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本文着重用流变学方法对部分水解聚丙烯酰胺(HPAM)/苯酚/甲醛/间苯二酚交联体系的弱凝胶化过程进行了研究。
通过对交联机理的探讨和基团反应转化率的分析,发现交联过程在接近凝胶点时,处于反应动力学的初期,这使得交联点的增加是比较简单的。分析了交联体系的线性粘弹性,得到了交联过程的凝胶点时间和凝胶强度,发现HPAM浓度与交联剂浓度对凝胶点时间和凝胶强度的影响比较类似,反映出交联点增加的共同特征。通过对非线性粘弹性的研究,发现随着交联的进行,零切粘度增长很快,在剪切下表现出屈服应力。提出了一个适合于弱凝胶交联过程的数学模型,其中用四个参数来描述体系交联过程中流变性质的变化,即屈服应力,零切粘度,松弛时间,非牛顿指数。
选取了有代表性的交联体系进行了剪切流动、拉伸流动、以及微孔介质凝胶滞留效应的研究,得到了交联体系在不同介质流动中的阻力性质。并用MonteCarlo方法模拟了交联过程中HPAM浓度以及交联剂浓度与交联反应的关系,得到了重均分子量随交联时间的变化规律,说明HPAM浓度和交联剂浓度与交联反应成功概率相关;HPAM的初始浓度对能否形成凝胶至关重要,低于一定浓度就不能形成凝胶;并与流变实验结果作了对比,说明模拟与实验具有较好的一致性。用动态光散射的方法跟踪分析了交联过程中成胶集团的变化规律,证实了模拟结果的准确性。并研究了温度对交联过程的影响,初步认定它符合阿仑尼乌斯方程,估算出了反应活化能。