Модификатор реологии что это
Модификаторы реологии
Реологические свойства имеют преимущественное значение для оптимального поведения жидких лакокрасочных материалов при нанесении, а также влияют на длительность хранения готовой продукции. Для получения качественного покрытия требуемой толщина лакокрасочный материал должен обладать хорошей растекаемостью и не стекать с вертикальных поверхностей.
Реологию системы покрытия определяют в первую очередь:
Для оптимальной корректировки реологических свойств необходимы специальные реологические добавки. В большинстве случаев эти добавки используются для улучшения свойств, которые препятствуют осаждению пигментов при хранении систем и повышающих их стойкость к образованию потеков при нанесении.
Более высокая вязкость при низких усилиях сдвига в сочетании с определенным значением предела текучести могут существенно уменьшить осаждение пигментов и образование потеков. В результате увеличивается срок хранения.
Реологические добавки, повышающие вязкость ЛКМ практически одинаково при различных скоростях сдвига называют загустителями. Тиксотропные агенты влияют на вид кривой течения и на изменение вязкости в зависимости от времени и скорости сдвига.
Загустители предназначены для предотвращения осаждения пигментов и наполнителей при хранении и транспортировке ЛКМ. Наиболее важной их областью применения являются водно-дисперсионные материалы. Для этого используются производные целлюлозы, полиакрилаты, а также полиуретаны и простые полиэфиры спиртов.
Различают неассоциативные и ассоциативные типы загустителей. Ассоциативные загустители состоят из молекул с гидрофобной и гидрофильной частью. Гидрофобная часть взаимодействует с пленкообразователем, пигментом и.т.д., а гидрофильная с водной фазой.
Тиксотропия описывает свойство вязкости, которые зависят от времени и сдвига. При сдвиге тиксотропного вещества с постоянной скоростью вязкость уменьшается с увеличением продолжительности сдвига. Тиксотропные материалы также демонстрируют повышенную стойкость к образованию потеков, однако этот эффект менее выражен. С другой стороны это выгодно с точки зрения деаэрации и розлива.
Для обеспечения хорошей растекаемости лакокрасочного материала необходимо, чтобы его вязкость сохранялась достаточно низкой столь долго, чтобы под воздействием поверхностного натяжения могла сформироваться пленка с ровной гладкой поверхностью.
В качестве тиксотропных агентов в настоящее время используют модифицированные филосиликаты (например бентонит), пирогенную кремневую кислоту, производные полиамидов, целлюлозы, гидратированного касторового масла.
Модификаторы реологии и трения для руо: тонкий «тюнинг» бурового раствора на углеводородной основе для бурения сложных скважин или зачем смазке смазка
RHEOLOGY AND FRICTION MODIFICATORS FOR OBM: Fine «TUNING» OF oil BASED mud FOR DRILLING DIFFICULT WELLS OR WHY LUBRICATE LUBRICANT
SHIROKOV M.N.1
1 «Cloto»
Arkhangelsk, 163012,
Russian Federation
Для решения проблем, связанных с реологией бурового раствора, необходимо использовать специальную добавку – модификатор реологии. Особенно важно снизить зависимость реологических свойств от температуры. Применение модификатора реологии «РЕОМОД® Жидкий» позволяет получать оптимальные значения LYSP – реологии при низких скоростях сдвига; формировать плоский реологический профиль для минимизации негативного воздействия разницы давлений на стабильность скважины; снижать зависимость реологических параметров от температуры.
МОДИФИКАТОРЫ РЕОЛОГИИ
Бурение нефтегазовых скважин часто проходит в широком диапазоне температур – от самых низких на поверхности до 200 °С и более на забое скважины.
Повышение реологических параметров при охлаждении традиционных буровых растворов на углеводородной основе в верхних интервалах скважины приводит к увеличению эквивалентной циркуляционной плотности (ECD). Когда ECD превышает градиент гидроразрыва породы, возникает ряд осложнений – поглощение бурового раствора, нестабильность ствола скважины, прихваты, и т.д. Это приводит к большим потерям драгоценного времени и денег.
Особенно часто эта ситуация встречается при восстановлении циркуляции после длительных остановок, когда буровой раствор находился в покое длительное время. За спуском бурильного инструмента или обсадной колонны (surge&swab), резким запуском насосов и быстрым выходом «на режим» часто следует падение давления и снижение или полное отсутствие бурового раствора на выходе из скважины – первый признак потери циркуляции. 
Для решения проблем, связанных с реологией бурового раствора, необходимо использовать специальную добавку – модификатор реологии. Зачем она нужна?
• Во-первых, она снижает зависимость реологии бурового раствора от температуры– снижает значение пусковых давлений при восстановлении циркуляции, то есть снижает риск образования искусственных трещин и ухода раствора в пласт.
• Во-вторых, эта добавка формирует плоский реологический профиль бурового раствора, снижает давления Surge&Swab– залог стабильности скважины.
• В-третьих, модификатор реологии повышает значения вискозиметра при 6 и 3 оборотах (LSRV – реология при низких скоростях сдвига). Это свойство необходимо для качественной очистки скважин с зенитным углом более 70°.
Особенно важно снизить зависимость реологических свойств от температуры. В табл. 1–3 приводятся результаты лабораторного тестирования реологических параметров бурового раствора РУО с модификатором реологии «Реомод® Жидкий» при 10, 50, 70 и 100 °С и давлении 0, 100, 400 и 550 атм соответственно.
Как видно из табл. 1–3, при изменении температуры в диапазоне 10–100 °С:
• наблюдается значительное снижение показателя пластической вязкости, которая характеризует вязкость дисперсионной среды;
• наблюдается незначительное снижение ДНС в допустимых пределах от 35 до 22 (37 % в диапазоне температур 10 до 100 °С);
• реологические параметры при низких скоростях сдвига (показания вискозиметра при 6 и 3 оборотах и LSYP) практически не меняются.
Применение модификатора реологии «РЕОМОД® Жидкий» позволяет:
1) получать оптимальные значения LYSP – реологии при низких скоростях сдвига – для качественной очистки наклонно-направленных и горизонтальных скважин;
2) формировать плоский реологический профиль для минимизации негативного воздействия разницы давлений на стабильность скважины;
3) снижать зависимость реологических параметров от температуры.
МОДИФИКАТОРЫ ТРЕНИЯ ДЛЯ РУО
«Зачем смазке смазка?» – многие инженеры по бурению слышали этот вопрос от бывалых бурильщиков.
Этот же вопрос задают себе неискушенные в этом вопросе люди, которые выбирают моторное масло: «зачем я буду платить за масло на эстерах в два раза больше, чем за обычную «минералку»?
Чем же отличается обычная «минералка» от масла с добавлением эстеров (эфиров)? Концентрация эфиров в масле обычно очень низкая – до 2 %. Но преимущества, которыми они наделяют масло, трудно переоценить.
Эстеры (эфиры) используются в моторном масле в качестве «модификаторов трения». Полярные головы молекул эфиров адсорбируются на металлических поверхностях, образуя смазочную «подушку» из неполярных (углеводородных) хвостиков. Эта «подушка» способствует свободному скольжению твердого тела и меняет режим смазки с «пограничного» на «гидродинамический».
То же самое происходит в скважине при использовании бурового раствора на углеводородной основе (РУО) при добавлении модификатора трения. Молекулы эфиров формируют прочный адсорбционный слой на металлической поверхности бурильной и обсадной колонны, а также на стенке скважины («обнаженных» заряженных краях). По этой «смазочной подушке» бурильная колонна или обсадная колонна свободно перемещается относительно обсадной колонны или стенки скважины.
ПОЛЕВОЙ ОПЫТ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ СМАЗКИ-МОДИФИКАТОРА ТРЕНИЯ ДЛЯ «СУПЕРСЛАЙДЕР® РУО»
Бурение секции под эксплуатационную колонну Ø178мм долотом Ø215,9 мм до глубины 2944 м осуществлялось на традиционном буровом растворе на нефтяной основе. Режим бурения представлен в табл. 4.
С глубины 2944 м начали вводить модификатор трения «Суперслайдер® РУО» с доведением концентрации до 1% по объему. На глубине 3056 м увеличили концентрацию смазки до 2 %.
Параметры бурового раствора представлены в табл. 5. После добавления смазки параметры бурового раствора не изменились, за исключением параметра электростабильности, значение которого незначительно повысилось.
Что касается крутящего момента, то после ввода смазки «Суперслайдер®РУО» (1 % по объему) наблюдалось снижение момента на забое на 34 % (с 35 до 23 кН•м ), момента над забоем – на 30 % (с 30 до 21 кН•м).
После повышения концентрации смазки до 2 % по объему наблюдалось дальнейшее снижение крутящего момента – на 18 и 22 % (на забое и над забоем соответственно). Результаты полевого опыта представлены в табл. 6.
Применение смазочной добавки «Суперслайдер®РУО» в буровом растворе на углеводородной основе позволило:
• значительно снизить крутящий момент (снизить энергозатраты, продлить срок службы скважинного оборудования);
• улучшить «хождение» инструмента, улучшить значения веса на крюке (на «вира» и «майна»);
• добурить скважину до проектного забоя и успешно спустить и зацементировать обсадную колонну.
Реологические добавки и их влияние на текучесть краски.
Реологические свойства краски характеризуются показателем вязкости и зависят от таких параметров, как градиент скорости сдвига, времени и т. д. Ньютоновские жидкости не меняются с изменением скорости сдвига, их вязкость постоянна в широком диапазоне скоростей сдвига. Таким свойством обладает только идеальная жидкость. Также это указывается и в такой документации как гост растворителя 646, и других видов растворителей. Это не относится к краскам, более того, это свойство является нежелательным для красок, так как очень низкие усилия сдвига вызовут текучесть вещества, что приведет к седиментации и потекам (однако в таких системах будет безукоризненное распределение по поверхности).
Для покровных материалов идеальной является псевдопластическая текучесть жидкости: при низкой скорости сдвига вязкость довольно велика, что позволяет избежать седиментации и придает краске хорошие свойства не образовывать потеки при нанесении. При более высокой скорости сдвига уменьшается вязкость, что позволяет легко использовать и наносить состав. Зачастую свойства текучести плохо поддаются контролю, поскольку вязкость зависит не только от скорости сдвига, но и от времени. Тиксотропные вещества, такие как полиакрилат натрия, цена которого достаточно высокая, не имеют постоянной вязкости при данной скорости сдвига, их вязкость зависит от времени сдвига. Измерение вязкости таких материалов зависит от предыстории сдвига испытуемого образца. Во многих системах с тиксотропным и псевдопластическим поведением текучести наблюдается явление предела текучести: перед тем как возникнет текучесть, к веществу должно быть приложено определенное минимально необходимое напряжение сдвига. Если приложенная скорость сдвига меньше предела текучести, вещество не будет обладать текучестью.
Реологические добавки используются для того, чтобы реологические свойства покровных материалов стали более благоприятными. В особенности они используются для получения псевдопластических и тиксотропных свойств текучести в целях улучшения антиседиментационных свойств и устойчивости к появлению наплывов. Загустители, в основном это производные целлюлозы, или полиакрилаты, используются в эмульсионных красках. Недавно стали более активно использоваться полиуретановые загустители (ассоциативные загустители). Они обладают более благоприятными реологическими свойствами. Сейчас в магазинах, где можно купить растворитель имеется большое количество реологических добавок для систем, которые его содержат. Чаще всего используется гидрогенизированное касторовое масло, пирогенный диоксид кремния и модифицированные монтмориллонитовые глины (органоглины или бентониты). Влияние перечисленных выше добавок на реологические свойства краски основано на том, что они образуют в краске трехмерные сети.
Журнал «Сырье и Упаковка»
Текущий номер
Ближайшие выставки
Партнеры
Модификаторы реологии в антисептиках для рук
25.03.2020
Warning: count(): Parameter must be an array or an object that implements Countable in /var/www/u0006507/public_html/cosmetic-industry.com/wp-content/themes/magazine-premium/functions.php on line 1329
Warning: count(): Parameter must be an array or an object that implements Countable in /var/www/u0006507/public_html/cosmetic-industry.com/wp-content/themes/magazine-premium/functions.php on line 1330
| Беликов Олег, SNF Восток |
В период сезонных заболеваний, в том числе ОРВИ, коронавирусных инфекций, особую актуальность приобретает быстрая дезинфекция рук и различных поверхностей.
Наиболее популярны недорогие, но быстродействующие рецептуры, содержащие этиловый или изопропиловый спирт. Также можно использовать 0,5–1,0% раствор хлоргексидина в воде или в 70% этаноле.
Для повышения потребительской привлекательности, а также для более эффективного и равномерного нанесения растворы дезинфектантов можно загущать. Уже довольно популярен на российском рынке загущенный этанол, поставляемый в небольших упаковках в виде геля.
Компания SNF представляет несколько базовых рецептур загущенных дезинфектантов.
Рецептура 1
Flogel FG1000 (карбомер)
до требуемого значения pH
В состав спиртосодержащих рецептур можно вводить до 2% глицерина для смягчения и увлажнения кожи рук, а также отдушку и краситель.
В качестве альтернативы карбомерам для загущения спиртов можно использовать другие полимерные загустители, если не требуется высокая прозрачность рецептуры.
Модификаторы реологии
Компания Ром энд Хаасе уже многие годы поставляет целый ряд загустителей и модификаторов реологии под торговой маркой АКРИСОЛ В результате непрекращающихся исследовательских работ в области полимеров и на основе полученных результатов в различных промышленных применениях данных продуктов, создаются все новые химические продукты, обладающие характеристиками, которые позволяют улучшить рецептуры и технологические процессы и процесс загущения и реологические свойства каждого продукта различны, некоторые более разбавляющие, некоторые более Ньютоновские, некоторые более эффективны, некоторые более просты в употреблении и т.д.
По сравнению с целлюлозными загустителями, все загустители Акрисол более просты в употреблении и менее подвержены микробным атакам.
Настоящая брошюра предлагается для того, чтобы вы могли выбрать наиболее подходящий для ваших потребностей продукт Акрисол. Продукты Акрисол сгруппированы по своим химическим характеристикам с кратким объяснением принципа их действия, затем они разделены по качеству перечисленные свойства являются типичными, но не должны рассматриваться как спецификация продуктов.
Скорость сдвига и применение краски
Очень важно иметь правильное представление о взаимосвязи измеренной вязкости краски и ее практическом качестве. От вязкости краски для низкой скорости сдвига зависят такие ее показатели, как стабильность пигментации при хранении, подтеки и выравнивание краски после применения и сопротивляемость краски к образованию натеков.
Вязкость краски для высокой скорости сдвига воздействует на ее поведение на кисти, оказывая, таким образом, влияние на образующуюся красочную пленку. Можно увидеть степень изменения вязкости краски в зависимости от различных скоростей сдвига, оказывает очень большое воздействие на поведение краски на практике.
Уровень сдвига
В идеальной для составителя краски ситуации можно было бы контролировать вязкость краски для низкой, средней и высокой скоростей сдвига независимо оптимизируя каждое свойство краски по отдельности. Эта мысль привела нас к созданию системы классификации загустителей и модификаторов реологии.
ЭМУЛЬСИОННЫЕ АКРИЛОВЫЕ СОПОЛ И МЕРЫ
Щелочнорастворимые или набухающие эмульсии ASE 11 ASE- серия ряда Акрисол состоит из кислотосодержащих акриловых эмульсионных сополимеров, поставляемых с высоким содержанием твердых частиц и низкой вязкостью. При нейтрализации этих продуктов щелочью, они превращаются в прозрачные растворы с высокой вязкостью. Подобное загущение может производиться перед добавлением продукта в состав краски или после этого.
АССОЦИАТИВНЫЕ ЗАГУСТИТЕЛИ
Ассоциативные загустители являются воды растворимыми Т дисперсивными полимерами, содержащими гидрофобные группы, которые позволяют создавать межмолекулярные связи и адсорбироваться на поверхности дисперсных частиц клеев или пигментов, обеспечивая таким образом, более мощное загущение, нежели не модифицированные полимеры с аналогичным молекулярным весом. Адсорбирование ассоциативных полимеров на дисперсных частицах не только улучшает эффективность загущения, но и обеспечивает стабильную, равномерную дисперсность в правильно составленных рецептурах.
Гидрофобы
ГИДРОФОБНОМОДИФИЦИРОВАННЫЕ ЩЕЛОЧНОРАСТВОРИМЫЕ ЭМУЛЬСИИ
Подобные эмульсии сильно напоминают загустители однако на главную цепь этого полимера прикреплена дополнительная гидрофобная группа подобно загустителям они являются анионными и загустевают при рН выше 7 единиц посредством отталкивания карбоксилатных анионов от главной цепи полимера. Кроме того, гидрофобное взаимодействие с эмульсионными частицами создает некую сетчатую структуру, препятствующую хлопьеобразованию добавка дополнительных растворителей и ПАЕ не приводит к снижению вязкости для низкой скорости сдвига. Это происходит из-за того, что загущение водной фазы стремится превалировать над ассоциативным механизмом. В некоторых случаях, добавление ПАЕ может вызвать даже повышение вязкости для низкой скорости сдвига, вызванное десорбцией и уничтожением сетчатых структур, приводя к появлению хлопьеобразования. Однако на практике не возникает необходимость изменять реологические свойства продукта путем добавления нежелательных примесей, поскольку существует целый ряд модификаторов реологии от Ньютоновских до псевдопластических. Как широко доказано коммерческой практикой путем смешивания различных продуктов, можно получить требуемый реологический профиль.
Водорастворимый полимер
Модификаторы реологии стали широко применяться на практике в качестве современной альтернативы используемым ранее продуктам не только по причине их технических преимуществ лучшая текучесть отсутствие брызг с валика и пр. и с точки зрения производства. С ними легко обращаться они поставляются в виде жидкостей с малой вязкостью, позволяет достичь мгновенного загущающего эффекта при добавлении их в краску в частности, они очень хорошо подходят для современных заводов по производству лакокрасочной продукции, где особенно ценится скорость изготовления продукта и простота его использования низкокачественных клеев, для краски, предназначенной для использования на открытом воздухе, повышенная водо чувствительность может стать проблемой и в таких случаях рекомендуется использовать продукты такого типа невозможно в сочетании с Акрисол. Вдобавок к этому модификаторы реологии имеют более выраженную тенденцию к адсорбированшо на поверхности пигмента путем привлечения карбоксилатных групп, нежели уретановые модификаторы реологии. Таким образом, при составлении рецептур красок с применением, важно убедиться в присутствии в рецептуре достаточного количества диспергатора пигмента, чтобы минимизировать упомянутый эффект и обеспечить хорошую вязкостную стабильность краски при хранении, Ассоциативные загустители поставляются в виде маловязких кислотных латексов с большим содержанием твердых частиц. После их нейтрализации с помощью щелочи, они превращаются в прозрачные растворы с высокой вязкостью, загущение может производиться до добавления продукта в состав краски или после него данные продукты, подобно продуктам серии Акрисол, очень легки в употреблении.
Модификаторы реологии могут использоваться при изготовлении самого широкого красок, за исключением красок для поверхностей, составляемых на спектра внешних основ.
Представители данного семейства модификаторов реологии обладают низким молекулярным весом и являются конденсированными продуктами полиэтилен гликоля и дизоциотата, покрытых гидрофобными группами. Иногда их называют уретановыми загустителями. Можно представить эти продукты как молекулы двухконечных ПАВов, что является неплохой аналогией, поскольку данные продукты в некоторых аспектах демонстрируют характеристики, близкие к ПАВам, два конца молекулы такого типа являются гидрофобными, в то время как ее середина весьма гидрофильна. Гидрофобные группы ассоциируются с имеющимися частицами эмульсии путем адсорбции на их поверхности. Вдобавок к этому они агрегируются в водной фазе точно так же, как ПАВЫ образуют мицеллы. Формирование всей этой структуры ведет к большому увеличению вязкости. Эта структура обеспечивает равномерную и стабильную дисперсию как пигмента, так и эмульсионных частиц, что придает ей больший потенциал блеска, ежели это возможно в коагулированной системе.
Самые современные уретановые модификаторы реологии имеют меньшую тенденцию к ассоциированшо, по сравнению со своими предшественниками. Тем самым, их помощью можно производить краски с практически Ньютоновой реологией без добавления ПАВ и дополнительных растворителей.
При использовании этих современных модификаций часто возникает потребность в добавлении некоторого количества более псевдопластических сортов для избежания тенденции к образованию натеков после применения краски при тщательном смешивании Ньютоновых и более псевдопластических модификаций можно получить краски для самых различных применений с идеальным вязкостным профилем. Пропорция смешивания этих двух модификаторов реологии будет варьироваться в зависимости от типа эмульсии и рецептуры ПВХЩ объемное содержание твердых частиц.
Уретановые модификаторы реологии могут использоваться практически в любых типах водных красок. О ни не являются ионными и тем самым, не зависят от уровня рН. Они могут добавляться в краску практически на любой стадии производства, как на этапе разбавления краски, гак и для контроля вязкости состава в краскотерке. С их помощью можно составить краски с очень высоким уровнем блеска и прекрасными разравнивающими свойствами. Вязкость для низкой скорости сдвига в ассоциативных загустителях я находится в сильной зависимости от степени ассоциативности продукта, поэтому она очень чувствительна к различным модификаторам, которые обладают эффектом уменьшения ассоциативности между молекулами загустителя или между дисперсными частицами. Таким образом, поскольку не ионные загустители имеют низкий молекулярный вес вязкость для низкой скорости сдвига может существенно снизиться по мере десорбции загустителя с поверхности латекса. Вязкость для высокой скорости сдвига, где степень ассоциативности продукта играет меньшую роль, остается практически неизменной.