瓜爾膠（guai gum)是一種天然植物籽膠，屬 于半乳甘露聚糖，是目前己知的水溶性最好的天 然高分子之一。瓜爾膠通過化學(xué)改性可以進一步 改善其性能，擴大其應(yīng)用范圍。瓜爾膠及改性瓜 爾膠被廣泛應(yīng)用于石油開采、食品加工、造紙、紡 織、日化、采礦和醫(yī)藥等領(lǐng)域[1~3]。羧甲基羥丙基 瓜爾膠是同時聯(lián)結(jié)了羧甲基和羥丙基兩種取代基 團的陰離子型瓜爾膠衍生物，國內(nèi)對它的研究較 少，其水溶液流變性質(zhì)還末見文獻報道。本文研 究了羧甲基羥丙基瓜爾膠水溶液的流變特性及影 響因素，以期為其實際應(yīng)用開發(fā)提供有價值的 參考。

　　

　　1實驗部分1.1實驗儀器及試劑Biook field LVDV - III流變儀；NICOLET MX -1E FT- R傅立葉紅外光譜儀。

　　

　　瓜爾膠樣品（G55)由中石油京昆油田科技有 限公司提供;其它試劑均為分析純。

　　

　　1.2實驗方法將20g瓜爾膠粉攪拌分散在60g四氫呋喃中， 加入10g 4%氫氧化鈉溶液，在25°C下堿化 45m I，再加入15g 50%氯乙酸鈉溶液和4g環(huán)氧丙 烷，加熱至45°C反應(yīng)4h產(chǎn)物用乙酸中和、80%的 乙醇洗滌、過濾、干燥得樣品。樣品用水溶解后在 無水乙醇中沉淀提純、過濾、干燥，用紅外和核磁 進行結(jié)構(gòu)表征，用Brookfield LVDV - III流變儀分 別考查不同濃度、不同溫度、不同酸度和加入不同 氯化鈉濃度時溶液的流變性。

　　

　　2結(jié)果和討論2 1羧甲基羥丙基瓜爾膠的制備與表征樣品經(jīng)紅外和核磁表征[4- 6]，確定為目標(biāo)產(chǎn) 物羧甲基羥丙基瓜爾膠（以下簡稱CMHPG)，其羧 甲基和羥丙基取代度分別為0.32和0.2&2 2羧甲基羥丙基瓜爾膠的流變特性 2 2. 1濃度對流變性質(zhì)的影響配制不同濃度 CMHPG的水溶液，在不同剪切速率T下測定各溶 液的表觀粘度1，均表現(xiàn)出剪切變稀的特征。以 lnl對lnT作圖得到線性相關(guān)系數(shù)R均大于0. 97 的一組直線(見圖1)。由這些擬合直線的斜率和 截距分別求得相應(yīng)的稠度系數(shù)k和粘性指數(shù)n值 (見表1)。溶液表觀粘度隨剪切速率的變化可以 用OstvaH-Dewaele方程描述出來[78]: lnHa = li k+ ( n- 1) ln^其中Ha為表觀粘度，k為稠度系數(shù)，n為流動 指數(shù)，T為剪切速率。

　　

　　n小于1,說明在實驗條件下CMHPG水溶液 表現(xiàn)出非牛頓流體流變性質(zhì)；k值隨濃度增大而增 大，表明其增粘能力隨濃度增大而增強；n值隨濃 度增大而減小，則反映出溶液的剪切變稀性質(zhì)隨 其濃度增大而進一步增強。

　　

　　2.2.2溫度對粘度和零切粘度的影響對濃度為0.5%的CMHPG溶液在不同溫度 下測量其流變，發(fā)現(xiàn)溶液表觀粘度在不同剪切速 率下均隨著溫度的升高而降低。用Spencer- Dilbn經(jīng)驗公式[9，10]ln ^a= li° /b對0.5%的CMHPG溶液在不同溫度下的有 關(guān)實驗數(shù)據(jù)進行回歸分析，發(fā)現(xiàn)所有數(shù)據(jù)的擬合 關(guān)系良好（R2> 0.995)(見圖2),可從中求得對應(yīng) 濃度和溫度下的零切粘度（n〇)的對數(shù)n n。

　　

　　〇(Pa)

　　

　　l/TXK1)

　　

　　ofCMHPG solution at various temperatures圖3不同酸度下0.5% CMHPG溶液的 \對 pH 圖（T= 20. 4s-1)

　　

　　Fig 3 Plot ofHa versus pH for0. 5% ofCMHPG soli tion at various pH圖2不同溫度下0.5% CMHPG溶液的hn a對剪切應(yīng)力〇和1/T圖 Fig 2Plotof]n H aand1/T v ersu s ° f) r 0. 5%在此基礎(chǔ)上，用所求hi對溫度的倒數(shù)作圖 (見圖2),發(fā)現(xiàn)lnl與1/T有較好的直線關(guān)系， 零切粘度隨溫度升高而降低，且符合Andrade 公式：A? exp( Ea/RT)

　　

　　式中R為氣體常數(shù)，Ea為粘流活化能。從圖 3中直線的斜率求得0.5% (wt)的CMHPG溶液的 Ea為 18. 45 kJ / mo。

　　

　　2.2. 3酸度對粘度的影響在25°C測量0.5% (Wt)的CMHPG水溶液在 不同PH值條件下的粘度，結(jié)果如圖3所示?？梢?看出，0.5% CMHPG溶液對酸的敏感程度遠遠大 于它對堿的敏感程度。水溶液的粘度隨溶液PH 的降低迅速降低，隨溶液pH的升高變化不大。

　　

　　2.2.4氯化鈉濃度對粘度的影響在濃度為0.5% (wt)的改性瓜爾膠水溶液中 加入NaCl配制成N尤膿度分別為1. 0%、0. 5%、 0.2%、0.1%的水溶液，測量各溶液粘度（如圖4 所示）。發(fā)現(xiàn)CMHPG水溶液的粘度對NaCl極為 敏感，其粘度隨鹽的加入而迅速降低，以后隨鹽濃 度的增大變化趨于平緩。0.1%的NaCl使得 CMHPG水溶液的粘度下降87%,表現(xiàn)出聚電解質(zhì) 溶液的通性[211]。