Растворы с контролируемыми вязкоупругими свойствами на основе олеата калия и модифицированного полиакриламида

• Автор: Молчанов, Вячеслав Сергеевич
• Шифр специальности: 02.00.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 140 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
СОДЕРЖАНИЕ.

СПИСОК СОКРАЩЕНИИ.

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА I. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ.

1.1. Вязкоупругие растворы ПАВ

1.1.1. Самоорганизация АВ.

1.1.2. Влияние соли

1.1.3. Модель Кейтса для вязкоупругого раствора ПАВ

1.1.4. Простая модель Максвелла для вязкоупругой жидкости

1.1.5. Влияние концентрации ПАВ

1.1.6. Влияние температуры.
1.1.7. Влияние добавления углеводородов
1.1.8. Особенности растворов анионных ПАВ
1.1.9. Описание сетки зацеплений и процессов релаксации
1.1 Определение формы и размеров мицелл методом МУ
1.2. Влияние полимера на вязкоупругие растворы ПАВ
1.2.1. Ассоциирующие полимеры
1.2.2. Взаимодействие полимера и вязкоупругого раствора ПАВ
1.2.3. Применение вязкоупругих растворов.
ГЛАВА И. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
ПЛ. Объекты исследования
И.2.Методы исследования.
П.2.. Реологический метод исследования.
а Оборудование
б Методика измерения
в Приготовление образцов
II.2.2. Малоугловое рассеиние нейтронов.
а Оборудование
б Методика измерения
в Приготовление образцов
ГЛАВА 1. РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
III.1. Вязкоупругие растворы олсата калия.
т.1.1. Влияние низкомолекулярной соли
1.1.2. Влияние концентрации олеата калия.
III. 1.2.1 Вязкость растворов
III. 1.2.2 Концентрационная зависимость вязкости.
III. 1.2.3 Частотные зависимости модуля накоплений и модуля потерь
III. 1.2.4 Время релаксации и модуль упругости.
II. 1.2.5 Время жизни и времярептации.
III. 1.2.6 Поперечный размер мицелл
III. 1.2.7. Контурная длина неразрывных цепей
III. 1.2.8. Персистентная длина мицелл.
III. 1.2.9. Контурная длина живущих цепей
III. 1.3. Влияние температуры
III. 1.3.1 Реологические свойства
III.1.3.2. Время рептации, время жизни.
III. 1.3.3. Контурная длина
1.1.4. Восприимчивость к углеводородам.
III. 1.4.1. Вязкость растворов.
III. 1.4.2. Изменение формы мицелл
III.2. Вязкоупругие свойства системы олеат калияассоциирующий
полимер
I1I.2.1. Влияние концентрации олеата калия
III. 2.1.1 Вязкость растворов.
1.2.1.2. Модуль накоплений и модуль потерь
III. 2.1.3. Релаксационные процессы.
1.2.1.4. Форма мицелл.
Ш.2.2. Влияние температуры
1.2.3. Восприимчивость к углеводородам
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


С одной стороны, образование мицелл выгодно, поскольку уменьшается контакт гидрофобных групп с водой. С другой стороны, агрегации препятствует электростатическое отталкивание между одноименно заряженными гидрофильными группами на поверхности мицеллы. В результате оболочка мицелл становится неплотной, и часть воды проникает в ядро мицеллы, что невыгодно. Рис. Структура амфифильных молекул ПАВ а и их адсорбция на мсжфазной границе б. Рис. Сферическая а, цилиндрическая б мицеллы и сферическая везикула в ПАВ в воде. Поскольку молекулы ПАВ амфифильные, то в водном растворе необходимо учитывать вклад в свободную энергию как гидрофобной, так и гидрофильной части молекулы. Гидрофобные взаимодействия тесно связаны со структурой воды как растворителя . При внесении гидрофобного вещества в водную среду термодинамические параметры изменяются следующим образом Д80, АНсО и ДР0. Это означает, что с точки зрения энтальпии растворение гидрофобного вещества выгодно ДН0, а с точки зрения энтропии невыгодно Д80. При этом проигрыш в энтропии не компенсируется выигрышем в энтальпии ГД5ЛЯ. ДГ0, т. Помещение чисто гидрофобного вещества в воду
приводит к фазовому расслоению. Следует отмстить, что энергия гидрофобных взаимодействий невелика порядка нескольких кДжмоль . В то же время рас творение гидрофильных веществ в воде является термодинамически выгодным ДР0. Поэтому гидрофильные группы ПАВ препятствуют фазовому расслоению в водном растворе. В итоге взаимодействие гидрофильной и гидрофобной частей ПАВ с молекулами воды приводит к образованию мицеллярных агрегатов, в которых на границе с водой располагаются гидрофильные группы, стабилизирующие систему ,. Для описания самоорганизации ПАВ в растворах вводят следующие величины а эффективная площадь, приходящаяся на одну гидрофильную группу в мицелле, длина гидрофобной группы И V объем гидрофобной группы 7,. ПАВ. Таким образом, для одного ПАВ могут реализоваться разные формы мицелл. Так, например, при добавлении соли в раствор сферических мицелл происходит экранирование электростатического отталкивания между гидрофильными частями мицеллы величина а уменьшается, ПМУ увеличивается. В результате становится выгодной более плотная упаковка молекул, и образуются цилиндрические мицеллы. Таким образом, на форму мицелл могут влиять как условия среды состав растворителя, концентрация соли, среды, так и характеристики самого ПАВ концентрация, химическое строение. В зависимости от этого образуются агрегаты различной формы рис. Особенный интерес вызывают растворы ПАВ, в которых образуются цилиндрические мицеллы рис. Табл. Соотношения геометрических параметров упаковки молекул в мицеллах различных форм 7. Штах максимально возможное агрегационное число для данной геометрии, основанное на ограничении при полностью заполненном ядре, его радиус не может быть больше длины гидрофобной части , у0 объем гидрофобной части. ПАВ в одной мицелле. Зависимость вязкости растворов ионогенных ПАВ от концентрации соли, описанная для многих систем 8,9,,,,,,, имеет характерный вид, представленный на рис. Кривая проходит через максимум. В отсутствие соли вязкость раствора ПАВ низкая. В этих условиях в растворе присутствуют сферические мицеллы. Добавление соли приводит к образованию цилиндрических мицелл, как описано выше см. Увеличение вязкости объясняют ростом длины цилиндрических мицелл. Такие мицеллы помимо центральной цилиндрической части имеют две торцевые полусферические части. По мере увеличения концентрации соли усиливается экранировка отталкивания одноименно заряженных 1рупп на поверхности мицелл, цилиндрическая упаковка молекул ПАВ становится все более выгодной, в результате количество полусферических частей уменьшается, и увеличивается доля цилиндрических центральных частей, т. Максимальная длина линейных цилиндрических мицелл соответствует максимальной вязкости раствора. Рис. Зависимость вязкости 0. М водных растворов цетилтриметиламмоний хлорида от концентрации соли КаЧОз при С . После прохождения через максимум вязкость растворов уменьшается.