十二烷基硫酸钠对聚乙烯醇亚浓水溶液流变行为的影响

徐绍深 杜淼 宋义虎 吴子良 郑强

引用本文: 徐绍深, 杜淼, 宋义虎, 吴子良, 郑强. 十二烷基硫酸钠对聚乙烯醇亚浓水溶液流变行为的影响[J]. 高分子学报, 2020, 51(4): 403-410. doi: 10.11777/j.issn1000-3304.2019.19178 shu
Citation:  Shao-shen Xu, Miao Du, Yi-hu Song, Zi-liang Wu, Qiang Zheng. Effect of Sodium Dodecyl Sulfate on the Rheological Behavior of Poly(vinyl alcohol) Aqueous Solution[J]. Acta Polymerica Sinica, 2020, 51(4): 403-410. doi: 10.11777/j.issn1000-3304.2019.19178 shu

十二烷基硫酸钠对聚乙烯醇亚浓水溶液流变行为的影响

    通讯作者: E-mail: dumiao@zju.edu.cn
摘要: 表面活性剂会影响聚乙烯醇(PVA)分子间及分子内氢键形成,进而改变其水溶液的流变响应. 本文在确定十二烷基硫酸钠(SDS)在PVA亚浓水溶液中的临界聚集浓度(CAC)和临界胶束浓度(CMCP)基础上,考察了SDS对PVA亚浓溶液(10 wt%)流变行为的影响. 研究发现,不同浓度SDS (csur)对PVA水溶液稳态流变行为的影响差异较大: (1) 当csur < CAC,随着csur增加,复合溶液的表观黏度(ηa)变化不大;(2) 当CAC < csur < CMCPηacsur增加而下降,csur = CMCP时,ηa最低,且该区域内显示较宽的第二平台;(3) 当csur > CMCP,随着csur增加,胶束起物理交联点作用,ηa增大,复合溶液的动态储能模量亦显著增大. 加入SDS后,PVA体系内结合水的数目降低,但当csur > CMC后,结合水的数目几乎不变,黏流活化能也表现出相近的变化规律. 与稀溶液相比,SDS对PVA亚浓溶液的降黏幅度较大.

English

  • 聚乙烯醇(polyvinyl alcohol,简称PVA)是一种水溶性极好的乙烯基聚合物,并具有优异的生物相容性和可降解性[1]. 由于其出色的化学和物理性质,PVA被广泛用于工业、商业、农业、医疗等各个领域[2~4],主要用作胶体分散的乳化剂、黏合剂、人造关节凝胶、生物医用材料等[5~8]. PVA多以水溶液状态进行加工与使用,为优化PVA加工工艺及使用性能,必须研究PVA水溶液的流变行为[9,10]. PVA具有较规整的链结构,是一种半结晶性聚合物,侧链上羟基的存在使其分子链内及分子链间易形成氢键[9]. 其中,分子间氢键的形成会大大增加PVA水溶液的黏度[11],给加工过程的顺利进行带来一定困难. 为此,常加入表面活性剂、小分子盐、无机粒子[12~14]等来调控其黏度. 十二烷基硫酸钠(sodium dodecyl sulfate,简称SDS)是一种阴离子表面活性剂,常与一些聚合物水溶液复合使用[15,16]. SDS添加至PVA水溶液中,会与PVA大分子产生相互作用,对其流变行为造成一定影响[17,18]. Ye等研究发现,向10 wt% PVA水溶液中加入SDS(用量为PVA的1 wt%),PVA水溶液的黏度明显下降[19]. 然而,SDS含量变化对于PVA水溶液的流变行为影响的具体机理尚不完全清楚. 另一方面,实际生产中所用的PVA水溶液均为亚浓溶液,本文详细考察了较宽范围内,SDS含量对PVA亚浓水溶液流变行为的影响,分析了SDS对于PVA亚浓水溶液降黏效果的影响,探讨了降黏机理.

    本文使用的PVA(牌号:1750)聚合度为1750 ± 50,醇解度为98% ~ 99%,分析纯,国药集团化学试剂有限公司产品;表面活性剂十二烷基硫酸钠(SDS,分析纯),国药集团化学试剂有限公司产品,实验过程中所用水均为去离子水.

    本文配制了不同浓度的PVA/SDS复合水溶液,以浓度为10 wt%的PVA水溶液为例,将5 g PVA颗粒和一定量SDS分散于50 mL去离子水中,搅拌速率调至200 r/min,110 °C油浴加热,待PVA颗粒在SDS溶液中完全溶解后,停止加热,自然冷却至室温,将溶液倒入锥形瓶密封保存,用于流变行为及其他性能测试.

    1.3.1   流变行为测试

    用DHR旋转流变仪(美国TA公司)对PVA溶液的流变行为进行测试,采用直径为40 mm的锥形板夹具,测试亚浓溶液的黏度;采用直径为60 mm的锥形板夹具,测试稀溶液黏度;采用直径为40 mm的平行板夹具,进行动态温度扫描和应变扫描测试. 稳态扫描的剪切速率范围为0.001 ~ 1000 s−1,每一剪切速率($\dot \gamma $)下的测量时间设为5 min以保证达到测试平衡. 温度扫描时采用石蜡液封以防止测试过程中的水分流失.

    1.3.2   熔融焓测试

    用Q25示差扫描量热仪(美国TA公司)测试样品的熔融焓,称取5 ~ 10 mg试样密封于液体坩埚,先降至233 K冷冻后,以5 K/min的速率升温至313 K,防止升温过快导致热效应滞后现象的发生.

    1.3.3   接触角的测试

    用接触角测量仪测定样品的接触角,以聚四氟乙烯板为基板,利用移液枪移取5 ~ 10 mg试样于聚四氟乙烯平板上,待液滴稳定后,调整焦距以及光强,使图像清晰后读取接触角示数.

    无聚合物的表面活性剂水溶液中,当表面活性剂增加到一定浓度时,活性剂分子会在溶液中聚集形成胶束,该浓度即为临界胶束浓度(critical micelle concentration,CMC). 而在有聚合物存在的表面活性剂溶液中,表面活性剂达到一定浓度(csur)后,会优先与大分子链发生作用,沿大分子链形成类似胶束的聚集体[20],该浓度称为临界聚集浓度(critical aggregation concentration,CAC). 随着csur继续增大,表面活性剂被大分子链的吸附达饱和后,才会在水中发生聚集,形成胶束,该浓度是聚合物溶液中表面活性剂的临界胶束浓度(CMCP). CAC一般比CMCP低1 ~ 2个数量级[21,22]. CAC的大小可用来判断聚合物与表面活性剂之间相互作用的强弱,相互作用越强,CAC越小,反之亦然[23,24].

    表面活性剂使液面的表面张力($\varGamma $)下降是由于其在空气/液面间形成了一层单分子层,当表面活性剂开始形成胶束后,表面活性剂分子不再进入单分子层中,溶液的$\varGamma $保持不变[25]. 杨氏方程给出了$\varGamma $和接触角(θ)的关系,如公式(1)所示,其中${\varGamma ^{\rm sg}}$${\varGamma ^{\rm sl}}$${\varGamma ^{\lg }}$分别为固气、固液、液气间的$\varGamma $. $\varGamma $csur而变化,θ亦随之改变. 当空气与液面间$\varGamma $恒定时,θ也不再发生变化. 因此,可根据θcsur的关系图确定聚合物溶液中表面活性剂的CAC及CMCP值.

    $ \cos \theta = \frac{{{\varGamma ^{\rm sg}} - {\varGamma ^{\rm sl}}}}{{{\varGamma ^{\lg }}}} $

    (1)

    本文配制了一系列不同csur的PVA/SDS复合溶液(PVA的浓度固定为10 wt%),以聚四氟乙烯板作为基板,测试了不同液滴的θ,并对csur作图,见图1. 可以看出,曲线出现2个拐点,第一个拐点为0.002 mol/L,即为SDS在10 wt% PVA溶液中的CAC值,此时SDS分子开始与PVA主链发生相互作用,被吸附在PVA主链上并聚集,以吸附在聚合物上的胶束形式存在. 随着csur的继续升高,PVA主链全部被SDS胶束所占据,此后SDS开始在水中聚集形成胶束,与之相对应,在0.012 mol/L处出现第二个拐点,即为SDS在10 wt% PVA水溶液中的临界胶束浓度(CMCP). SDS在纯水中的CMC值约为0.008 mol/L. 对比发现,SDS在10 wt% PVA溶液中的CMCP略高于SDS在纯水中的CMC,这是因为在高分子溶液中,csur较低时,SDS分子首先与PVA大分子链发生作用,被吸附于大分子链上并聚集,但并未形成独立的SDS胶束;随着csur增大,大分子链上吸附的SDS趋于饱和,才开始溶于水中,继而形成胶束,故SDS的CMCP值相对较高,但由于其CAC较低,故二者差别不大.

    图 1

    Figure 1.  Dependence of contact angle on the concentrations of SDS in 10 wt% PVA solution

    SDS是一种阴离子表面活性剂,其亲水基团―${\rm{OSO}}_3^{\ 2 - } $会与PVA主链上的羟基形成氢键[26],同时其疏水链为12个碳原子的链结构,在水中该疏水段会聚集在一起形成胶束. SDS的加入将改变PVA分子在水中的状态,进而极大影响PVA水溶液的流变行为[27]. 本文考察了csur对10 wt% PVA水溶液稳态流变行为的影响,见图2. 可以看到,随着剪切速率($\dot \gamma $)的增大,加入不同用量SDS时溶液均呈现剪切变稀行为,体现出非牛顿流体的典型特征,但csur不同,其影响差异巨大. csur极低(10−4 mol/L)时,复合溶液的表观黏度(ηa)与PVA溶液差别不大. 随着csur的增加,SDS的影响逐渐增大. 可以看到,SDS对PVA水溶液流变行为的影响主要在低$\dot \gamma $区. 由文献[19]可知,由于PVA大分子间和分子内存在较强的氢键相互作用,纯PVA水溶液的稳态剪切流变行为可分为四个区域(第一平台区,第一剪切变稀区、第二平台区和第二剪切变稀区),存在3个临界剪切速率(${\dot \gamma _{c1}}$${\dot \gamma _{c2}}$${\dot \gamma _{c3}}$). PVA大分子间氢键的形成与PVA溶液配制方法及存放温度密切相关,本文中PVA水溶液在室温下配制,并静置一段时间后即进行流变行为测试,故纯PVA水溶液未出现明显的4个区域,仅出现了2个临界剪切速率${\dot \gamma _{c2}}$${\dot \gamma _{c3}}$. 少量SDS的加入对${\dot \gamma _{c2}}$${\dot \gamma _{c3}}$影响不大. 当csur逐渐增加时,不同$\dot \gamma $下的黏度均下降,但低$\dot \gamma $区的ηa下降幅度大,同时${\dot \gamma _{c2}}$向低$\dot \gamma $区移动,而${\dot \gamma _{c3}}$则稍向高$\dot \gamma $区移动. 当csur = 0.012 mol/L (CMCP值),${\dot \gamma _{c2}}$甚至降至约2 × 10−2 s−1(图2(a)),低$\dot \gamma $时的ηa下降了近一个数量级. 但当csur继续增加,不同$\dot \gamma $下,ηa均有所增加;当csur > 0.04 mol/L后,ηa的增幅不大. 当csur ≈ 100CMCP (~1.2 mol/L)时,ηa曲线出现了3个转变,且表现出较宽的第一平台区(图2(b));有意思的是,当$\dot \gamma $ > ${\dot \gamma _{c3}}$后,其ηa与纯PVA溶液几乎重合.

    图 2

    Figure 2.  Viscosity as a function of shear rate for PVA solutions with various SDS concentrations

    图2可知,${\dot \gamma _{c3}}$csur增加稍有增大. 对添加SDS的PVA水溶液,假设SDS破坏了全部PVA分子间氢键,此时该溶液可视为常规高分子溶液,其临界交叠浓度(${c}^* $)用${{c}}^* = 3{M_{{\rm n}}}/4{\text{π}} R_{{\rm g}}^{{3}}{N_{\rm A}}$ (Mn是聚合物的数均分子量,Rg是一个聚合物大分子的回转半径)来估算,约为2 wt%. 一般,ce ≈ 10c* = 20 wt%,则c* < 10 wt% < ce,即添加SDS的PVA水溶液为亚浓非缠结溶液. 该条件下大分子间会发生交叠,形成交叠网络. 该体系中,随着csur的增加,吸附在PVA分子链上的SDS在PVA分子链上形成了胶束,使PVA分子发生一定程度的蜷缩,尺寸变小,导致${\dot \gamma _{c3}}$增大. 不同csur的交叠网络网孔大小(ξ,其大小与交叠网络中一个blob相当)可由大分子的reptation time (${\tau _{\rm r}}$)进行估算[28,29]. 如csur = 0.0001 mol/L时,${\dot \gamma _{c3}}$ ≈ 55.6 s−1${\tau _{\rm r}}$= 1.8 × 10−2 s,则可根据${\tau _{\rm r}} = {\left( {\dfrac{N}{g}} \right)^3}{\tau _{\rm blob}}$${\tau _{\rm blob}} = \dfrac{{{\eta _{\rm s}}{\xi ^3}}}{{{k_{\rm{B}}}T}}$估算ξ (式中,${\eta _{\rm s}}$为溶剂的黏度,kB为玻尔兹曼常数,T为绝对温度,N为聚合度,g为一blob中所含单体单元数,${\tau _{\rm blob}}$为blob的特征松弛时间). 经计算,ξ约为4.0 nm. 当csur = 0.006 mol/L时,${\dot \gamma _{c3}}$ ≈ 329 s−1${\tau _{\rm r}}$ = 3 × 10−3 s,则其对应的ξ约为2.2 nm,blob的尺寸稍有降低.

    ${\dot \gamma _{c2}}$ < $\dot \gamma $ < ${\dot \gamma _{c3}}$之间存在一个${\eta _{\rm a}}$下降相对较缓的区域,即第二平台. 该区间内,分子间氢键作用大多已被破坏,分子间的物理交联网络已经变得很弱,但尚未达到解交叠的临界剪切速率,分子的解交叠与再交叠处于动态平衡,故黏度变化不大. 如图2(a)所示,当csur较低时,随着csur增加,${\dot \gamma _{c2}}$逐渐向低$\dot \gamma $区移动,${\dot \gamma _{c2}}$${\dot \gamma _{c3}}$间的平台区域加宽,这与SDS破坏PVA分子间氢键相互作用随csur增大而加强有关. 为了更清晰地表达SDS对PVA溶液的降黏效果,分别取$\dot \gamma $为0.01、0.1、1 s−1时的${\eta _{\rm a}}$csur作图,示于图3. 可以看到,不同$\dot \gamma $下,复合溶液${\eta _{\rm a}}$csur的变化均可划分为3个区域,第一区,当csur < CAC (0.002 mol/L)时,随着csur增加,复合溶液的${\eta _{\rm a}}$变化不大. 这是因为当csur低于其CAC时,SDS并未与PVA发生作用,而主要以单分子形式分散在溶液和空气的界面上,对溶液${\eta _a}$影响不大. 第二区,当csur > CAC后,${\eta _{\rm a}}$迅速下降,当csur增至CMCP (0.012 mol/L)附近时,${\eta _{\rm a}}$降至最低,相比于10 wt%的纯PVA水溶液,体系黏度下降了近一个数量级. 此后进入第三区,即随着csur增加,${\eta _{\rm a}}$又随之增大. 以上结果显示只有当csur > CAC,SDS开始在PVA大分子表面聚集时,才能破坏体系中的氢键相互作用,出现${\eta _a}$下降的第二区. 当csur = CMCP时,SDS分子在PVA大分子上的吸附已达饱和,开始在水中形成胶束. 对SDS来讲,其胶束直径约为2 ~ 3 nm[30]. 随着csur的继续增加,越来越多的胶束充斥于PVA大分子间,不仅增加了PVA大分子运动的摩擦阻力,而且还有可能作为物理交联点将PVA大分子链桥接在一起,形成物理交联网络,增大体系的${\eta _{\rm a}}$.

    图 3

    Figure 3.  Viscosity as a function of shear rate for PVA solution with various SDS concentrations

    PVA分子链具有较规整的结构,侧链上的羟基使其水溶液体系中存在较多分子内、分子间和PVA与水分子间等3种氢键相互作用. 正是由于氢键相互作用的存在,使PVA溶液具有较大的黏度. 而SDS是一种阴离子表面活性剂,SDS带有―${\rm{OSO}}_3^{2 - } $基团,会与PVA主链上羟基形成氢键相互作用而结合;同时由于疏水作用,SDS的碳氢疏水段聚集在一起形成胶束,影响PVA的氢键网络的形成,进而使溶液${\eta _{\rm a}}$降低. 当csur = CMCP时,可以认为PVA主链上羟基被SDS最大限度地结合,PVA氢键网络最大限度地被破坏,此时降黏效果最好.

    图3还可以看到,第一区(低csur区),低$\dot \gamma $时,${\eta _{\rm a}}$csur的增加变化不大,但当$\dot \gamma $为1 s−1时,极低csur下,${\eta _{\rm a}}$即显著下降,这表明$\dot \gamma $增加可能会将分布于溶液和空气界面的SDS分子拉入体系内,增大其与PVA大分子接触几率,降低了${\eta _{\rm a}}$. 另一方面,第三区(高csur区),不同剪切速率下的${\eta _{\rm a}}$的差异不大,表明其松弛单元相近,即PVA大分子间的氢键作用被SDS破坏后,主要为PVA大分子间的解交叠.

    根据稳态流变测试结果,SDS对PVA水溶液具有一定降黏效果,最大可使PVA溶液${\eta _{\rm a}}$降1 ~ 2个数量级,且在CMCP附近降黏效果最优. 如上分析,SDS的加入破坏了PVA分子间氢键网络,SDS带负电荷的亲水基与PVA分子链上的―OH发生相互作用而使体系中的氢键数目降低,进而使PVA分子链上吸附的结合水数目下降. 为验证这一猜想,本文结合DSC测试,计算PVA分子链结合水数目的变化,间接表征10 wt% PVA溶液在加入SDS后氢键数目的变化,结果如图4所示.

    图 4

    Figure 4.  Differential scanning calorimetry curves of PVA and PVA/SDS aqueous solutions

    水分子在聚合物的水溶液中以结合水和自由水2种状态存在,用水合数(n)来定量描述每个PVA重复单元的结合水的数量,如下式计算[31]

    $ n = \left[\left(1 - \frac{{{{\Delta }}{H_{\rm{m}}}}}{{{{\Delta }}H}}\right)\frac{1}{c} - 1 \right]\frac{{{M_0}}}{{{M_{{{\rm{H}}_{\rm{2}}}{\rm{O}}}}}} $

    (2)

    其中ΔHm和ΔH分别是测试溶液和水的熔融焓,c为PVA溶液的浓度(10 wt%),M0${\rm M}_{\rm H_2 O} $分别是PVA重复单元和水的相对分子质量,n值小表示与PVA分子链上―OH结合的水分子少,反之亦然. 浓度为10 wt%的PVA水溶液添加不同量SDS后的水合数如表1所示.

    表 1

    Table 1.  Hydration numbers of PVA solution with various SDS concentrations
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    csur (mol/L)00.0020.0080.0120.040.08
    n2.632.612.512.462.432.43

    本文均使用10 wt%的PVA水溶液,浓度相同,说明体系中―OH的量是一定的,本身形成的氢键网络和结合水的数目均相同. 随着SDS的加入,n由2.63降至2.43,说明SDS基团与PVA链上的羟基发生了相互作用,降低了PVA链上―OH与水的结合数目. 而当csur > CMCP后,n值几乎不变,也就是说,大量SDS的加入后主要形成了胶束,而未被PVA分子链吸附.

    黏流活化能(Ea)可以反映体系黏度对温度(T)的依赖性,即流动过程中,流动单元从原位克服周围分子作用跃迁到附近空穴所需的最小能量. 分子间作用力越大,Ea越高. 一般认为,体系中含有较多氢键相互作用时,Ea会增大,导致其对温度的变化更加敏感. 对于PVA/SDS溶液体系,氢键网络的破坏也可通过Ea的变化间接反映. ${\eta _{\rm a}}$T的关系可用下式表示:

    $ {\eta _{\rm a}} = A\exp \left(\frac{{{E_{\rm a}}}}{{RT}}\right) $

    (3)

    式中A是前置因子,Ea是黏流活化能,R是理想气体常数,对上式取对数得:

    $ \ln {\eta _{\rm{a}}} = \frac{{{E_{\rm a}}}}{R} \cdot \frac{1}{T} + \ln A $

    (4)

    本文分别取10 wt% PVA和csur分别为0.002、0.006、0.012和0.04 mol/L的复合溶液,即SDS浓度分别为CAC、CAC与CMC之间、CMCP及CMCP以上4个浓度,在$\dot \gamma $为0.1 s−1条件下测试其${\eta _{\rm a}}$T的变化,并以ln${\eta _{\rm a}}$对1/T作图(图5),由直线斜率可计算Ea. 几种溶液的${\eta _{\rm a}}$均随T升高而降低,由直线斜率计算各体系的Ea,列于表2. 可以看到,随着csur增加,Ea先下降后上升,其中最低值为csur = CMCP时,Ea = 20.93 kJ/mol,这一规律与${\eta _{\rm a}}$csur的变化(图3)一致,加入SDS后,PVA体系的氢键数目减少,验证了之前的分析. 而当SDS含量大于CMCP时,Ea又显著提高,这可能是由于SDS胶束对温度较为敏感.

    表 2

    Table 2.  Viscous activation energy of PVA solution with different SDS concentrations
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    csur (mol/L)00.0020.0060.0120.04
    Ea (kJ/mol)37.2236.8930.1320.9331.38

    图 5

    Figure 5.  Viscosity as a function of temperature for PVA solutions with various SDS concentrations

    为验证SDS对PVA溶液优异的降黏行为,图6给出了ω = 1 rad/s时,PVA/SDS复合水溶液的应变扫描曲线. 在整个应变测试范围内,G″ > G′说明溶液在该频率下以黏性为主. 当csur = CAC时,溶液的G′G″均开始逐渐下降,当csur = CMCP时,体系的G′G″均降至最低,值得注意的是此时G″下降幅度不大,而G′出现了较明显的下降,说明SDS的加入主要引起体系储能模量下降. 当csur = 0.04 mol/L时,G′G″均发生了较大的增加,而G′的增加幅度大于G″的增加幅度,表明SDS在水中形成的胶束对溶液弹性贡献更大,另外,该体系线性黏弹区较其它体系稍有变窄,源于胶束使体系内形成的物理交联网络结构.

    图 6

    Figure 6.  G′, G″ as a function of strain for PVA/SDS solution

    为探究SDS对于不同浓度PVA溶液的降黏效果,本文分别向10 wt%、5 wt%、1 wt% PVA的水溶液加入0.012 mol/L (CMCP值)的SDS进行测试. 为了清晰地表达SDS对PVA溶液的降黏效果,用${\eta _{{\rm{SDS}}}}$表示加入SDS后的黏度,${\eta _0}$表示未加入SDS时PVA溶液的黏度,则${\eta _{{\rm{SDS}}}}/{\eta _0}$表示加入SDS后对PVA溶液的降黏幅度,并以${\eta _{{\rm{SDS}}}}/{\eta _0}$$\dot \gamma $作图,见图7. 可以看出,随着PVA浓度的降低,降黏幅度逐渐减小,甚至对于稀溶液可能产生一定增黏效果. 这是因为PVA浓度低,分子间氢键数目少,自身黏度已经很低,继续加入SDS后降黏效果有限. 另一方面,PVA浓度低,导致SDS在PVA溶液中的CMCP值也相应降低,相同csur下,会形成更多的胶束,使黏度增大. 相比较而言,SDS对处于亚浓溶液状态的10 wt% PVA水溶液的降黏幅度较大.

    图 7

    Figure 7.  Effect of SDS on rheological behavior of PVA solution with different concentrations

    不同浓度SDS对PVA水溶液稳态流变行为的影响可分为3个区域,① 当csur < CAC时,随着csur增加,复合溶液的${\eta _{\rm a}}$变化不大;② 当CAC < csur < CMCP${\eta _{\rm a}}$csur增加而下降,csur = CMCP时,${\eta _{\rm a}}$最低;③当csur > CMCP,随着csur增加,${\eta _{\rm a}}$随之增大. 少量SDS (csur < CAC)的加入对复合溶液${\dot \gamma _{c2}}$${\dot \gamma _{c3}}$影响不大. 在CAC < csur < CMC区,当csur逐渐增加时,第二平台加宽. 加入SDS后,由于SDS与PVA间的相互作用,结合水的数目降低,但当csur > CMCP后,结合水的数目几乎不变. 与之相似,随着csur增加,Ea先下降后上升,其中最低值为csur = CMCP时. 动态流变行为研究表明,加入SDS引起的溶液黏度下降主要引起储能模量降低. 当csur较大时,G′G″均增大,SDS在水中形成的胶束有助于形成物理交联网络,对溶液弹性贡献更大. 与稀溶液相比,SDS对PVA亚浓溶液的降黏幅度较大.


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  • Figure 1  Dependence of contact angle on the concentrations of SDS in 10 wt% PVA solution

    Figure 2  Viscosity as a function of shear rate for PVA solutions with various SDS concentrations

    Figure 3  Viscosity as a function of shear rate for PVA solution with various SDS concentrations

    Figure 4  Differential scanning calorimetry curves of PVA and PVA/SDS aqueous solutions

    Figure 5  Viscosity as a function of temperature for PVA solutions with various SDS concentrations

    Figure 6  G′, G″ as a function of strain for PVA/SDS solution

    Figure 7  Effect of SDS on rheological behavior of PVA solution with different concentrations

    Table 1.  Hydration numbers of PVA solution with various SDS concentrations

    csur (mol/L)00.0020.0080.0120.040.08
    n2.632.612.512.462.432.43
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    Table 2.  Viscous activation energy of PVA solution with different SDS concentrations

    csur (mol/L)00.0020.0060.0120.04
    Ea (kJ/mol)37.2236.8930.1320.9331.38
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  • 发布日期:  2020-04-01
  • 收稿日期:  2019-09-29
  • 修回日期:  2019-11-11
  • 网络出版日期:  2019-12-16
通讯作者: 陈斌, bchen63@163.com
  • 1. 

    沈阳化工大学材料科学与工程学院 沈阳 110142

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