2結(jié)果與討論
2.1海藻酸鈉和黃原膠糊料的靜態(tài)粘度性能
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從圖1可以看出,與海藻酸鈉相比,黃原膠在低用量、低剪切速率下就具有較高的表觀粘度,剪切變稀特征較為顯著,特別是1%(對(duì)漿料質(zhì)量)時(shí),海藻酸鈉近乎牛頓流體,黃原膠則具有假塑型流體剪切變稀的顯著特點(diǎn).此差異與2種糊料不同的分子結(jié)構(gòu)有關(guān).海藻酸鈉是一種無規(guī)嵌段共聚物,相對(duì)分子質(zhì)量在32000~200000,結(jié)構(gòu)單元分子質(zhì)量理論值為198.11[5-7],屬于非化學(xué)交聯(lián)型結(jié)構(gòu).而黃原膠是一種“五糖重復(fù)單元”的結(jié)構(gòu)聚合體,含有三級(jí)結(jié)構(gòu),其平均分子質(zhì)量在2 x 106-5x107[8],分子鏈本身硬直,分子間作用力強(qiáng).在溶液中,黃原膠通過分子內(nèi)和分子間的非共價(jià)健以及分子鏈間纏結(jié)形成聚集態(tài)結(jié)構(gòu),具有高度纏繞的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),加上硬直的分子鏈,使其在低用量、低剪切速率下具有較高的粘度.與黃原膠相比,在水溶液中,海藻酸鈉分子纏結(jié)形成的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)較少,結(jié)構(gòu)粘度顯著小于黃原膠,因此用量為l%的海藻酸鈉糊料接近牛頓流體的特征.
另外,隨著印花糊料用量的增加,其表觀粘度逐漸增大,剪切變稀特性也越來越顯著.因?yàn)楹嫌昧吭黾樱淙苣z體系中含有較多的親水性基團(tuán),分子間易于通過氫鍵和范德華力相互纏結(jié)成規(guī)整的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),包裹較多的自由水分,使糊料溶液的結(jié)構(gòu)粘度變大,所以用量較高糊料的較大,且假塑性也較顯著.
圖1不同用量印花糊料的表觀粘度一剪切速率曲線
2.2海藻酸鈉和黃原膠糊料的動(dòng)態(tài)粘彈性能
試驗(yàn)測(cè)定儲(chǔ)能模量G’、損耗模量G"、損耗角艿和復(fù)合粘度隨剪切應(yīng)力變化而變化的情況,從而反映出海藻酸鈉和黃原膠糊料的粘彈性能.儲(chǔ)能模量G’是指糊料體系在交變應(yīng)力作用下一個(gè)周期內(nèi)儲(chǔ)存能量的能力,通常代表糊料的彈性[9],其值越大,糊料的彈性越大.損耗模量G"則是指糊料體系在一個(gè)變化周期內(nèi)所消耗能量的能力,通常代表糊料的粘性,其值越小,糊料的粘性流動(dòng)越好㈣,可用來判斷糊料是處于類液狀態(tài)還是類固狀態(tài).當(dāng)糊料處于類液狀態(tài)時(shí),其儲(chǔ)能模量G’遠(yuǎn)小于損耗模量G";當(dāng)糊料處在類固狀態(tài)時(shí),其儲(chǔ)能模量G’遠(yuǎn)大于損耗模量
G"tan表征糊料粘彈性能的相對(duì)大小.[l1]
<45°時(shí)。G’> G",糊料的彈性大于粘性,表現(xiàn)出較顯著的類固態(tài)特征;
>45°時(shí),G"> G’,糊料的粘性大于彈性,表現(xiàn)出較顯著的類液態(tài)特征;
=45°時(shí),G"= G’,糊料彈性與粘性的比例成分相等,為類固態(tài)和類液態(tài)的臨界轉(zhuǎn)變狀態(tài).復(fù)合粘度卵與頻率、儲(chǔ)能模量及損耗模量有很大的相互關(guān)系[12],是儲(chǔ)能粘度η" (表示彈性貢獻(xiàn))和動(dòng)態(tài)粘度η’(表示粘度貢獻(xiàn))綜合作用的結(jié)果.
2.2.1模量、損耗角與剪切應(yīng)力的關(guān)系
從圖2(a)可知,隨剪切應(yīng)力的增加,海藻酸鈉的儲(chǔ)能模量G"始終大于損耗模量C,損耗角
大于45°,說明在剪切應(yīng)力作用下,海藻酸鈉的粘性始終大于彈性,主要表現(xiàn)出粘性行為.剪切應(yīng)力在0~20Pa內(nèi),隨著剪切應(yīng)力的增加,海藻酸鈉的G’、G"、
基本不變,經(jīng)歷一個(gè)平臺(tái)區(qū),此即為海藻酸鈉的線性粘彈區(qū)域,因?yàn)樵诩羟袘?yīng)力作用下,海藻酸鈉分子鏈會(huì)沿著剪切應(yīng)力方向取向而自動(dòng)解纏,同時(shí)因分子間氫鍵和范德華力作用相互纏結(jié),剪切應(yīng)力在一定范圍內(nèi)還不足以完全破壞海藻酸鈉溶膠體系的結(jié)構(gòu),其分子鏈解纏和纏結(jié)速率基本相等,所以海藻酸鈉的G’、G"、
基本不變.剪切應(yīng)力在20100Pa內(nèi),隨著剪切應(yīng)力的增加,海藻酸鈉的G’、G"緩緩下降,說明此范圍內(nèi)海藻酸鈉的彈性和粘性都略有下降;而
緩緩上升,說明此范圍內(nèi)海藻酸鈉的粘性比例成分稍有增加;但是G’、G"、6的變化幅度都不大,說明在較高的剪切應(yīng)力作用下海藻酸鈉的粘彈性能仍然比較穩(wěn)定.隨著剪切應(yīng)力繼續(xù)增大,海藻酸鈉分子鏈沿著剪切應(yīng)力方向取向的程度加大,解纏速率大于纏結(jié)速率,體系網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)被破壞,從而海藻酸鈉的彈性和粘性都略有下降.
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