close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

вязкоупругие свойства водных растворов цвиттер

код для вставкиСкачать
ВЯЗКОУПРУГИЕ СВОЙСТВА ВОДНЫХ РАСТВОРОВ ЦВИТТЕР-ИОННОГО ПАВ И
ЕГО КОМПЛЕКСОВ С АССОЦИИРУЮЩИМ ПОЛИМЕРОМ
Куряшов Д.А.a, Гайнанова Г.А.b, Захарова Л.Я.a,b
а
Казанский национальный исследовательский технологический университет,
г. Казань, Россия
b
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт органической и
физической химии им. А.Е. Арбузова КазНЦ РАН, г. Казань, Россия
e-mail: [email protected]
В
данной
работе
исследовано
влияние
гидрофобно-модифицированного
щелоченабухаемого акрилового полимера (ГМАП) на реологические свойства водных
растворов
цвиттер-ионного
поверхностно-активного
вещества
(ПАВ)
эруциламидопропилбетаина (ЭАПБ). В водной среде амфифильные молекулы ЭАПБ
образуют длинные цилиндрические мицеллы. Они могут переплетаться между собой, что
придает растворам ПАВ свойства упругого геля. Загущенные растворы ПАВ находят
широкое применение в нефтедобывающей промышленности, но имеют ряд недостатков,
одним из основных является неустойчивость к повышению температуры. Эта проблема
может быть решена добавлением ГМАП, способного встраиваться в сетку цилиндрических
мицелл.
Для изучения реологических свойств был использован реометр RS 6000 фирмы Haake.
Были получены концентрационные зависимости реологических характеристик
растворов ПАВ при 25ºС. Обнаружено, что выше некоторой концентрации водные растворы
ПАВ проявляют свойства упругого геля. Значения вязкости могут достигать 10 – 500 Пас,
модуля упругости G′ – 40 Па. При увеличении температуры до 60ºС мицеллярные растворы
ЭАПБ становятся вязкоупругими, а их реологические свойства описываются простой
моделью Максвелла, с одним временем релаксации. Это объяснятся тем, что тепловое
движение молекул приводит к частому разрушению длинных цилиндрических мицелл.
Образование водными растворами ЭАПБ истинного геля при низких температурах и
переход их к вязкоупругому состоянию при нагревании является нетипичным для растворов
цилиндрических мицелл ПАВ. Можно предположить, что отклонение реологических свойств
мицеллярных растворов ЭАПБ от максвелловского поведения обусловлено наличием в
молекуле ПАВ чрезвычайно длинного углеводородного радикала. Гидрофобный хвост
состоящий из 22-х атомов углерода из-за плохой растворимости в воде снижает скорость
обмена молекулами между мицеллами ПАВ. В результате, время жизни ж цилиндрических
мицелл ЭАПБ увеличивается, а соотношение ж<<репт, характерное для «живущих»
мицеллярных цепей с максвелловским реологическим поведением, перестает выполняться.
Таким образом, мицеллярные растворы ЭАПБ представляют собой истинные гели,
образованные неразрывными цилиндрическими мицеллами ПАВ.
При добавлении ГМАП вязкость растворов ПАВ увеличивается на 1-4 порядка.
Подобный эффект полимера можно объяснить образованием физического геля, в котором
наряду с топологическими зацеплениями мицелл ПАВ образуются сшивки другого типа:
гидрофобные части ГМП проникают в мицеллы ПАВ.
Были произведены измерения реологических характеристик растворов ГМАП–ПАВ
при 60ºС. Сохранился эффект увеличения вязкости на несколько порядков при добавлении
полимера. Важно отметить, что восприимчивость к углеводородам, характерная для
вязкоупругих ПАВ, сохраняется при добавлении полимера. В то же время система показала
себя более устойчивой к повышению температуры по сравнению с чистым ПАВ.
Таким образом, показано, что добавление небольшого количества ГМАП к раствору
ЭАПБ существенно улучшает реологические свойства системы.
Работа выполнена при финансовой поддержке гранта РФФИ № 12-03-97066.
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа