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                瓜尔豆胶产品中 毫不猶豫心 / Product Center

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                羧甲基羟丙基瓜尔胶的流变特性

                发布日期:2015-03-08 16:11:31
                羧甲基羟丙基瓜尔胶的流变特性和表观粘度
                羧甲基羟丙基瓜尔胶的流变特性瓜尔胶(guar gum)是一种天然植物耔胶,属 于半乳甘露聚糖,是目前已知的水溶性最好的天 然高分子之一。瓜尔胶通过化学改性可以■进一步 改善其性能,扩大其应用范围。瓜尔胶表观粘度改性瓜尔胶被广泛应用于石油↘开采、食品加工、造纸、纺 织、日化、采矿和医药等领域[1<。羧甲基羟丙基瓜尔胶是同时联结了羧甲基和羟丙基两种㊣取代基 团的阴》离子型瓜尔胶衍生物,国内对它的研究较 少,其水溶液流变性质还末见文献报道。本文研 究了羧甲基羟丙基瓜尔胶水溶液的流◎变特性及影 响因素,以期为其实际应用开发提供有价值的 参考
                1实验部分
                1-1实验仪器及试剂
                Brookfield LVDV _ I 流变仪少1(:011^\«_ 1EFT-IR傅立叶红外光谱仪。
                瓜根本看不清其中尔胶样品(G55)由中石油京昆油田科技有 限々公司提供;其它试剂均为分析纯。
                1.2实验方法
                将20g瓜尔胶粉搅拌☆分散在60g四氢呋喃中, 羧甲基羟丙基瓜尔胶的流变特性,加人10g 40%氢氧化钠溶液,在25t下碱化 45min,再加人15g 50%氯乙酸钠溶液和4g环氧丙 烷,加热至45丈反应4h,产物用乙酸中和、80%的 乙醇洗涤、过滤、干顯然是去傳達妖王燥得样品。样品用水溶解后在 无水乙醇中沉淀提纯∑、过滤、干燥,用红外和核磁 进行结构表征,用Brookfield LVDV - m流变仪分 别考査不同浓度、不同温度、不同酸度和加入不同 氯化钠浓度时溶液的流变性。
                2结果和讨论
                2. 1羧甲基羟丙基瓜尔胶的制备与表征
                样品经红外和核磁表征[<*_6],确定为目标产 物羧甲基羟丙基瓜尔胶(以下简称CMHPG),其羧 甲基和羟丙基取代度分别为〇. 32和0• 28。
                2. 2羧甲基羟丙基瓜尔胶的流变特性 2.2.1浓度对流变性质的影响配制不同浓度 CMHPG的水溶液,在不同山峰轟出一個小洞剪切速率T下测定各溶 液的表观粘度T1,,均表现出剪切变稀的特征。羧甲基羟丙基瓜尔胶的流变特性,以 lmi.对IHT作图得到线性相关系数R均大于〇. 97 的一组直线(见图1)。由这些拟合直线的斜率和 截距分别求得相应的稠度系数k和粘性指数你不該出手n值 (见表1)。溶液表观粘度随剪切速率的变化可以 用Ostwald - Dewaele方程描述出来[7’8]: ln-q, = ln k + (n-l)lnr 其中TI.为表观粘度,k为稠度系数,n为流动 指数,T为剪切速率。
                说明在实验条件下CMHPG水溶液 表现出非這種挑戰牛顿流体流变性质;k值随浓度增大而增 大,表明其增粘能力随浓度增大而增强;n值随浓 度增大而减小,则反映出溶液的剪切变稀性质随 其浓度增大而进一步增强。
                2.2.2温度对粘度和零切粘度的影响
                对浓度为0.5%的CMHPG溶液在不同温度 下测量其流变,发现溶液表观粘度風影在不同剪切速 率下均随着温度的升髙而降低。用Spencer - Dillon 经验公式[9’1<)]
                In ”• = In T|。- cr/b
                对0.5%的CMHPG溶液在不同温度下的有 关实验数据进行回归絕望分析,发现所有数据的拟合 关系良好(R2 > 〇. 995)(见图2),可从中求得对应 浓度和温度下卻算不上是高層吧的零切粘度(11。)的对数In 71。。 
                 
                0 1111
                2.04.06.08.010.012.0
                pH
                图3不同酸度下0. 5% CMHPG溶液的 ”■对 pH 图(T =20. 4,)
                Fig. 3 Plot of -q, versus pH for 0. 5% of CMHPG solution at various pH
                图2 不同溫度下0.5%CMHPG Fig. 2 Plot of In T^.and 1/T versus crfor 0.
                在此基础上,用所求lmu对温度的倒数作图 (见图2),发现In &与1/T有较好的¤直线关系, 零切粘度随温度升高而降低,且符合Andrade 公式:
                T)。= A . exp( Ea/RT)
                式中R为气体常数,Ea为粘流活化能。从图 3中直线的斜率求得0. 5% (wt)的CMHPG溶液的 Ea 为 18. 45 kj / mol。
                2.2.3酸度对■粘度的影响
                在25弋测量0. 5% (Wt)的CMHPG水溶液在 不同pH值条件下的粘度,羧甲基羟丙基瓜尔胶的流变特性,结果如图3所示。可以 看出,0.5% CMHPG溶液对酸的敏感程度远远大 于它对碱的敏感程度。水溶液的粘度随 云兄溶液pH 的降低迅速降低,随溶液pH的升高变化不大。 
                2.2.4氣化钠浓度对粘度的影响
                在浓度为〇• 5% (wt)的改性瓜尔胶水溶液中 加入NaCl,配制成NaCl浓度分别为1. 0%、0• 5%、 0. 2%、0.1%的水溶液,测量各溶液粘度(如图4 所示)。发现CMHPG水溶液的粘度◇对NaCl极为 敏感,其粘度随盐的加人而迅速降低,以后随盐三名半仙浓 度的增大变化趋于平缓。0.1%的NaCl使得 CMHPG水溶液的粘〖度下降87%,表人只能是眼睜睜现出聚电解质 溶液的通性[2’11]。
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