海藻酸钠溶液的粘度性质与流变学特征.docVIP

第25卷 第2期 1997年5月 河南师范大学学报 (自然科学版) V ol. 25 N o. 2 J ou rn a l of H en a n N o rm a l U n iv e rs i ty (N a tu ra l S c ien ce) M ay. 1997 海藻酸钠溶液的粘度性质与流变学特征3 α 郑洪河 张虎成 夏志清 张庆芝 (河南师范大学化学系, 453002, 新乡) 摘 要 本文考察了海藻酸钠溶液的粘度行为和亚浓溶液的流变特性, 得到体系粘度与海 藻酸盐浓度的幂次关系, 幂指数为2. 9; 探讨了在不同外加盐浓度条件下体系的特性粘度, H ugg in s r 与 K raem e r 常数的变化情况; 亚浓溶液的剪切行为表明, 在体系的表观粘度 Γa 与剪切速率 y的幂 r 次公式 Γa∝ yb 中, b 值不仅取决于海藻酸盐的浓度, 也是剪切速率的函数. 关键词 分类号 海藻酸钠; 粘度; 流变性 631. 4 O 海藻酸钠是由 Α- L - 葡萄糖醛酸 (G ) 与 Β- D - 甘露糖醛酸 (M ) 1, 4连结的嵌段共聚体, 具有M M ,M G, GG 三种结构单元, 其水溶液是一种电荷密度很高的聚电解质, 而且在二价阳 离子的作用下可以发生溶胶- 凝胶相转变, 基于这一现象的重要理论意义和应用前景, 人们借 助许多方法对其水溶液的物理化学性质进行了较为广泛的研究. 本文旨在提供不同组分比, 不 同分子量和分子量分布范围的海藻酸钠稀溶液和亚浓溶液的一些新的粘度实验数据与流变性 结果, 并与文献值进行了比较和分析. 1 实验部分 1. 1 试剂和仪器 海藻酸钠由日本君津化学株式会社提供, 经渗析 ( 以除去样品中分子量小于12 000的分 子) , 高速 (20 000 r?m in ) 离心分离 (以除去样品中大分子量的分子与不溶性物质) , 冷冻干燥得 到精制试剂 (以上工作由日本东北大学完成) , 重均分子量M{ w = 2. 1×105 , 多分散指数为2. 7, 组分比M ?G = 1. 0. N C - 100型粘度自动测试仪; H aaK e RV 12型旋转粘度计. 1. 2 实验方法 1. 2. 1 粘度测定 以N C - 100型粘度自动测试仪分别测定不同浓度海藻酸钠水溶液与含有不 同浓度 N aC l 的0. 5g ?100m l 的海藻酸钠溶液的粘度; 特性粘度以逐步稀释法测定不同 N aC l 浓度下体系的特性粘度. 测定过程均在30±0. 02℃条件下进行, 最小粘度样品流出时间不少于 150 s, 粘度计以30℃绝对粘度为0. 2256P a s 的标准粘度油进行校准. 1. 2. 2 流变性测定 采用H aaK e RV - 12型旋转粘度计在实验条件下测定5g?100m l 的海藻酸 α 文稿收到日期1996- 11- 27. 3 河南省教委基金资助课题.  HYPERLINK ki.ne/ ? 1994-2013 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. ki.ne 2. 1 海藻酸钠溶液粘度的浓度依赖性 图1为30℃条件下海藻酸钠溶液的粘度 (Γ) 与其浓度 c 的对数关系图. 可以看出, 海 浓度较低时, lg Γ～ lg c 呈曲线变化关系, 而在较高浓度下则大体呈线性关系, 斜率为2. 05. 研究表明, 海藻酸钠溶液在外加盐 KC l 存在时, 不论 KC l 浓度的大小, 海藻酸盐的 都有 Γ～ C 3. 2±0. 05 , 而外加盐为N aC l 时则有 Γ～ cΑ, 其中 Α是N aC l 浓度的函数. 本实验中, 体系粘度的浓度依赖性结果是与高浓度区分子链交叠的物理学解释一致 与其它一些合成高分子和聚电解质的实验结果相吻合. 通常认为, 体系的 lg Γ～ lgc 开 线性关系的浓度为聚合物分子链间开始相互穿插交叠的浓度, 即临界交叠浓度 c3 , 由图 海藻酸钠溶液的临界交叠浓度 c3 应大致出现在2g?100m l 左右, 但考虑到海藻酸钠分 高电荷密度而在水溶液中分子链充分伸展, 2g?100m l 并非海藻酸钠分子链开始穿插交 度, c3 应该比这一浓度小得多. 2. 2 外加盐对海藻酸钠溶液粘度的影响 图2为0. 5g?100m l 的海藻酸钠溶液的粘 度随体系中 N aC l 浓度的变化关系. 可见体 系的粘度随着 N aC l 浓度的增加而不断降 低, 其变化趋势也由剧烈趋于平缓.