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十六烷基三甲基氯化铵胶束流变和减阻性能研究

谢晓玲  
【摘要】:本文研究了十六烷基三甲基氯化铵(CTAC)与水杨酸钠(NaSal)、反式肉桂酸钠(trans-CANa,简称CA)、反式邻氯肉桂酸钠(trans-Ortho-ClCANa,简称OClCA)等反离子形成胶束的过程,着重考察胶束体系的流变性质和减阻性能,获得以下主要结论: 1)在一定的浓度配比下获得CTAC/NaSal粘弹性胶束体系,当CTAC与NaSal的摩尔浓度比在0.6左右时,相对粘度出现最大值,粘弹性胶束体系的结构最强。温度对体系的粘度影响显著,当温度升至50℃时,胶束的粘弹性基本消失。丙三醇可显著降低CTAC/NaSal胶束溶液粘度。 2)以CA和OClCA为新型反离子可分别与CTAC形成粘弹性胶束新体系,具有良好的粘弹性、触变性和剪切变稀性。明确了CA和OClCA对CTAC形成胶束流变性的影响。相同条件下,OClCA与CTAC形成胶束的结构更强。非线性共转Jeffreys本构方程模型可表征上述胶束体系的粘度随剪切速率变化曲线,模拟结果与结果吻合良好。 3)粘弹性CTAC/CA胶束和CTAC/OClCA胶束体系均具有良好的减阻效果,为减阻、胶束新体系。CTAC/CA体系的减阻率随Re的增大出现最大值,其临界雷诺数Recr随着CTAC浓度的增大而增大;当CTAC与CA的摩尔浓度比为5mM/15mM时,在光滑管和粗糙管中的最大减阻率分别为72%和63%。在一定组成下,CTAC/OClCA胶束体系减阻率随Re的增大而增大;当(CTAC与OClCA摩尔浓度比为5mM/10mM和5mM/15mM时,在光滑管和粗糙管中的减阻率可分别达到85%和77%。进一步明确了反离子对减阻效果的影响。 本文研究结果对进一步开展表面活性剂胶束减阻研究提供一定基础。


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