一種疏水締合聚合物特性粘數(shù)測定方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種疏水締合聚合物特性粘數(shù)測定方法，包括以下步驟：步驟S10、配制疏水締合聚合物溶液，在疏水締合聚合物溶液中加入環(huán)湖精、氯化鈉溶液，制成待測試樣溶液；步驟S20、在待測試樣溶液內(nèi)加入氯化鈉溶液，再分別測量出待測試樣溶液和混合溶液的質(zhì)量濃度C、增比粘度ηsp、比濃粘度ηsp/C；步驟S30、用excel圖解法來確定特性粘數(shù)[η]；步驟S40、特性粘數(shù)[η]進行檢驗。本發(fā)明的有益效果：利用環(huán)糊精具有疏水空腔的特點，包合疏水基團，屏蔽疏水締合作用，避免締合作用形成的超分子聚集對疏水締合聚合物特性粘數(shù)測定的影響；測量的精度高；環(huán)糊精不具有表面活性，即使過量也不會影響測量準確度。
【專利說明】
一種疏水締合聚合物特性粘數(shù)測定方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本發(fā)明涉及一種疏水締合聚合物特性粘數(shù)測定方法。
【背景技術(shù)】
[0002]疏水締合聚合物是指在傳統(tǒng)的水溶性聚合物的主鏈上引入極少量疏水基團的一類新型水溶性聚合物。由于其疏水基團之間的締合作用能形成動態(tài)物理交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，具有比常規(guī)聚合物更強的增粘能力和剪切稀釋性，在涂料工業(yè)和石油工業(yè)上具有廣泛的應(yīng)用前景。
[0003]疏水締合聚合物分子鏈內(nèi)和鏈間的締合作用強弱，隨聚合物濃度變化而不斷改變。在低濃度下分子內(nèi)締合占據(jù)主導(dǎo)，疏水締合聚合物尺寸收縮;而在高濃度下分子間締合占據(jù)主導(dǎo)，聚集體尺寸隨濃度增加而不斷增大。這給疏水締合聚合物的性能表征，如分子量和特性粘數(shù)([η])的測量等，帶來很大的困難。分子量是評價聚合物性能的重要性能指標之一。實驗室測定聚丙烯酰胺分子量的主要方法有沉降法、滲透壓法、光散射法以及黏度法等。比較常用的方法是用黏度法來測定聚合物的特性粘數(shù)，特性粘數(shù)表示單位質(zhì)量聚合物分子在溶液中所占流體力學(xué)體積的相對大小，它直接影響聚合物的流變性能。對常規(guī)的部分水解聚丙烯酰胺而言，其特性黏數(shù)通常采用國家標準。在國家標準中，以1.00mol/L的氯化鈉溶液為溶劑能夠有效屏蔽部分水解聚丙烯酰胺的聚電解質(zhì)效應(yīng)，測得的數(shù)據(jù)能夠準確反應(yīng)聚合物的特性粘數(shù)[η]。但是對于疏水締合聚合物而言，鹽的加入促進疏水基團之間的締合作用，多個締合聚合物常形成多分子的聚集體，導(dǎo)致測得的數(shù)據(jù)不能準確反映疏水締合聚合物分子所占流體力學(xué)體積。目前，無論是測定疏水締合聚合物的分子量還是其特性粘數(shù)，主要的技術(shù)思路都在于消除疏水基團之間的締合作用，使疏水締合聚合物在溶液中以單鏈形式存在。常用的方法有:(I)采用合適的溶劑或共溶劑，如甲醇、甲酰胺、Ν，Ν’_二甲基甲酰胺、四氫呋喃等；(3)加入表面活性劑屏蔽疏水締合作用。這些方法各有其優(yōu)劣，采用共溶劑的方法能消除疏水基團之間的締合，但也會降低氯化鈉的溶解度。氯化鈉加入量不足可能導(dǎo)致聚合物分子鏈段的的靜電斥力不能被完全屏蔽，造成實驗誤差。而加入表面活性劑的方法的困難在于確定表面活性劑的加量。少量的表面活性劑不能完全屏蔽疏水基團，而過量表面活性劑自身又形成膠束，影響實驗結(jié)果。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種疏水締合聚合物特性粘數(shù)測定方法，該方法具有以下特點:D-吡喃葡萄糖基以α-1，4_葡萄糖苷鍵連接而成的環(huán)糊精，具有疏水內(nèi)腔和親水外壁，能包合疏水基團，抑制疏水基團之間的相互締合作用。且環(huán)糊精自身不具有表面活性，不會在溶液中形成膠束。因此，環(huán)糊精能夠消除疏水基團的締合作用，即使過量也不會影響實驗結(jié)果。測得的疏水締合聚合物特性粘數(shù)具有較高的測定精度，能反映疏水締合聚合物單鏈特性。
[0005]本發(fā)明解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:一種疏水締合聚合物特性粘數(shù)測定方法，包括以下步驟:
[0006]步驟S10、配制疏水締合聚合物溶液，在疏水締合聚合物溶液中加入環(huán)湖精、氯化鈉溶液，制成待測試樣溶液；
[0007]步驟S20、在疏水締合聚合物的待測試樣溶液內(nèi)加入氯化鈉溶液，再分別測量出疏水締合聚合物的待測試樣溶液和混合溶液的質(zhì)量濃度C、增比粘度nsp、比濃粘度nsp/c;
[0008]步驟S30、用excel圖解法來確定特性粘數(shù)[η];
[0009 ]步驟S40、特性粘數(shù)[η ]進行檢驗。
[0010]進一步的是，所述步驟SlO的具體步驟為:
[0011 ]步驟SlOl、配置疏水締合聚合物試樣的固含量S1;
[0012]步驟S102、在疏水締合聚合物式樣中加入蒸餾水配置成疏水締合聚合物溶液；
[0013]步驟S103、加入環(huán)糊精配置成環(huán)糊精/疏水締合聚合物溶液；
[0014]步驟S104、將環(huán)糊精/疏水締合聚合物溶液與氯化鈉溶液放置于10mL容量瓶中，并用蒸餾水稀釋至刻度，配置成待測試樣溶液；
[0015]步驟S105、將待測試樣溶液用玻璃芯漏斗過濾。
[0016]進一步的是，所述步驟S102具體為:用蒸餾水配置質(zhì)量分數(shù)為0.2%的疏水締合聚合物溶液，低速攪拌2小時至疏水締合聚合物試樣完全溶解后放置24小時。
[0017]進一步的是，所述步驟S103具體為:稱取環(huán)糊精試樣固含量S2，將其加入步驟S102中配置好的疏水締合聚合物溶液中，完全溶解后放置2小時。
[0018]進一步的是，所述步驟S104的步驟具體為:用移液管準確稱取50mL環(huán)糊精/疏水締合聚合物溶液和50mL濃度為2.0OmoI/L的氯化鈉溶液放置于10mL容量瓶中，放在30±0.050C水浴中，恒溫后，用蒸餾水稀釋至刻度，最后搖勻。
[0019]進一步的是，所述步驟S20的具體步驟為:
[0020]步驟S201、在毛細管粘度計內(nèi)加入1mL的待測試樣溶液，并測定待測試樣溶液的流經(jīng)時間ti，其中該待測試樣溶液的質(zhì)量濃度為Co ；
[0021]步驟S202、在毛細管粘度計內(nèi)加入5mL濃度為1.0Omo VL的氯化鈉溶液，氯化鈉溶液與步驟S201中的1mL待測試樣溶液混合均勻，再測定混合溶液的流經(jīng)時間t2，其中此時混合溶液的濃度為2/3Co;
[0022]步驟S203、再在毛細管粘度計內(nèi)逐次加入5、10、101^濃度為1.0011101/1的氯化鈉溶液，并分別測得流經(jīng)時間t3、t4、t5，其中混合溶液的濃度分別為l/2Co、l/3Co、l/4Co ；
[0023]步驟S204、將上述毛細管粘度計洗凈干燥，再加入1mL濃度為l.0Omol/L的氯化鈉溶液，恒溫10分鐘后測定流經(jīng)時間to;
[0024]步驟5205、通過下列公式分別計算出濃度為0)、1/20)、1/30)、1/40)混合溶液的增比粘度rIsp: rIsp= (t—to)/1
[0025]式中:Hsp增比粘度；
[0026]t一一溶液的流經(jīng)時間，s ;
[0027]to--l.0Omol/L的氯化鈉溶液的流經(jīng)時間，s;
[0028]步驟S206、最后分別計算出溶液的比濃粘度qsP/C。
[0029]進一步的是，所述氯化鈉溶液的制備過程為:在恒溫水浴中固定一個具塞錐形瓶，在其中加入干燥的玻璃砂芯漏斗過濾的濃度為1.0Omo 1/L的氯化鈉溶液，恒溫30分鐘。
[0030]進一步的是，所述毛細管粘度計為烏氏粘度計。
[0031 ]進一步的是，所述步驟S30的具體步驟為:以質(zhì)量濃度C為橫坐標，比濃粘度nsp/c為縱坐標做散點圖，線性回歸厚度直線外推至縱坐標，縱坐標上的截距，即為特性粘數(shù)[η]。
[0032]進一步的是，所述步驟S40的具體步驟為:用excel中的擬合工具，對qsp/C?C散點圖進行線性擬合，考察確定系數(shù)R2是否滿足R2>0.98;若滿足說明，疏水締合作用完全被屏蔽，則停止操作;反之，疏水締合作用還未完全被屏蔽，測得的特性粘數(shù)誤差較大，應(yīng)提高步驟S103中環(huán)糊精的用量，重復(fù)操作，直到滿足R2 >0.98時。其中確定系數(shù)R2是度量擬合優(yōu)度的統(tǒng)計量，擬合優(yōu)度是指回歸直線對觀測值的擬合程度。R2的取值范圍為在O到I之間，R2的取值越接近I，說明回歸直線對觀測值的擬合程度越好，反之則越差。
[0033]本發(fā)明的有益效果:利用環(huán)糊精具有疏水空腔的特點，包合疏水基團，屏蔽疏水締合作用，避免締合作用形成的超分子聚集對疏水締合聚合物特性粘數(shù)測定的影響；測量的精度高，能準確反映，疏水締合聚合物的單分子特性;環(huán)糊精不具有表面活性，即使過量也不會影響特性粘數(shù)測量準確度，可以加入過量環(huán)糊精的方法保證疏水基團被完全包合，而不用精確環(huán)糊精的加量，是一種適用于疏水締合聚合物的特性粘度測定新方法。
【附圖說明】
[0034]圖1為本發(fā)明實施例1中聚合物AP-P4特征粘數(shù)測定曲線；
[0035]圖2為本發(fā)明實施例2中聚合物AP-P4特征粘數(shù)測定曲線；
[0036]圖3為本發(fā)明實施例3中聚合物3630S特征粘數(shù)測定曲線。
【具體實施方式】
[0037]下面結(jié)合附圖和實施例對發(fā)明做進一步詳細的說明。
[0038]實施例中采用的一種疏水締合聚合物特性粘數(shù)測定方法，包括以下步驟:
[0039](I)、配置疏水締合聚合物試樣的固含量&;
[0040](2)、用蒸餾水配置質(zhì)量分數(shù)為0.2%的疏水締合聚合物溶液，低速攪拌2小時至疏水締合聚合物試樣完全溶解后放置24小時；
[0041](3)、稱取環(huán)糊精試樣固含量S2，將其加入步驟S102中配置好的疏水締合聚合物溶液中，完全溶解后放置2小時，形成環(huán)糊精/疏水締合聚合物溶液；
[0042](4)、用移液管準確稱取50mL環(huán)糊精/疏水締合聚合物溶液和50mL濃度為2.0Omol/L的氯化鈉溶液放置于10mL容量瓶中，放在30°C水浴中，恒溫后，用蒸餾水稀釋至刻度，最后搖勻，配制成待測試樣溶液；
[0043](5)、將待測試樣溶液用玻璃芯漏斗過濾；
[0044](6)、在烏氏粘度計內(nèi)加入1mL的待測試樣溶液，并測定待測試樣溶液的流經(jīng)時間ti，其中該待測試樣溶液的質(zhì)量濃度為Co ；
[0045](7)在恒溫水浴中固定一個具塞錐形瓶，在其中加入干燥的玻璃砂芯漏斗過濾的濃度為1.0Omol/L的氯化鈉溶液，恒溫30分鐘；
[0046](8)、在烏氏粘度計內(nèi)加入5mL( 7)中濃度為1.0Omo 1/L的氯化鈉溶液，氯化鈉溶液與(6)中的I OmL待測試樣溶液混合均勻，再測定混合溶液的流經(jīng)時間t2，其中此時混合溶液的濃度為2/3Co;
[0047](9)、再在烏氏粘度計內(nèi)逐次加入5、10、10mL濃度為l.0Omol/L的氯化鈉溶液，并分別測得流經(jīng)時間t3、t4、t5，其中混合溶液的濃度分別為I /2C0、I /3Co、I/4Co ；
[0048](10)、將上述烏氏粘度計洗凈干燥，再加入1mL濃度為l.0Omol/L的氯化鈉溶液，恒溫10分鐘后測定流經(jīng)時間to;
[0049](11)、通過下列公式分別計算出濃度為CQ、1/2CQ、1/3C()、1/4C()混合溶液的增比粘度rIsp: rIsp = (t—to)/1
[0050]式中:Hsp 增比粘度；
[0051 ] t一一溶液的流經(jīng)時間，s ;
[°°52] to--l.0Omol/L的氯化鈉溶液的流經(jīng)時間，s;
[0053 ] (12 )、最后分別計算出溶液的比濃粘度nsp/c;
[0054](13)、以質(zhì)量濃度C為橫坐標，比濃粘度nsp/c為縱坐標做散點圖，線性回歸厚度直線外推至縱坐標，縱坐標上的截距，即為特性粘數(shù)[η];
[0055](14)、用excel中的擬合工具，對ruP/C?C散點圖進行線性擬合，并得到確定系數(shù)R2；
[0056](15)考察確定系數(shù)R2是否滿足R2>0.98;如果滿足說明，疏水締合作用完全被屏蔽，測定得到的特性粘數(shù)較為準確，停止操作;反之，疏水締合作用還未完全被屏蔽，測得的特性粘數(shù)誤差較大，應(yīng)提高(3)中環(huán)糊精的用量，重復(fù)操作步驟(4)至(14)，直到滿足R2>
0.98時，停止操作并得到最后的特性粘數(shù)[ri]，這樣所得到的特性粘數(shù)[ri]才較為準確。
[0057]實施例1:
[0058]配置聚合物AP-P4溶液并稀釋，稀釋成含有1.0011101/1氯化鈉的100011^/1和75011^/L的聚合物溶液。設(shè)定溫度為30°C，通過烏氏粘度計測定測定不同初始濃度的聚合物溶液的流經(jīng)時間，計算nsp，然后以質(zhì)量濃度C為橫坐標，比濃粘度ruP/C為縱坐標繪制ruP/C?C散點圖。不同初始濃度的AP-P4聚合物溶液在不加入環(huán)糊精的條件下，擬合的圖像線性關(guān)系很差，而且不同初始濃度的AP-P4聚合物溶液即使相同濃度下測得的ruP/C也不相同，這說明疏水締合聚合物中的締合作用導(dǎo)致常規(guī)方式測得的特性粘數(shù)不準確，不能正確反映疏水締合聚合物的單鏈特性。詳見附圖1。
[0059]實施例2:
[0060]配置聚合物AP-P4溶液并稀釋，稀釋成含有1.00mol/L氯化鈉的1000mg/L的AP-P4溶液，并加入50倍疏水基團摩爾含量的環(huán)糊精，攪拌均勻。設(shè)定溫度為30°C，通過烏氏粘度計測定測定不同初始濃度的聚合物溶液的流經(jīng)時間，計算nsp，然后以質(zhì)量濃度c為橫坐標，比濃粘度nsp/c為縱坐標繪制nsp/c?c散點圖。AP-P4聚合物溶液在加入50倍疏水基團摩爾含量的環(huán)糊精的條件下，線性擬合得到確定系數(shù)R2>0.98。說明疏水締合被加入的環(huán)糊精完全抑制，得到的特性粘數(shù)[η]準確，詳見附圖2。
[0061 ] 實施例3:
[0062] 配置聚合物3630S溶液并稀釋，稀釋成三份，每份都為l.0Omol/L氯化鈉的100mg/L的3630S溶液，其中兩份分別加入30和40倍疏水基團摩爾含量的環(huán)糊精，攪拌均勻，另一份不加入環(huán)糊精。設(shè)定溫度為30°C，通過烏氏粘度計測定測定不同初始濃度的聚合物溶液的流經(jīng)時間，計算nsP，然后以質(zhì)量濃度C為橫坐標，比濃粘度ruP/C為縱坐標繪制ruP/C?C散點圖。不同環(huán)糊精加入計算得到的特性粘數(shù)[η]，沒有明顯的變化，說明過量環(huán)糊精的加入對不含疏水基團的聚丙烯酰胺溶液的特性粘數(shù)沒有影響，環(huán)糊精對疏水締合聚合物的特性粘數(shù)的影響僅來源于其對疏水基團的包合作用，詳見附圖3。
【主權(quán)項】
1.一種疏水締合聚合物特性粘數(shù)測定方法，其特征在于，包括以下步驟: 步驟SlO、配制疏水締合聚合物溶液，在疏水締合聚合物溶液中加入環(huán)湖精、氯化鈉溶液，制成待測試樣溶液； 步驟S20、在疏水締合聚合物的待測試樣溶液內(nèi)加入氯化鈉溶液，再分別測量出疏水締合聚合物的待測試樣溶液和混合溶液的質(zhì)量濃度C、增比粘度nsP、比濃粘度nsP/c; 步驟S30、用excel圖解法來確定特性粘數(shù)[η]; 步驟S40、對計算特性粘數(shù)[Tl]進行檢驗。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種疏水締合聚合物特性粘數(shù)測定方法，其特征在于，所述步驟SI O的具體步驟為: 步驟SlOl、配制疏水締合聚合物試樣的固含量S1; 步驟S102、在疏水締合聚合物式樣中加入蒸餾水配制成疏水締合聚合物溶液； 步驟S103、加入環(huán)糊精配制成環(huán)糊精/疏水締合聚合物溶液； 步驟S104、將環(huán)糊精/疏水締合聚合物溶液與氯化鈉溶液放置于10mL容量瓶中，并用蒸餾水稀釋至刻度，配制成待測試樣溶液； 步驟S105、將待測試樣溶液用玻璃芯漏斗過濾。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種疏水締合聚合物特性粘數(shù)測定方法，其特征在于，所述步驟S102具體為:用蒸餾水配制質(zhì)量分數(shù)為0.2%的疏水締合聚合物溶液，低速攪拌2小時至疏水締合聚合物試樣完全溶解后放置24小時。4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種疏水締合聚合物特性粘數(shù)測定方法，其特征在于，所述步驟S103具體為:稱取環(huán)糊精試樣固含量S2，將其加入步驟S102中配制好的疏水締合聚合物溶液中，完全溶解后放置2小時。5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種疏水締合聚合物特性粘數(shù)測定方法，其特征在于，所述步驟S104的步驟具體為:用移液管準確稱取50mL環(huán)糊精/疏水締合聚合物溶液和50mL濃度為2.0Omol/L的氯化鈉溶液放置于10mL容量瓶中，放在30±0.05°C水浴中，恒溫后，用蒸餾水稀釋至刻度，最后搖勻。6.根據(jù)權(quán)利要求2至5任一項權(quán)利要求所述的一種疏水締合聚合物特性粘數(shù)測定方法，其特征在于，所述步驟S20的具體步驟為: 步驟S201、在毛細管粘度計內(nèi)加入1mL的待測試樣溶液，并測定待測試樣溶液的流經(jīng)時間ti，其中該待測試樣溶液的質(zhì)量濃度為Co ； 步驟S202、在毛細管粘度計內(nèi)加入5mL濃度為1.0Omol/L的氯化鈉溶液，氯化鈉溶液與步驟S201中的1mL待測試樣溶液混合均勻，再測定混合溶液的流經(jīng)時間t2，其中此時混合溶液的濃度為2/3Co; 步驟S203、再在毛細管粘度計內(nèi)逐次加入5、10、1mL濃度為1.0Omo VL的氯化鈉溶液，并分別測得流經(jīng)時間t3、t4、t5，其中混合溶液的濃度分別為l/2Co、l/3Co、l/4Co ； 步驟S204、將上述毛細管粘度計洗凈干燥，再加入1mL濃度為1.0Omol/L的氯化鈉溶液，恒溫10分鐘后測定流經(jīng)時間to; 步驟S205、通過下列公式分別計算出濃度為Co、1/20)、1/30)、1/4C0混合溶液的增比粘度Hsp: Hsp — (t—to) /t 式中:risp 增比粘度； t一一溶液的流經(jīng)時間，s; to--1.0Omol/L的氯化鈉溶液的流經(jīng)時間，S ； 步驟S206、最后分別計算出溶液的比濃粘度nsP/c。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種疏水締合聚合物特性粘數(shù)測定方法，其特征在于，所述氯化鈉溶液的制備過程為:在恒溫水浴中固定一個具塞錐形瓶，在其中加入干燥的玻璃砂芯漏斗過濾的濃度為1.0Omo 1/L的氯化鈉溶液，恒溫30分鐘。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種疏水締合聚合物特性粘數(shù)測定方法，其特征在于，所述毛細管粘度計為烏氏粘度計。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種疏水締合聚合物特性粘數(shù)測定方法，其特征在于，所述步驟S30的具體步驟為:以質(zhì)量濃度C為橫坐標，比濃粘度ruP/C為縱坐標做散點圖，線性回歸厚度直線外推至縱坐標，縱坐標上的截距，即為特性粘數(shù)[η]。10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的一種疏水締合聚合物特性粘數(shù)測定方法，其特征在于，所述步驟S40的具體步驟為:用excel中的擬合工具，對ruP/C?C散點圖進行線性擬合，考察確定系數(shù)R2是否滿足R2>0.98;若滿足說明，疏水締合作用完全被屏蔽，則停止操作;反之，疏水締合作用還未完全被屏蔽，測得的特性粘數(shù)誤差較大，應(yīng)提高環(huán)糊精的用量，重復(fù)操作，直到滿足R2>0.98時。
【文檔編號】G01N11/06GK105954147SQ201610389979
【公開日】2016年9月21日
【申請日】2016年6月2日
【發(fā)明人】舒政, 李璽, 葉仲斌, 羅平亞, 施雷庭, 印風軍, 徐金騰, 楊梅
【申請人】西南石油大學(xué)