聚丙烯酰胺溶液的粘度主要反映了液體分子之間因流動或相對運動所產(chǎn)生的內(nèi)摩擦阻力。內(nèi)摩擦阻力與聚合物的結(jié)構(gòu)、溶劑的性質(zhì)、溶液的濃度及溫度和壓力等因素有關(guān),它的數(shù)值越大,表明溶液的粘度越大。
1、溫度
溫度是分子無規(guī)則熱運動激烈程度的反映,分子的運動需要克服分子間的相互作用力,而分子間的相互作用,如分子間氫鍵、內(nèi)摩擦、擴散、分子鏈取向、纏結(jié)等,直接影響粘度的大小,故高聚物溶液的粘度會隨溫度發(fā)生變化。溫度改變對高聚物溶液的粘度影響是顯著的。
聚丙烯酰胺溶液的粘度隨溫度的升高而降低,其原因是高分子溶液的分散粒子彼此糾纏形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的聚合體,溫度越高時,網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)越容易破壞,故其粘度下降。
2、水解時間
聚丙烯酰胺溶液粘度隨水解時間的延長而改變,水解時間短,粘度越小,這可能是由于高聚物還來不及形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)所致;水解時間過長,粘度下降,這是聚丙烯酰胺在溶液中結(jié)構(gòu)發(fā)生松散所致。
部分水解聚丙烯酰胺溶于水后離解成帶負電荷的大分子,分子間靜電排斥作用以及同一分子上不同鏈節(jié)之間的陰離子排斥力導(dǎo)致分子在溶液中伸展并能使分子之間相互纏繞,這就是部分水解聚丙烯酰胺能使其溶液粘度明顯增加的原因。
3、礦化物
聚丙烯酰胺分子鏈中陽離子基團相對于陰離子基團數(shù)目較多,靜電荷較多,極性較大,而H2O是極性分子,根據(jù)相似相溶原理,聚合物水溶性較好,特性黏度較大;
隨著礦物質(zhì)含量的增加,正的靜電荷部分被陰離子包圍形成離子氛,從而與周圍正的靜電荷結(jié)合,聚合物溶液極性減小,黏度減??;
礦物質(zhì)濃度繼續(xù)增加,正、負離子基團形成分子內(nèi)或分子間氫鍵的締合作用(導(dǎo)致聚合物在水中的溶解性下降),同時加入的鹽離子通過屏蔽正、負電荷,拆散正、負電荷間締合而使已形成的鹽鍵受到破壞(導(dǎo)致聚合物在水中的溶解性增加),這兩種作用相互競爭,使得聚合物溶液在較高的鹽濃度(>0.06mol/L)下,粘度保持較小。
4、分子量
聚丙烯酰胺溶液的粘度隨高聚物分子量的增加而增加,這是由于高分子溶液的粘度由分子運動時分子間的相互作用產(chǎn)生。當(dāng)聚合物相對分子質(zhì)量約為106時,高分子線團開始相互滲透,足以影響對光的散射。含量稍高時,機械纏結(jié)足以影響粘度。含量較低時,聚合物溶液可視為網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),鏈間機械纏結(jié)和氫鍵共同形成網(wǎng)的節(jié)點。含量較高時,溶液含有許多鏈-鏈接觸點,使高聚物溶液呈凝膠狀。因此,高聚物相對分子質(zhì)量越大,分子間越易形成鏈纏結(jié),溶液的粘度越大。
5、儲存周期長短
如果聚丙烯酰胺儲存的時間周期較長,那么很容易產(chǎn)生降解,粘度也會隨著下降,通常聚丙烯酰胺產(chǎn)品儲存在陰涼通風(fēng)的環(huán)境中,如果保存得當(dāng),未溶解使用的聚丙烯酰胺干粉保質(zhì)期一般是兩年,也就是24個月左右。
6、添加劑
添加劑是指過硫化鐵等物質(zhì),它能夠促進聚丙烯酰胺的進一步反應(yīng),加速化學(xué)反應(yīng)速度平衡,進而加大反應(yīng)平衡,使得粘度增加。
7、攪拌轉(zhuǎn)速
聚丙烯酰胺使用時候需要先制備成水溶液,制備水溶液時需要進行溶藥攪拌,攪拌加速了藥劑與溶液的接觸面積,進而加大了彼此之間的化學(xué)反應(yīng)速率,不過并不是攪拌轉(zhuǎn)速越快越好,如果轉(zhuǎn)速過高,聚丙烯酰胺分子鏈會受到剪切力而斷掉部分,從而使產(chǎn)品容易失效或使用效果不理想,如果轉(zhuǎn)速超過60圈/分,那么粘度也會下降。
總的來說,在使用聚丙烯酰胺時,要注意好溶液的粘度,防止粘度下降,影響產(chǎn)品的正常使用。