搅拌速度对聚丙烯酰胺粘度的影响

　　实验步骤：

　　量取一定量去离子水,置于烧杯中在磁力搅拌器上搅拌,称取一定量的聚丙烯酰胺置于烧杯中,溶解完全后,将烧杯置于30℃水浴中,用NDJ21型旋转粘度计测量动力粘度。改变搅拌速度一段时间后再测粘度,或者搅拌速度不变改变溶解时的搅拌温度,测定粘度,步骤同上。

　　实验结果：

　　溶解中搅拌速度对溶液最终粘度的影响：

　　在配制过程中采用200r/min和600r/min的搅拌速度,测定了一系列不同浓度的聚丙烯酰胺水溶液在30℃时的粘度,发现同一质量分数的聚丙烯酰胺溶液在不同的搅拌速度下溶解得到的溶液最终粘度相差较大,较高转速下得到的溶液粘度大约只有低转速得到溶液粘度的60%～70%,见图1。

　　溶解过程主要是克服分子链间-CONH2的氢键缔合,当聚丙烯酰胺溶于水时,在溶胀和溶解过程中,其酰胺基既形成分子内氢键,又与水分子形成氢键,分子内氢键构成聚丙烯酰胺的环结构和螺旋结构的刚性链段,这种结构使得溶液的粘度较大。搅拌速度快,分子内氢键构成聚丙烯酰胺的环结构和螺旋结构的刚性链段受机械剪切的作用容易被破坏和解离,当溶液受到的剪切速率增加时,原已渗透到大分子内部的内含溶剂,在剪切作用下被迫挤出,无规线团尺寸减小,溶剂分布在无规线团之间,从而使聚丙烯酰胺的酰胺基更多地与水分子作用而使大分子变得柔顺,流体力学体积和粘度也变小。

　　溶解后搅拌速度对溶液粘度的影响：

　　完全溶解后的溶液再经过长时间高速搅拌,发现粘度没有变化。可见搅拌速度对聚丙烯酰胺溶液粘度的影响只限于溶解过程中。作者认为溶解后,聚丙烯酰胺分子内氢键与水分子形成的分子外氢键达到了平衡状态,形成了一种二次结构,破坏这种二次结构所需要的活化能比较大,即使提高搅拌速度,也不会破坏这种二次结构,从而不会再影响聚丙烯酰胺溶液的粘度。