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新型胶束体系流变和减阻性能研究

邹春昱  
【摘要】:本文研究了十六烷基三甲基氯化铵(CTAC)、十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)与反式邻甲基肉桂酸钠(trans-Ortho-MCANa,简称OMCA)、反式间甲基肉桂酸钠(trans-Mata-MCANa,简称MMCA)、反式对甲基肉桂酸钠(trans-Para-MCANa,简称PMCA)等反离子形成胶束的过程,着重考察胶束体系的流变性质;首次以阳离子Gemini表面活性剂丙撑基双(十八烷基二甲基氯化铵)(简称18-3-18)分别与水杨酸钠(NaSal)、邻苯二甲酸氢钾(PHP)、反式肉桂酸钠(CA)形成胶束减阻体系,并考察了该胶束体系的流变特性及减阻性能,获得以下主要结论: 1)在一定的浓度配比下获得CTAC/MCA、CTAB/MCA粘弹性胶束新体系,并明确了表面活性剂和反离子浓度对胶束形成的影响。当CTAB与OMCA、MMCA的摩尔浓度比为0.75左右,CTAB与PMCA的摩尔浓度比为1.0时,相对粘度出现最大值。温度对体系的粘度影响较大,在60℃下胶束的粘弹性基本消失。 流变研究表明CTAC/MCA、CTAB/MCA粘弹性胶束体系具有良好的粘弹性、触变性和剪切变稀性。证实反离子取代基位置显著影响胶束体系的流变性,在相同条件下,PMCA与CTAB形成的胶束结构更强。 2)阳离子Gemini表面活性剂(18-3-18)可与水杨酸钠、邻苯二甲酸氢钾和肉桂酸形成稳定的胶束新体系,具有良好的剪切变稀性和粘弹性,随体系浓度的增大粘弹性增强:可用幂律模型表征胶束体系流动曲线。 3)粘弹性18-3-18/NaSal、18-3-18/PHP和18-3-18/CA胶束新体系均具有明显的湍流减阻效果。胶束体系减阻率随广义雷诺数ReM的增大而增大;并获得了摩擦阻力系数与广义雷诺数ReM的变化关系。当18-3-18与NaSal、PHP、CA摩尔浓度比为7.5mM/15mM时,在光滑管减阻率可分别达到82.3%、81.1%和58.9%。18-3-18/NaSal和18-3-18/PHP胶束体系的减阻性能优于18-3-18/CA体系。 本文研究结果对进一步发展表面活性剂胶束减阻研究和应用提供一定基础。


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