溶液中不同的醇及不同水解度聚丙烯酰胺与瓜尔胶高分子之间的相互作用研究

摘要

瓜尔胶高分子是从两种豆科植物中提取得到的环境友好的天然高分子，分子结构中甘露糖以1，4-苷键相连形成主链，半乳甘露糖以1，6-苷键和主链相连，半乳甘露糖与甘露糖的比值接近与1比2。由于瓜尔胶高分子中含有很多的羟基，具有良好的水溶性和可交联特性，因此在石油钻采、医药、化妆品、纺织印染、采矿选矿、食品等领域有着非常广泛的应用。考虑到半乳甘露糖基团在主链上呈随机分布，在含半乳甘露糖比较少的分子链段，分子间以及分子内氢键作用强烈，由此制约了瓜尔胶高分子的溶解性能和增稠效率。如何对瓜尔胶高分子链进行分子设计和修饰，提高其溶解性能和增稠效率一直是备受关注的问题之一。本文将不同的醇和聚丙烯酰胺溶解到瓜尔胶高分子水溶液中，期待通过引入醇类分子或者聚丙烯酰胺高分子与瓜尔胶高分子之间相互作用来提高瓜尔胶高分子的溶解性能、增稠效率和使用范围。取得的实验结果如下：
　　 ⑴通过测定异丙醇和乙二醇对瓜尔胶高分子水溶液黏度的影响，发现随着异丙醇的加入，瓜尔胶高分子水溶液的特性黏数逐渐减小，Huggins相互作用参数会逐渐增加；与此相反，随着乙二醇的加入，瓜尔胶高分子水溶液的特性黏数逐渐增加，Huggins相互作用参数却逐渐减小。醇和瓜尔胶高分子之间缔合导致高分子链疏水性质和空间位阻效应的改变，是异丙醇和乙二醇对瓜尔胶高分子水溶液黏度行为影响显著不同的根本原因。
　　 ⑵通过测定不同水解度聚丙烯酰胺对瓜尔胶水溶液黏度的影响，发现部分水解聚丙烯酰胺(HPAM)大分子与瓜尔胶大分子摩尔比为1∶1时，体系粘度最大，且这个最大值不随HPAM水解度的变化而变化，在一定的剪切速率范围内，也不随着剪切速率的变化而变化。这是由于，当HPAM加到瓜尔胶水溶液体系中，两种大分子互相缠结，相互作用，形成了类似梯形结构的互穿网络，在此结构中，分子间的氢键随着剪切速率的不断增大，迅速的解离再形成，因此体系能够较好的保持高粘度状态。
　　 ⑶通过对已有的稠化剂和交联剂进行测试和改进，最终选用瓜尔胶衍生物羟丙基瓜尔胶(HPG)和水解度为11.7％的HPAM。在实验过程中，我们合成了一种性能优异的交联剂：有机锆交联剂。配合一定的助剂，通过测定聚丙烯酰胺与瓜尔胶复合体系(体系的HPG/HPAM摩尔比为1∶1)溶液的流变行为，探索出一种增粘效果更好，性能价格比更高的复合稠化剂体系，即在200℃、170s-1剪切速率下连续剪切2小时后，黏度能维持在80mPa·s以上的耐温耐剪切高温增稠体系。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章 绪论

1.1背景综述

1.1.1高分子溶液

1.1.2高分子溶液的热力学性质

1.1.3高分子溶液的动力学性质

1.1.4流变学的基础知识

1.1.5流变仪及粘度计

1.2本论文的研究内容

参考文献

第二章 醇对瓜尔胶高分子水溶液粘度行为的影响

2.1引言

2.2实验部分

2.2.1瓜尔胶高分子的提纯

2.2.2瓜尔胶高分子链结构的表征

2.2.3瓜尔胶高分子相对分子质量的测定

2.2.4瓜尔胶高分子溶液黏度的测定

2.3结果与讨论

2.4结论

参考文献

第三章 不同水解度聚丙烯酰胺和瓜尔胶复合体系粘度行为研究

3.1引言

3.2实验部分

3.2.1 不同水解度聚丙烯酰胺的制备

3.2.2部分水解聚丙烯酰胺水解度的测定

3.2.3瓜尔胶与不同水解度的聚丙烯酰胺流变行为的测定

3.3结果与讨论

3.3.1不同水解度的HPAM存在下GUAR GUM/HPAM体系粘度行为的变化

3.4结论

参考文献

第四章 聚丙烯酰胺和瓜尔胶复合体系溶液流变行为研究

4.1 引言

4.2实验部分

4.2.1稠化剂和交联剂样品的解析

4.2.2有机锆交联剂的合成

4.2.3复合体系溶液流变行为的测定

4.3结果与讨论

4.4结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表论文

致谢