداله تدريجياً بطباعة الأكريليك ومكثفات الصباغة.يتمتع حمض بولي أكريليك الأنيوني بأفضل تأثير سماكة وهو حاليًا أكثر المكثفات استخدامًا على نطاق واسع، ولكن هذا النوع من المكثفات لا يزال به عيوب، مثل مقاومة الإلكتروليت، وتغير تجانس المعجون الملون، وإنتاجية اللون أثناء الطباعة.المتوسط ليس مثاليا.تتمثل الطريقة المحسنة في إدخال كمية صغيرة من المجموعات الكارهة للماء في سلسلتها الرئيسية المحبة للماء لتجميع المكثفات الترابطية.في الوقت الحاضر، يمكن تقسيم مكثفات الطباعة في السوق المحلية إلى مكثفات طبيعية ومكثفات استحلابية ومكثفات صناعية وفقًا للمواد الخام وطرق التحضير المختلفة.معظمها، لأن محتواها الصلب يمكن أن يكون أعلى من 50%، فإن تأثير السماكة جيد جدًا.
الطلاء المياه القائمة
يمكن أن تؤدي إضافة مكثفات إلى الطلاء بشكل مناسب إلى تغيير خصائص السوائل لنظام الطلاء بشكل فعال وجعلها متغيرة الانسيابية، وبالتالي منح الطلاء استقرار تخزين جيد وقابلية تشغيل.يمكن للمكثف ذو الأداء الممتاز أن يزيد من لزوجة الطلاء أثناء التخزين، ويمنع فصل الطلاء، ويقلل اللزوجة أثناء الطلاء عالي السرعة، ويزيد من لزوجة طبقة الطلاء بعد الطلاء، ويمنع حدوث الترهل.غالبًا ما تستخدم مكثفات الطلاء التقليدية البوليمرات القابلة للذوبان في الماء، مثل هيدروكسي إيثيل السليلوز عالي الجزيئي.بالإضافة إلى ذلك، يمكن أيضًا استخدام مكثفات البوليمر للتحكم في احتباس الرطوبة أثناء عملية طلاء المنتجات الورقية.إن وجود المكثفات يمكن أن يجعل سطح الورق المطلي أكثر سلاسة وأكثر تجانسًا.يتميز مُثخن المستحلب القابل للانتفاخ (HASE) على وجه الخصوص بأداء مضاد للرذاذ ويمكن استخدامه مع أنواع أخرى من المكثفات لتقليل خشونة سطح الورق المطلي بشكل كبير.على سبيل المثال، غالبًا ما يواجه طلاء اللاتكس مشكلة فصل الماء أثناء الإنتاج والنقل والتخزين والبناء.على الرغم من أنه يمكن تأخير فصل الماء عن طريق زيادة لزوجة وتشتت طلاء اللاتكس، إلا أن هذه التعديلات غالبًا ما تكون محدودة، والأهم من ذلك أو من خلال اختيار المغلظ ومطابقته لحل هذه المشكلة.
استخراج البترول
في استخراج النفط، من أجل الحصول على إنتاجية عالية، يتم استخدام موصلية سائل معين (مثل الطاقة الهيدروليكية، وما إلى ذلك) لكسر طبقة السائل.ويسمى السائل مائع التكسير أو مائع التكسير.الغرض من التكسير هو تكوين كسور ذات حجم معين وموصلية معينة في التكوين، ويرتبط نجاحها ارتباطًا وثيقًا بأداء مائع التكسير المستخدم.تشتمل موائع التكسير على موائع تكسير ذات أساس مائي، وموائع تكسير ذات أساس زيتي، وسوائل تكسير ذات أساس كحولي، وسوائل تكسير مستحلبة، وسوائل تكسير رغوية.من بينها، يتميز سائل التكسير ذو الأساس المائي بمزايا التكلفة المنخفضة والسلامة العالية، وهو حاليًا الأكثر استخدامًا على نطاق واسع.مثخن هو المادة المضافة الرئيسية في مائع التكسير المائي، وقد مر تطوره على مدى ما يقرب من نصف قرن، ولكن الحصول على مثخن مائع التكسير بأداء أفضل كان دائمًا الاتجاه البحثي للعلماء في الداخل والخارج.هناك أنواع عديدة من مكثفات بوليمر مائع التكسير ذات الأساس المائي المستخدمة حاليًا، والتي يمكن تقسيمها إلى فئتين: السكريات الطبيعية ومشتقاتها والبوليمرات الاصطناعية.مع التطور المستمر لتكنولوجيا استخراج النفط وزيادة صعوبة التعدين، طرح الناس متطلبات أحدث وأعلى لتكسير السوائل.نظرًا لأنها أكثر قدرة على التكيف مع بيئات التكوين المعقدة من السكريات الطبيعية، فإن مكثفات البوليمر الاصطناعية ستلعب دورًا أكبر في تكسير الآبار العميقة ذات درجة الحرارة العالية.
المواد الكيميائية اليومية والمواد الغذائية
في الوقت الحاضر، هناك أكثر من 200 نوع من المكثفات المستخدمة في الصناعة الكيميائية اليومية، بما في ذلك بشكل رئيسي الأملاح غير العضوية والمواد الخافضة للتوتر السطحي والبوليمرات القابلة للذوبان في الماء والكحوليات الدهنية/الأحماض الدهنية.يتم استخدامها في الغالب في المنظفات ومستحضرات التجميل ومعجون الأسنان وغيرها من المنتجات.بالإضافة إلى ذلك، تستخدم المكثفات أيضًا على نطاق واسع في صناعة المواد الغذائية.وهي تستخدم بشكل أساسي لتحسين وتثبيت الخواص الفيزيائية أو أشكال الطعام، وزيادة لزوجة الطعام، وإعطاء الطعام طعمًا لزجًا ولذيذًا، وتلعب دورًا في سماكة الطعام وتثبيته وتجانسه.، جل استحلاب، اخفاء، توابل وتحلية.تشمل المكثفات المستخدمة في صناعة المواد الغذائية مكثفات طبيعية تم الحصول عليها من الحيوانات والنباتات، بالإضافة إلى مكثفات صناعية مثل CMCNa وبروبيلين جليكول ألجينات.بالإضافة إلى ذلك، تم استخدام المكثفات أيضًا على نطاق واسع في الطب، وصناعة الورق، والسيراميك، ومعالجة الجلود، والطلاء الكهربائي، وما إلى ذلك.
2.مثخن غير عضوي
تشتمل المكثفات غير العضوية على فئتين من الوزن الجزيئي المنخفض والوزن الجزيئي العالي، والمكثفات ذات الوزن الجزيئي المنخفض هي في الأساس محاليل مائية من الأملاح غير العضوية والمواد الخافضة للتوتر السطحي.تشمل الأملاح غير العضوية المستخدمة حاليًا كلوريد الصوديوم، وكلوريد البوتاسيوم، وكلوريد الأمونيوم، وكبريتات الصوديوم، وفوسفات الصوديوم، وبنتاسوديوم ثلاثي الفوسفات، ومن بينها كلوريد الصوديوم وكلوريد الأمونيوم لهما تأثيرات سماكة أفضل.المبدأ الأساسي هو أن المواد الخافضة للتوتر السطحي تشكل مذيلات في محلول مائي، ووجود الإلكتروليتات يزيد من عدد ارتباطات المذيلات، مما يؤدي إلى تحول المذيلات الكروية إلى مذيلات على شكل قضيب، مما يزيد من مقاومة الحركة، وبالتالي زيادة لزوجة النظام. .ومع ذلك، عندما يكون المنحل بالكهرباء مفرطًا، فإنه سيؤثر على بنية الميسلار، ويقلل من مقاومة الحركة، وبالتالي يقلل من لزوجة النظام، وهو ما يسمى بتأثير التمليح.
تشمل المكثفات غير العضوية ذات الوزن الجزيئي العالي البنتونيت، والأتابولجيت، وسيليكات الألومنيوم، والسيبيوليت، والهكتوريت، وما إلى ذلك. ومن بينها، يتمتع البنتونيت بأكبر قيمة تجارية.تتكون آلية السماكة الرئيسية من معادن هلامية متغيرة الانسيابية تنتفخ بامتصاص الماء.تحتوي هذه المعادن عمومًا على بنية ذات طبقات أو بنية شبكية موسعة.عند تشتيتها في الماء، تنتشر الأيونات المعدنية الموجودة فيه من البلورات الصفائحية، وتنتفخ مع تقدم عملية التميؤ، وتنفصل أخيرًا تمامًا عن البلورات الصفائحية لتشكل معلقًا غروانيًا.سائل.في هذا الوقت، يكون لسطح البلورة الصفائحية شحنة سالبة، وزواياها تحتوي على كمية صغيرة من الشحنة الموجبة بسبب ظهور أسطح الكسر الشبكي.وفي المحلول المخفف، تكون الشحنات السالبة الموجودة على السطح أكبر من الشحنات الموجبة الموجودة على الزوايا، وتتنافر الجزيئات مع بعضها البعض دون أن تتكاثف.ولكن مع زيادة تركيز الإلكتروليت، تقل الشحنة على سطح الصفائح، ويتغير التفاعل بين الجزيئات من قوة التنافر بين الصفائح إلى قوة التجاذب بين الشحنات السالبة على سطح الصفائح والموجبة. رسوم في زوايا الحافة.يتم ربطها بشكل متقاطع عموديًا معًا لتشكيل هيكل بيت من الورق، مما يتسبب في التورم لإنتاج مادة هلامية لتحقيق تأثير سميك.في هذا الوقت، يذوب الهلام غير العضوي في الماء ليشكل هلامًا شديد الانسيابية.بالإضافة إلى ذلك، يمكن للبنتونيت أن يشكل روابط هيدروجينية في المحلول، وهو أمر مفيد لتشكيل هيكل شبكة ثلاثي الأبعاد.تظهر عملية تكثيف ترطيب الهلام غير العضوي وتكوين بيت البطاقة في الرسم التخطيطي 1. يمكن أن يؤدي إقحام المونومرات المبلمرة إلى المونتموريلونيت لزيادة التباعد بين الطبقات، ومن ثم بلمرة الإقحام في الموقع بين الطبقات إلى إنتاج بوليمر/مونتموريلونيت هجين عضوي وغير عضوي مثخن.يمكن أن تمر سلاسل البوليمر عبر صفائح المونتموريلونيت لتكوين شبكة بوليمر.لأول مرة، كازوتوشي وآخرون.استخدم المونتموريلونيت المعتمد على الصوديوم كعامل ربط متقاطع لإدخال نظام بوليمر، وأعد هيدروجيل المونتموريلونيت المرتبط بدرجة الحرارة والحساس للحرارة.ليو هونغ يو وآخرون.استخدم المونتموريلونيت المعتمد على الصوديوم كعامل ربط متقاطع لتجميع نوع جديد من المثخن بأداء عالي مضاد للكهارل، واختبر أداء التسميك وأداء مضاد كلوريد الصوديوم وأداء الإلكتروليتات الأخرى للمكثف المركب.أظهرت النتائج أن مثخن Na-montmorillonite المتشابك له خصائص ممتازة مضادة للكهارل.بالإضافة إلى ذلك، هناك أيضا مكثفات غير عضوية ومركبات عضوية أخرى، مثل المكثف الاصطناعي المحضر من قبل م.شتورو ومشتقات عضوية أخرى من أملاح الأمونيوم والطين التونسي التابع للمونتموريلونيت، والذي له تأثير سماكة جيد.
وقت النشر: 11 يناير 2023