部分水解聚丙烯酰胺弱凝胶交联过程的流变学研究

摘要

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。

目录

文摘

英文文摘

第一章绪论

第二章HPAM交联体系的成胶机理和集团反应转化率

第三章HPAM交联体系的线性粘弹性和凝胶强度

第四章非线性粘弹性和交联过程粘度模型

第五章HPAM交联体系的高剪切和拉伸流

第六章Monte Carlo模拟与动态光散射跟踪交联过程

第七章温度、矿化度对HPAM交联过程的影响

第八章结论

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