[发明专利]多分散聚丙烯酰胺水溶液黏弹性质的流变学实验表征方法

说明书

本发明公开多分散聚丙烯酰胺水溶液黏弹性质的流变学实验表征方法，具体步骤为：步骤一：ARES‑G2对多分散聚丙烯酰胺水溶液进行应变扫描实验，绘制模量‑应变关系的曲线；步骤二：选择位于线性黏弹区域的应变值，再进行频率扫描实验，得到的多分散聚丙烯酰胺水溶液线性黏弹性质曲线；步骤三：采用多模MaxWell模型去拟合线性黏弹性质曲线实验结果，得到多分散聚丙烯酰胺水溶液的松弛时间谱；步骤四：对多分散聚丙烯酰胺水溶液进行稳态剪切实验，绘制剪切流动曲线。本发明的有益效果为：有助于分析多分散聚丙烯酰胺水溶液的线性和非线性流变特性，对研究多分散聚丙烯酰胺水溶液复杂黏弹性质的精确表征提供了系统表述。

技术领域

本发明属于多分散聚丙烯酰胺水溶液流变性质测试方法领域，特别是多分散聚丙烯酰胺水溶液黏弹性质的流变学实验表征方法。

背景技术

在日常工程应用中使用的聚丙烯酰胺水溶液都是多分散性的，只是分子量分布宽窄的不同。而多分散聚丙烯酰胺水溶液在工程应用中是非常典型的黏弹性物质，它的线性黏弹性质和非线性黏弹性质的系统表征对研究其工程应用性能具有关键的指导作用。但是，很多的研究工作只是聚焦于线性黏弹性质，对非线性黏弹性质的研究比较少，两者结合在一起研究的更少。高分子的线性黏弹性质能够对研究非线性特性提供指导作用，前者为高分子热力学相互作用占主导的结果，后者为动力学相互作用占主导的结果，因此不能把聚丙烯酰胺水溶液的线性黏弹和非线性黏弹性质区分开来。本发明基于应变扫描实验、频率扫描实验和稳态剪切实验这三种实验设计，提出了多分散聚丙烯酰胺水溶液黏弹性质的流变学实验表征方法。该方法有助于分析多分散聚丙烯酰胺水溶液的线性和非线性流变特性，对研究多分散聚丙烯酰胺水溶液复杂黏弹性质的精确表征提供了系统表述，并为建立多分散聚丙烯酰胺水溶液本构模型奠定了实验基础。

发明内容

本发明的目的在于将线性黏弹性质和非线性黏弹性质的多分散聚丙烯酰胺水溶液进行系统地实验表征，进而提供多分散聚丙烯酰胺水溶液黏弹性质的流变学实验表征方法。

为了实现以上目的，本发明所采用的技术方案是：

多分散聚丙烯酰胺水溶液黏弹性质的流变学实验表征方法，具体步骤为：

步骤一：利用应变控制型的高级剪切流变仪ARES-G2对多分散聚丙烯酰胺水溶液进行应变扫描实验，以应变为横坐标、储能模量和损耗模量为纵坐标绘制模量-应变关系曲线，从而确定聚丙烯酰胺水溶液线性黏弹区和非线性黏弹区的应变范围；

步骤二：在步骤一中的模量-应变关系曲线上选择位于线性黏弹区域的应变值，应变值的大小需要在ARES-G2的扭矩灵敏度范围之内，随后进行频率扫描实验，以频率为横坐标、储能模量和损耗模量为纵坐标绘制模量-频率关系曲线，得到多分散聚丙烯酰胺水溶液线性黏弹性质曲线；

步骤三：采用多模MaxWell模型去拟合步骤二中得到的线性黏弹性质曲线实验结果，得到多分散聚丙烯酰胺水溶液的松弛时间谱，这对分析聚丙烯酰胺水溶液的松弛特性有很好的指导作用；

步骤四：对多分散聚丙烯酰胺水溶液进行稳态剪切实验，以剪切速率为坐标，稳态应力和稳态黏度为纵坐标绘制剪切流动曲线，深入去分析多分散聚丙烯酰胺水溶液的非线性黏弹性质。

优选地，步骤一、步骤二和步骤四中，多分散聚丙烯酰胺水溶液是由重均分子量18×106g/mol，多分散指数约为34.4，目录为18522-100的聚丙烯酰胺颗粒和去离子水配置形成的，其浓度为836μg/ml；

优选地，步骤一、步骤二、步骤四中的应变扫描实验、频率扫描实验和稳态剪切实验的实验温度为25℃；选用的实验夹具为锥角为0.4rad、厚度为50mm的不锈钢锥板和不锈钢平板；两夹具间的间隙为0.1mm。

优选地，步骤一中，应变扫描实验选取的频率为1Hz。

优选地，步骤二中，频率扫描实验选取的应变为1％。