پراکندگی های آبی پلیمر های هیدروفیل

پراکندگی های آبی پلیمرهای هیدروفیل

پراکندگی آبی معنیش می شه الگوی توزیع ماده حل شونده مورد نظر  داخل حلال آب  (محلول آبی محلولیه که توش حلال  آب هست.)
پلیمر   یه مولکول خیلی بزرگ طیعی یا مصنوعیه که خاصیت یا خواص ویژه ای رو به ما می ده. پلمیر طبیعی مثل سلولز و پشم. مصنوعی مثل  نایلون.
هیدروفیل می شه آب دوست.  ماده یا مولکول هیدروفیل تمایل به حل شدن تو آب یا حلال های قطبی داره.
(مثالش ترکیبات کلوئیدی تو صنعت هست، با وجود یک سر هیدروفیل و یک دم هیدروفوب قابلیت ترکیب با هر دو مولکول قطبی و غیرقطبی را دارن که ازشون بطور مثال تو ساخت صابون استفاده می‌شه. یا پنبه‌های با قابلیت جذب بالا (پنبه هیدروفیل) و انواع دستمال‌های جدید تو بازار برای پاک کردن سطوح تو خانه‌داری.)

خودمم نمی دونستم. یه نگاه انداختم ببینم داستان چیه. امیدوارم کمک کرده باشه. 

فرض کن داری با شامپو موهات رو می‌شوری. شامپو یه نمونه خوب از پراکندگی آبی پلیمرهای هیدروفیله. حالا ببین چطور رفتار می‌کنه:

1. وقتی شامپو توی بطریه، غلیظه و به راحتی نمی‌ریزه. این همون رفتار غیرنیوتنیه.
2. وقتی بطری رو فشار میدی، شامپو راحت‌تر جریان پیدا می‌کنه و میاد بیرون. این همون رفتار رقیق شونده برشیه.
3. وقتی شامپو رو کف دستت می‌ریزی، یه حالت ژله مانند داره - نه کاملاً مایعه، نه کاملاً جامد. این نشون میده که ویسکوالاستیکه.
4. وقتی شروع می‌کنی به مالیدن شامپو روی موهات، اولش سفت و غلیظه، اما کم کم با ادامه مالیدن، نرم‌تر و روان‌تر میشه. این رفتار وابسته به زمانه (تیکسوتروپی).
5. اگه یه وقت شامپو رو توی هوای سرد بذاری، می‌بینی که غلیظ‌تر میشه و سخت‌تر جریان پیدا می‌کنه. این نشون میده که به دما حساسه.
6. هر چقدر شامپو رو با آب رقیق‌تر کنی، راحت‌تر جریان پیدا می‌کنه و کمتر روی دستت می‌مونه. این اثر غلظته.

این مثال نشون میده که یه محصول ساده مثل شامپو، تقریباً همه اون رفتارهای پیچیده رئولوژی رو که گفتیم داره. همین رفتارها باعث میشه که شامپو راحت از بطری بیاد بیرون، خوب روی مو پخش بشه، و موقع شستن عملکرد خوبی داشته باشه.
پلیمرهای هیدروفیل، یعنی پلیمرهایی که آب دوست هستن و توی آب حل میشن یا متورم میشن. وقتی این پلیمرها رو توی آب پخش می‌کنیم، یه محلول یا پراکندگی به وجود میاد که رفتار جریانیش (رئولوژی) خیلی جالبه.

حالا بریم سراغ رفتار رئولوژی این پراکندگی‌ها:

1. رفتار غیرنیوتنی: اکثر این پراکندگی‌ها رفتار غیرنیوتنی دارن. یعنی چی؟ یعنی گرانروی (ویسکوزیته) اونها با تغییر سرعت برش، تغییر می‌کنه. برخلاف مایعات ساده مثل آب که گرانرویشون ثابته.
2. رقیق شونده برشی (Shear-thinning): این رایج‌ترین رفتاره. یعنی وقتی نیروی برشی (مثلاً هم زدن) رو زیاد می‌کنیم، گرانروی کم میشه. مثل خمیر دندون که وقتی فشارش میدی راحت‌تر جریان پیدا می‌کنه.
3. ویسکوالاستیک: این پراکندگی‌ها معمولاً هم خاصیت مایع (ویسکوز) و هم خاصیت جامد (الاستیک) دارن. یعنی وقتی نیرو بهشون وارد میشه، هم جریان پیدا می‌کنن و هم تا حدی شکل اولیه‌شون رو حفظ می‌کنن.
4. وابسته به زمان: گاهی رفتارشون به زمان هم بستگی داره. مثلاً ممکنه با گذشت زمان و ادامه اعمال نیرو، گرانرویشون کم بشه (تیکسوتروپی) یا زیاد بشه (رئوپکسی).
5. تشکیل ژل: بعضی از این پلیمرها در غلظت‌های بالا یا شرایط خاص (مثل تغییر دما) ژل تشکیل میدن که رفتار جریانی خاص خودش رو داره.
6. حساس به دما: رفتار جریانی این پراکندگی‌ها می‌تونه با تغییر دما عوض بشه. بعضی‌هاشون با افزایش دما رقیق‌تر و بعضی‌ها غلیظ‌تر میشن.
7. اثر غلظت: با افزایش غلظت پلیمر، معمولاً گرانروی و پیچیدگی رفتار رئولوژی بیشتر میشه.

این رفتارها باعث میشه که این پراکندگی‌ها کاربردهای زیادی در صنایع مختلف مثل داروسازی، آرایشی-بهداشتی، و صنایع غذایی داشته باشن. مثلاً توی ساخت ژل‌های مو، کرم‌های پوستی، یا حتی سس‌ها و دسرها.

پراکندگی‌های آبی پلیمرهای هیدروفیل از نظر رئولوژیکی معمولاً رفتار شبه‌پلاستیک یا رفتار غیرنیوتنی نشان می‌دهند. این به این معنی است که ویسکوزیته‌ی آن‌ها با افزایش نرخ برش کاهش می‌یابد. به عبارت دیگر، این پراکندگی‌ها زمانی که تحت تأثیر نیرو (مثل هم زدن یا پمپاژ) قرار می‌گیرند، به مرور زمان راحت‌تر جریان پیدا می‌کنند. این رفتار می‌تواند به دلیل برهم‌کنش‌های مولکولی و ساختارهای شبکه‌ای درون محلول باشد که با اعمال نیرو تخریب می‌شوند و باعث کاهش ویسکوزیته می‌شوند.

پلیمر های آبی هیدروفیل از نظر رئولوژی ممکن است دارای رفتارهای مختلفی باشند. برخی از این پلیمرها ممکن است دارای رفتار نیوتونی باشند، به این معنی که تغییرات سرعت بر خوردار از تغییرات قدرت بر روی آنها هستند. اما بعضی از پلیمرها ممکن است دارای رفتار غیر نیوتونی باشند، به این معنی که تغییرات سرعت به تغییرات قدرت نیاز دارند. به طور کلی، پلیمرهای آبی هیدروفیل دارای رفتارهای مختلفی هستند و رفتار آنها بستگی به ویژگی‌های شیمیایی و فیزیکی آنها دارد.

پراکنده های پلیمر هیدروفیل، یا امولسیون ها با آب در نفت (W/O)، رفتار رئولوژیکی نئوتنی ندارند. این به معنی این است که رفتار جریان آن‌ها به قانون نیوتون برای زنجیره هایfluid نیست که بیان می‌کند که تنش شید (τ) прямо متناسب با نرخ شید (γ̇) برای یک سیال نیوتنی است.

در عوض، پراکندگی پلیمر هیدروفیل معمولاً از پس از شید thinning غیر نیوتنی و thicken شید می‌شوند:

1. thin شدن شید non-نیوتنی: با افزایش نرخ شید، ویزمتیک پراکندگی کاهش می‌یابد. این به این معنی است که پراکندگی مانند یک لگد مانند می‌شود درنرخ شید بالا.
2. thicken شید: در نرخ شید پایین، ویزمتیک پراکندگی افزایش می‌یابد. این často در سیستم‌های با پلیمرها که aggregates یا ساختارهای شبکه‌ای تشکیل می‌دهند و تحت فشار شید بالا خرد می‌شوند.
3. رفتار مرز شید: پراکندگی پلیمر هیدروفیل ممکن است دارای مرز شید باشد، که تنش حداقل لازم برای آغاز جریان است. زیر این تنش، پراکندگی مانند یک جامد یا ماده لگدی عمل می‌کند.
4. تجزیه شید:properties رئولوژیکی پراکندگی پلیمر هیدروفیل可能 تغییر می‌کنند در زمان debido به تغییرات در ساختار و تعاملات پارتیکل‌های پلیمر.

این رفتار غیر نیوتنی توسط عوامل مختلفی influensed شامل:

• اندازه و توزیع پارتیکل
• وزن مولکولی و آرایه پلیمر
• تعاملات بین پارتیکل (مانند نیروهای الکتروستاتیک و نیروهای ван درفالس)
• خواص حلال (مانند pH، دمای و محتوای surfactant)

فهم رئولوژی پراکندگی پلیمر هیدروفیل برای کاربرد آن‌ها در صنایع مختلفی مانند کوزمت، دارو و فرآوری غذا ضروری است.

هر پلیمری رفتار رئولوژی متفاوتی دارد.
به همین دلیل با دستگاه گرانول ساز پلی اتیلن و پلی پروپیلن نمی توان پی وی سی تولید کرد.
زیرا رفتار سیال پی وی سی با پلی اتیلن و پلی پروپیلن متفاوت است.

برای قانون مند کردن سیالات غیر نیوتنی تلاش های فراوانی شده است.

پراکندگی‌های آبی پلیمرهای هیدروفیل از نظر رئولوژی معمولاً دارای رفتارهای پیچیده و غیرنیوتنی هستند. برخی از ویژگی‌های رئولوژیکی اصلی این سیستم‌ها عبارتند از:

۱. رفتار شبه پلاستیک (Pseudoplastic/سودو پلاستیک): با افزایش نرخ برش، ویسکوزیته کاهش می‌یابد.

۲. تیکسوتروپی: ویسکوزیته با گذشت زمان در نرخ برش ثابت کاهش می‌یابد.

۳. ویسکوالاستیسیته: ترکیبی از خواص ویسکوز (مایع مانند) و الاستیک (جامد مانند) را نشان می‌دهند.

۴. وابستگی به غلظت: با افزایش غلظت پلیمر، ویسکوزیته افزایش می‌یابد.

۵. حساسیت به دما: معمولاً با افزایش دما، ویسکوزیته کاهش می‌یابد.

۶. اثر تنش تسلیم: در برخی موارد، حداقل تنش برشی برای شروع جریان لازم است.

۷. رفتار دیلاتانت: در برخی سیستم‌ها، ویسکوزیته با افزایش نرخ برش افزایش می‌یابد.

۸. تأثیرپذیری از pH و یون‌ها: تغییرات pH و حضور یون‌ها می‌تواند بر رفتار رئولوژیکی تأثیر بگذارد.

این رفتارها به عوامل مختلفی مانند نوع پلیمر، وزن مولکولی، غلظت، دما، pH و شرایط محیطی بستگی دارند. درک این رفتارها برای کنترل و بهینه‌سازی خواص پراکندگی‌های پلیمری در کاربردهای مختلف ضروری است.

پراکندگیهای آبی پلیمرهای هیدروفیل از نظر رئولوژی میتوانند رفتارهای مختلفی داشته باشند که به عواملی مانند نوع پلیمر، درصد پرکنندهها، و توزیع اندازه ذرات بستگی دارد. به طور کلی، این پراکندگیها میتوانند خصوصیات گرانروکشسانی غیرخطی نشان دهند . زمانی که ذرات جامد در بستر یک سیال قرار میگیرند، بر رفتار رئولوژی سیستم تأثیر میگذارند که این تأثیرگذاری میتواند با تغییر در میدان جریان انجام شود .  عوامل اصلی مؤثر بر رفتار رئولوژیکی این کامپوزیتها شامل کسر پرشدگی بیشینه، آستانه شبکهشدگی، و توزیع اندازه پرکنندهها است. توزیع اندازه پرکنندهها امکان استفاده از مقدار پرکننده بیشتر را آسان میکند و گرانروی مذاب را برای مقدار مشخصی از پرکننده کاهش میدهد . محدودیتها و ناپایداریهای جریان میتوانند به رفتار غیرخطی مانند لغزش دیواره، جدایش پرکننده-پلیمر، تورم و ناپایداری سطح منجر  شوند.