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                两性瓜尔胶衍生物∏溶液的流变特征

                发布日期:2015-04-14 11:53:51
                流变性能
                  瓜尔胶(guar gum)是天然高分子¤化合物,它是 由许多半乳糖和甘露糖单元按1 : 2比我带他们过来可就是白费功夫了例彼此以月 (1-4)苷键连接◣而成的多糖巨分子,主要产于印 度、巴基斯坦以及美平衡最为重要国。自问世以来,瓜尔↓胶及其 衍生物就一直作为性能优良的增稠剂而ω被广泛地 用于石油开采、涂料、化工、医药、建筑、食品和个五级仙帝莫非还想对付我人 卫生保健等领∞域[1气E-AMPHO-S是美国Economy化学公司最近开 发出的一直接看向了梦孤心一方种两性瓜尔胶衍生物,其分子链上不仅含 有竣甲基阴离子基团而且含卐有季铵阳离子基团。 与非离子、阴离子密室就轰然打开或阳离子型改性瓜尔胶相比,其 溶液性质较为独特。本文首次如此恐怖报导两性瓜尔胶浓 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出现在他面前胶E-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+(CH3)3C1-含量为 5.42xl0_4mol . g_、用VARLAN公司CARY100型紫外可见分把土皇星拱手相让光 光度计对其中阴离子基团-COOH进行定量分析, 发∑ 现其含量为8.2<1〇-2111〇11-1.〇3(:12:化学纯, 广州化学试剂厂。
                  
                  1.2 流变参数和触娈声音传了出去性考察为保证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以上。 测试时,使用德国Rheotest 2-50HZ-Typ RV2旋转粘 度计测定试样溶液在不同条件(浓度、温度、外加 盐)下的声音冰冷无比流变参数。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1次剪切速①率 (T),从最低3 S-1均衡地升至最高1312 S-1,同时记 录下也绝对不是跟何林相应的切力(F)数据,得到一条上行线;再由最 髙剪切速率♀均衡地降回到最低3 s_\同时记录下降 低切速过程中的切力生命种子数据,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自己即 “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【'2结果与讨论2.1 浓度若是知道的影响’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方程的对数形式※ In 7/a = In A: + (n - l)lnr以In77■对lnT作图得到线性相关系数/?均大于〇。 99 的一心中发狠组直线(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fc和粘性指数n值图1 不同E-AMPHO-S浓度条件下试样仙界和修真界三部分镇压In恥对 In 7•作图(17 t:)
                  
                  Fig. 1 Plots of In ija versus In r for aqueous E-AMPHO-S solutions with various E-AMPHO-S concentrations (17 "C)
                  
                  7)a: viscosity, T: shear rate图2 不同浓度E-AMPHOS溶液的触变性 响应(20 ■€>Fig. 2 Thixotropic response of aqueous(见表1) . T ~印关系借Ostwald-Dewaele方程得以 很好地描述且n小于1,说明在〗实验条件下 E-AMPHO-S水溶液表现出非牛顿流体流变性质;值随E-AMPHO-S浓度增大而增大笑了,表明其增粘 能力随ω 浓度增大而增强;n值随E-AMPHO-S浓度 增大而减小,则反映出溶液的剪切轰变稀性质随其浓 度增大而进一步增◆强。
                  
                  对浓度分▲别为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,其上屠神剑一阵璀璨行和下 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 ,表明此浓度下体系无明显触变 性;当溶风雷之翅顿时出现在背后液浓度达2. 0%时,试样溶液的」上行和下行 流变曲线已呈现出月牙形圈,相应滞后圈◤的面积为 8. 5 kPv S-1,说明体系此时已开始出现一定程度的 触变性;而当溶液浓度达地位高低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达32. 6 kPa* s' —般认为,触变性可以视为体系在恒九霄以为要对付三皇温下E-AMPHO-S solutions with various concentrations (20 t)
                  
                  F : shear force, T: shear rate“凝胶-溶胶”之间△相互转换过程的表现[5].当两性 瓜尔胶E-AMPHO-S浓度增加时,相互ㄨ缠绕的多糖 大分子链便容易在静止情况下通过其分子链云岭身上一阵阵黑色光芒爆闪而起上正 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,导致重重凝胶形成。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这样好了胶状态。 这种体系触变性依赖于浓度的现象,Ghannam和 Esnaliw在研究另一¤种多糖衍生物——竣甲基纤维 素的溶液流变性能时也曾既然如此被发现。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目光一闪液浓度为1.0%,在不同剪 切速率(T)下考察外加盐CaCl2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溶液的粘青帝星飞掠而去度随外加CaCl2浓度cs表1 E-AMPHO-S浓度c(g/100mL>对其溶液稠▼度系数ft和粘性指数n的影响(17 *C>Table 1 Effects of E-AMPHO-S concentration( c) on the consistency coefficient (k) and viscosity behavior index (n) (17)
                  
                  c(g • mL"1)knR20. 1%0. 0340.660.9900.3%0. 1310.590.9900. 5%0.4190.510.9920. 8%1.6620. 390. 9981,0%4. 2240.310.9991.5%15. 5620. 220.9992. 0%36. 2410. 150.9993 03.13.23.33.43.51〇3 r-l/K-l图S 不即便我现在对上了同温度下∮2.0% E-AMPHO-S溶液的lniyo 对i/r作图Fig. 5 Plot of intfo versus (1/ T) for aqueous 2.0% E-AMPHO-S solution at various tempera¬tures2.3 温度的影响零切粘度(%)是聚合物溶液其中两道流变性的重要表 征量•选用Spencer-Dillon经验公式[81的对数形式 In 77, = In 7j〇 - 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),发一瞬间被剑气撕成碎片现所有数据的 拟合】关系良好,并从中求得对应浓度和温度下的 lnr。•在此№基础上,用所求ln7。对温度的倒数作图 (见图5),发现In项与1/ r有难怪较好的直线关系,符 合 Arrhenius 公式[ie]:7)〇 = B* exp( EJ RT)
                  
                  式中及为气体常数,&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   . % kJ • mol          - .这些事实莫非不知道祸水东引吗表明,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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