影響因素分析
分子量和聚合度:
聚丙烯酰胺:其溶液粘度與分子量密切相關(guān)。分子量越高,分子鏈越長(zhǎng),分子鏈之間相互纏繞的程度越大,在溶液中形成的空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)越復(fù)雜,導(dǎo)致溶液粘度越高。例如,高分子量的聚丙烯酰胺在較低濃度下就能形成高粘度的溶液,可用于增稠等應(yīng)用場(chǎng)景。
聚乙烯醇:溶液粘度主要取決于聚合度。聚合度越高,分子鏈越長(zhǎng),羥基數(shù)量相對(duì)越多。這些羥基會(huì)與水分子形成氫鍵,增加分子鏈之間的相互作用,從而使溶液粘度升高。不過,其粘度升高的程度和方式與聚丙烯酰胺有所不同。
濃度:聚丙烯酰胺:在一定范圍內(nèi),隨著聚丙烯酰胺濃度的增加,溶液中分子鏈的數(shù)量增多,相互纏繞的概率增大,粘度會(huì)顯著增加。并且這種增加趨勢(shì)在高濃度時(shí)更為明顯,呈現(xiàn)出較強(qiáng)的濃度依賴性。
聚乙烯醇:溶液粘度同樣隨著濃度的增加而升高。但由于其分子鏈間的相互作用主要基于氫鍵,與聚丙烯酰胺的分子鏈纏繞機(jī)制不同,所以在相同濃度變化下,粘度的增加幅度與聚丙烯酰胺不同。例如,在較低濃度時(shí),聚乙烯醇溶液的粘度相對(duì)較低,但隨著濃度升高,其粘度也會(huì)快速上升。
溫度:聚丙烯酰胺:溫度對(duì)其溶液粘度影響較大。一般溫度升高,分子鏈的運(yùn)動(dòng)加劇,分子鏈之間的纏繞程度會(huì)有所降低,溶液粘度下降。在較高溫度下,聚丙烯酰胺溶液會(huì)變得稀薄,甚至在極端高溫下,會(huì)導(dǎo)致分子鏈的降解,進(jìn)一步影響粘度。
聚乙烯醇:溫度對(duì)聚乙烯醇溶液粘度也有影響。在一定溫度范圍內(nèi),溫度升高,其溶液粘度下降,這是因?yàn)闇囟壬呦魅趿朔肿渔滈g氫鍵的作用。不過,與聚丙烯酰胺相比,聚乙烯醇溶液在溫度變化時(shí),粘度的變化幅度相對(duì)較小,且在冷卻后,粘度有恢復(fù)的趨勢(shì)。
具體粘度對(duì)比在相同分子量 / 聚合度和濃度下:情況下,聚丙烯酰胺溶液的粘度比聚乙烯醇溶液的粘度更高。這是因?yàn)榫郾0贩肿渔湹睦p繞作用相對(duì)較強(qiáng),而聚乙烯醇分子鏈間主要是氫鍵作用。例如,在相同的中等濃度(如 1% - 3%)下,分子量相近的聚丙烯酰胺和聚乙烯醇,聚丙烯酰胺溶液會(huì)表現(xiàn)出更濃稠的狀態(tài),用粘度計(jì)測(cè)量時(shí),其粘度數(shù)值是聚乙烯醇溶液粘度的數(shù)倍。
在不同條件下的變化趨勢(shì)差異:當(dāng)改變濃度時(shí),聚丙烯酰胺溶液粘度的增加幅度比聚乙烯醇溶液更為陡峭。隨著濃度的升高,聚丙烯酰胺分子鏈迅速相互纏繞,導(dǎo)致粘度急劇上升;而聚乙烯醇溶液粘度的增加相對(duì)較為平緩,主要是隨著羥基之間氫鍵作用的逐漸增強(qiáng)而上升。
在溫度變化方面,聚丙烯酰胺溶液粘度下降的速度比聚乙烯醇溶液更快。如在從 20℃升高到 60℃的過程中,聚丙烯酰胺溶液的粘度會(huì)下降到原來的幾分之一,而聚乙烯醇溶液粘度下降程度相對(duì)較小。