研究Na⁺、Ca²⁺、Mg²⁺等陽離子對聚合物溶液黏度的影響機制,考察不同離子質(zhì)量濃度對聚合物溶液黏度的影響,利用掃描電鏡對聚合物微觀形貌進行分析,利用凝膠色譜-示差折光檢測器對聚合物相對分子質(zhì)量進行檢測,采用分子動力學(xué)模擬研究陽離子對聚合物分子構(gòu)型的影響。結(jié)果表明:Na⁺質(zhì)量濃度高于5 g/L、 Ca²⁺和Mg²⁺質(zhì)量濃度高于0.4 g/L,聚合物黏度損失超過70%;外加陽離子條件下,聚合物相對分子質(zhì)量變化不大,但均方回轉(zhuǎn)半徑降低;陽離子導(dǎo)致聚合物溶液黏度降低的主要原因是陽離子與聚合物分子鏈內(nèi)的帶負(fù)電基團的靜電吸引作用造成對聚合物分子鏈的壓縮,從而使聚合物分子鏈卷曲、收縮。

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【部分圖文】：

圖1不同質(zhì)量濃度Na+、Ca2+、Mg2+離子對聚合物溶液黏度影響

不同離子質(zhì)量濃度對聚合物溶液黏度的影響見圖1。從圖1看出,隨著離子質(zhì)量濃度增加,聚合物溶液黏度均呈先快速下降后變平緩的規(guī)律。當(dāng)Na+質(zhì)量濃度高于5g/L、Ca2+、Mg2+質(zhì)量濃度高于0.4g/L,聚合物黏度損失超過70%。二價離子對聚合物溶液的黏度影響程度大于一價離子,M....

圖2不同離子質(zhì)量濃度條件下聚合物的微觀形貌

不同離子質(zhì)量濃度條件下聚合物的微觀形貌如圖2所示。不同的陽離子均導(dǎo)致聚丙烯酰胺分子骨架變瘦并發(fā)生卷縮,聚合物分子卷縮后聚集在一起,導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)立體骨架變細(xì)、松散。推斷陽離子對聚合物溶液擴散雙電層的壓縮,引起空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)破壞,從而導(dǎo)致黏度降低。2.3相對分子質(zhì)量

圖3不同陽離子存在下HPAM的構(gòu)型

圖3為分子動力學(xué)模擬不同陽離子存在下部分水解聚丙烯酰胺的微觀構(gòu)型�？梢�,HPAM分子鏈在無外加鹽離子的溶液中呈現(xiàn)出伸展的形態(tài),加入Na+、Ca2+、Mg2+等離子后呈現(xiàn)不同程度的收縮狀態(tài)。這是由于部分水解聚丙烯酰胺鏈段內(nèi)部分布著帶負(fù)電的羧酸基團,這些基團之間的負(fù)電排斥作用導(dǎo)致了聚....

圖4不同體系下聚合物鏈中羧酸根與水中

為探究不同陽離子的加入引起的溶劑分子對聚合物分子的作用,研究溶液中水分子對聚合物的影響。圖4為4個體系內(nèi)聚合物中帶負(fù)電的羧酸根基團和水分子中氧原子之間的徑向分布函數(shù)(RDF)�？梢钥闯鲈跓o外加鹽體系以及加入無機鹽的3個體系中水溶液在聚合物周圍都形成了較為致密的兩個水化層,表明聚合....

本文編號：3937161