粘度是液体的主要传递性质之一,是化工、石油和流体工程等领域中所必需的基础数据之一,是水溶性高分子溶液重要的流变性质。人们对水溶性高分子的稀溶液粘度性质及预测模型研究较多,已经有了较深的认识,许多稀溶液粘度预测模型也有较高的准确度。但是对于水溶性高分子的浓溶液,由于影响其粘度的因素更加复杂,许多影响机理并不清楚,也没有一个较适用的粘度预测模型,有必要深入研究探索水溶性高分子的浓溶液粘度的影响因素以及粘度的预测模型。 本文以聚丙烯酰胺主要研究对象,研究探索了溶解过程中搅拌速度和温度对水溶性高分子粘度的影响规律,从分子内氢键的解离与再生成的角度解释了溶解过程对水溶性高分子溶液粘度的影响。 研究了浓度、分子量对水溶性高分子浓溶液粘度的影响,在Huggins公式基础上,通过对其进行修正,得到了一个适用于水溶性高分子浓溶液粘度预测的两变量的半经验关联式。研究的主要结果如下: 1.非离子型聚丙烯酰胺水溶液的粘度受溶解过程搅拌速度和温度的影响较大,而聚丙烯酸钠和阴离子型聚丙烯酰胺水溶液则不受影响。作者认为非离子型聚丙烯酰胺在溶解过程中形成了影响粘度的二次结构,这种结构的形成与溶解过程中的搅拌速度和溶解温度有关,这种二次结构相当稳定,形成后不易再受搅拌速度和温度的影响。这种结构的形成是由于非离子型聚丙烯酰胺分子内氢键的解离与再生成,同时聚丙烯酰胺与水分子之间的氢键形成,二者达到了一种动态的解离和形成的平衡状态,而破坏这种平衡状态所需活化能较大,因此这种二次结构稳定,宏观上表现为溶液的最终粘度受到溶解条件的影响,而溶解完成后表现稳定。 聚丙烯酸钠和阴离子PAM的分子内存在酸根离子—COO~-,随着亲水性基团的离解,阴离子数目增多,共聚物链之间的静电排斥作用增强,离子之间的静电斥力增大使其不能像非离子型聚丙烯酰胺分子那样产生分子内氢键解离和与水分子形成氢键的解离和再形成的平衡状态,无法形成二次结构,所以聚丙烯酸钠和阴离子型聚丙烯酰胺溶液粘度不易受溶解条件的影响