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聚丙烯酰胺溶液的粘度受这些因素的影响

聚丙烯酰胺溶液的粘度主要反映了液体分子间流动或相对运动引起的内摩擦阻力。内摩擦阻力与聚合物结构、溶剂性质、溶液浓度、温度和压力等有关。
温度对聚丙烯酰胺粘度的影响:
温度是分子随机热运动强度的反映,分子运动必须克服分子间相互作用,而分子间相互作用,如分子间氢键、内耗、扩散、分子链取向、纠缠等。直接影响粘度,所以聚合物溶液的粘度会随温度而变化。温度变化对聚合物溶液粘度的影响显著。聚丙烯酰胺溶液的粘度随着温度的升高而降低。原因是聚合物溶液的分散相颗粒相互缠结,形成具有网络结构的聚合物。温度越高,越容易破坏网络结构,因此其粘度降低。
水解时间对聚丙烯酰胺粘度的影响:
聚丙烯酰胺溶液的粘度随水解时间的延长而变化,水解时间短,粘度小,这可能是由于聚合物尚未形成网络结构;由于水解时间过长,粘度降低,水解时间过长是由于聚丙烯酰胺在溶液中的结构变松造成的。部分水解的聚丙烯酰胺溶于水,分解成带负电荷的大分子。分子间的静电排斥和同一分子上不同链节间的阴离子排斥导致分子在溶液中拉伸并相互缠结,这就是部分水解聚丙烯酰胺能明显增加其溶液粘度的原因。
盐度对聚丙烯酰胺粘度的影响:
与阴离子基团相比,聚丙烯酰胺分子链中的阳离子基团净电荷多,极性大,而H2O是极性分子。根据相似混溶性原理,聚合物具有更好的水溶性和更大的特性粘度。随着矿物含量的增加,正静电荷被阴离子部分包围,形成离子气氛,与周围的正静电荷结合,聚合物溶液的极性和粘度降低,矿物浓度继续增加,正负离子基团形成分子内或分子间氢键的缔合(导致聚合物在水中的溶解度降低)。同时,加入的盐离子通过屏蔽正负电荷打破了正负离子之间的结合,导致聚合物在水中溶解度的增加。这两种效应相互竞争,使得聚合物溶液中的盐浓度更高(
0.06摩尔/升),粘度保持较小。
分子量对聚丙烯酰胺粘度的影响:
聚丙烯酰胺溶液的粘度随着聚合物分子量的增加而增加,这是分子运动时分子间相互作用的结果。当聚合物的相对分子质量约为106时,聚合物线圈开始相互渗透,这足以影响光的散射。当含量稍高时,机械缠结足以影响粘度。当含量很低时,聚合物溶液可视为网络结构,链与氢键之间的机械缠结一起形成网络的节点。当含量高时,溶液含有许多链节接触,这使得聚合物溶液凝胶化。因此,聚合物的相对分子质量越高,分子间就越容易形成链缠结,溶液的粘度也就越高。
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