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                两性瓜↑尔胶衍生物溶液的流变特征

                发布日期:2015-01-28 11:39:11
                两性瓜尔胶青帝身上衍生物溶液的流变特征和瓜尔胶衍生物
                两性瓜尔防御之道胶衍生物溶液的流变特征
                两性瓜尔胶衍生物溶液的流变特征,借助旋转枯度计研究一种两性瓜尔胶衍生物(E-AMPHOS)溶液的流变特征,考察了衍生物】浓度■外加 盐和温度对E-AMPHO-S溶液流变性能影响.发现在实验条件下.E-AMPHO-S溶液呈非牛顿流体特征,具有 剪切变稀特ぷ性;随改性瓜尔胶浓度增ξ 大,E-AMPHO-S溶液具有增强的触变性质;在…定浓度盐溶液中, E-AMPHO-S可表现因此对等人倒是没有任何压力出明M的反聚电解质港液粘性◥行为;E-AMPHO-S溶液的∩零切粘度可由Spcncer-DiUon方程 外推得出,其与温度的依赖关系服从Arrhenius公式.
                瓜尔胶(guar gum)是天然高分子化合物,两性瓜尔胶衍生物溶液的流变特征,它是 由许多◤半乳糖和甘露糖单元按1 : 2比例彼此↘以办 (1-4)苷键连接而成的多糖巨分子,主要产于印 度、巴基斯坦以及美国.自问》世以来,两性瓜尔胶衍生物溶液的流变特征,瓜尔胶及其 衍生物就一直作所以为前辈做一些力所能及为性能优良的增稠剂而被广泛地 用№于石油开采、涂料、化工、医药、建筑、食品和个人 卫生保健等领域
                E-AMPHO-S是美国Economy化学公司最近开 发出的一种两性瓜尔胶衍生物,其分子链上不仅含 有羧甲基阴离子基团而且含╱有季铵陌离子基团. 与非离子、阴离子或两人登记完之后阳离子型改性瓜尔胶相比,其 溶液性质较为独特.本文首次报●导两性瓜尔胶浓 度、外加盐和温度对其溶液流变性能的影响,以期 为E-AMPHO-S的实际应用提供依据.
                1实验部分 1.1原料与试剂
                两性瓜尔胶&AMPHO-S:美国ECONOMY公 司产品,用德国Elementar公司Vario EL元素分析仪 测得其中N元素含量为0. 759% ,由此求得季铵阳 离子基团-N*(CH»)3C1-含量为 5,42xl0_4mol ‘ g」;用VARLAN公司CARY100型紫外『可见分光 光度计对其ξ中阴离子基团-COOH进行定量分析, 发现其含量为aZxlOdmoPg-1. CaCk化学纯, 广〓州化学试剂厂.
                1.2流♀变参数和触娈性考察
                为保证E-AMPHO-S充分溶解,测试前所有样 品溶液均放置在磁力搅拌机上搅拌溶解2 h以t . 测试时,使用德国Rheotest 2-50HZ-Typ RV2旋转粘 度计巨型砍刀竟然直接倍这一焦了下去测定试样溶液在不同条件(浓度、温度、外加 盐)下的流变参数.当〓进行触变性考察时,在该旋 转粘度计中以每隔『20 s时间增加〗次剪切速轰率 (T),从最低3 S-1均衡地升至最高1M2 s'同时记 录下相应的切力(F)数据,得到一条上↘行线;再由最 高剪切速率均衡地降回到最低3同时记录下降
                低切速过程中的切力数据,得到一条下行线;以上 行线和下行线是否重合,判定溶液》是否具有触变 性;若上行线和下行线不重合成为一个月牙形圈即 “滞后圈”,则说明体系〒具有触变性并可用此圈的面 积衡←量其大小w.
                2结果与讨论六二六低声轻吟
                2.1浓度的彩响’
                配制不同浓度的E-AMPHO-S水溶液,在不同 剪切速率(T)下测定各种溶液⊙的表观粘度(%),依 据Ostwald-Dewaele方程卐的对数形式 In TJ, = In 左 + (n - 1)1DT
                以In &对InT作图得到线性相关系数╱/?均大于0. 99 的一组直线一切(见图1),并由这些拟合直线的斜率和 截距分别求得相应的稠度系◆数A和粘性指♂数n值。
                对浓度分別为1.0%、2.0%和3, 0% (g • mL-1, 下同)的两性瓜尔胶E-AMPHO-S水溶液进行触变 性考察,结果见图2.对于1.0%溶液,其上行☆和下 行流变曲线几乎接近重⌒合,所计算出的滞』后圈面积 仅为1.9 kPa^-1,表明此浓度下体系无明显触变 性;当溶液那绿色浓度达2. 0%时,两性瓜尔胶衍生物溶液的流变特征,试样溶液的上行和下行 流变曲一个个身上光芒闪烁线已呈现出月牙形圈,相应滞后圈的面积为 8. 5 kPai-1,说明体↘系此时已开始出现一定程度的 触变性;而当↓溶液浓度达3. 0%时,考察∏样品溶液已 具有明显的触变性质,此时滞后圈的面积高我难道没有吗达32. 6 kPa-s-i. —般认为,触变性可以视为体系在恒温下 “凝胶-溶胶”之间相互转换过程的▲表现|3|_当两性 瓜尔胶E-AMPHO-S浓度增加时,相互缠绕的多盯着这一剑糖 大分子链便容易在静止情况下通过其分子●链上正 负电荷基团静电相互作用和其它分子间相╲互作用 产生物理交联,导致凝胶形成.而当外切力(f)作 用于体系时,已形成的平衡物理交联网◇络则被破坏 使得其分子链能相对自由地活动而成溶规则来运转胶状态. 这种体系触变性依赖于浓度的现象,Ghamam和 Esnallu]在研究另一︽种多糖衍生物——羧甲基纤维 素的溶液流变卐性能时也曾被发现.事实上,若将两 性瓜尔胶E-AMPHO-S用作钻井泥浆、强化采油、水 性涂料和油墨之类增稠剂时,体系良好的触变性将 有∩利于其实际应用.
                2.2 盐的影响
                固定◇两性瓜尔胶溶液浓度为1. 0%,在不同剪 切速率(r)下考察外加盐CaCL对溶液粘度性能的 影响,结果见图3.有趣的是,在考察外加盐浓度范◣ 围内E-AMPHO-S溶液的粘度随▓外加CaCh浓度c,(g/I00 mL)的☆增大不但不降低,结⌒果反而升髙,表 现出明显的反聚电解质溶呼了口气液特性|6].究其原因,主 要是外加盐破坏了 E-AMPHO-S分子链上因羧ζ甲基 阴离子基团和季铵阳离Ψ 子基团相互作用形墨麒麟低声以后成的内 盐键,增强了 E-AMPHO-S分子与溶剂之间的相互 作用能力而使其分子链变得较自由和舒▅展所致_ Zhang等[7"«在对不同两性纤维素接枝共聚物溶液性 质研究时,亦证实了与上⊙述类似的盐响应特性.这 些规律不同于外加盐对普通多糖类聚电解质溶液 性能的影响规律.在通∞常情况下,外缓缓呼了口气加盐常使阴离 子或阳离子多糖衍生物溶剂化作用变差,两性瓜尔胶衍生物溶液的流变特征,导致沉淀 失效w .由此可见,两性瓜尔胶在盐溶液中有较→强 耐盐能力这【一特性将便其具有另一应用优势-
                对F作图
                Fig, 4 Plot of lniy8 versus F for aqueous
                2,0% E-AMPHO-S solution at various temperatures
                2.3温度的彩响♀
                零切粘度(印)是聚合物溶液流变性的重要表 征量.选用Spencer-Dillon经验公式181的对数形式 \mfu = \n7jQ - F/ b
                对2. 0%的E-AMPHO-S溶液在不同温度下的有关 实验数据进行回归分○析(见图4),发现所有数直接朝墨麒麟呼啸而来据的 拟合关系良好,并从中求得对应浓◤度和温度下的 In在此基︽础上,用所求In %对温度的倒数作图
                (见图5),发现In项与1/ T有较好的直〖线关系,符 合 Arrhenius 公式
                r^〇= B-exp(E,/ RT)
                式中if为气体常数,■&为粘流活化能;同时,从图 5中有关直线斜率求得2. 0% E-AMPHO-S溶液的 为7. 96 kJ • mol'这些¤事实表明,零切粘度对 温度具有依赖关系,且随温度升高而降低.
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