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聚丙烯酰胺的黏度

  聚丙烯酰胺水溶液黏度受溶液黏度、ph值、剪切速率及聚合物相對分子的影響。聚丙烯酰胺溶液的黏度和濃度近似于對數(shù)關(guān)系,如下圖一:

  

圖一聚丙烯酰胺溶液黏度和濃度之間的關(guān)系

  高相對分子質(zhì)量聚丙烯酰胺濃度超過10%時就很難處理。升高溫度則降低黏度,但并不顯著,如下圖二:

  

圖二聚丙烯酰胺溶液黏度-溫度關(guān)系

  非離子聚丙烯酰胺溶液黏度受PH值的影響不明顯。但當PH值在10以上時,聚丙烯酰胺由于水解,黏度很快升高。這時,PH值的影響才顯現(xiàn)出來,如下圖三:

  

圖三ph值對0.5%聚丙烯酰胺(25%水解度,4%NaCL)黏度的影響

  純聚丙烯酰胺易水解。在水溶液中,當ph值由酸性轉(zhuǎn)到堿性范圍時,非離子酰胺基轉(zhuǎn)為陰離子羧基,羧基因帶負電荷而產(chǎn)生斥力,導致大分子僵直,增加了分子間的摩擦力,黏度因而明顯地增加,這種現(xiàn)象只有在溶液存放一段時間后才會顯示出來,在溶液配制后3h作用測定黏度就看不到這種現(xiàn)象,如下圖四:

  

圖四聚丙烯酰胺溶液黏度和ph值之間的關(guān)系

  聚丙烯酰胺是非牛頓流體,在剪切條件下顯示假塑性。轉(zhuǎn)速增加,即剪切速率增大,黏度降低。這種現(xiàn)象可以用高分子鏈的纏結(jié)概念來解釋。當剪切速率增大時,纏結(jié)點的數(shù)目因此有所降低,因而導致黏度下降,如圖五。

  

圖五高分子量聚丙烯酰胺溶液黏度和剪切速率的關(guān)系

  纏結(jié)概念還可以解釋下面的想象:聚丙烯酰胺各種不同濃度的溶液黏度隨著相對分子質(zhì)量增大曲線都有一個拐點,見圖六。這個拐點表示在相對分子質(zhì)量增大到某一數(shù)值后,黏度就急劇增大。這個數(shù)值就是大分子鏈開始產(chǎn)生纏結(jié)時聚丙烯酰胺相對分子質(zhì)量。由于纏結(jié),高分子鏈相互運動受到了空間阻礙,這就使黏度發(fā)生突變。

  

圖六聚丙烯酰胺溶液的黏度與相對分子質(zhì)量的關(guān)系

  因為聚合物的相對分子質(zhì)量常采用測定其溶液黏度的方法確定,因此對上述因素的影響應予以注意,同時,在利用聚丙烯酰胺溶液黏度的場合,也不應忽視該現(xiàn)象。