论文扩散诱导制备各向异性藻酸盐凝胶是关于对写作各向异性论文范文与课题研究的大学硕士、相关本科毕业论文各向异性论文开题报告范文和相关文献综述及职称论文参考文献资料下载有帮助。
摘 要：在本实验中主要研究了海藻酸钠溶液在离子的作用下,通过扩散制备具有各向异性结构的海藻酸钠凝胶.探究了形成海藻酸钠各向异性凝胶的影响因素,用偏光显微镜表征了样品的各向异性.利用流变手段表征海藻酸钠溶液在离子作用下的凝胶过程.
关键词：藻酸盐；各向异性；凝胶
DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.10.170
0 前言
海藻酸是由β-D-甘露糖醛酸（M）和α-L-古罗糖醛酸（G）经过1,4键合形成的一种阴离子型的电荷密度较高的无规线性的嵌段共聚物[1].当水溶性的SA的溶液与多价金属离子M2+（如Ca2+、Zn2+、Fe2+、Co2+、Cu2+等）或M3+（如Al3+、Fe3+等）混合后,形成海藻酸盐凝胶.G单元上的羧基氧和羟基氧与M2+产生螯合作用[2].
图1所示,在海藻酸钙凝胶中,一个钙离子与海藻酸钠一条或两条分子链上相邻的G段作用,海藻酸钙凝胶是典型的离子交联型凝胶,形成稳定的海藻酸钙凝胶结构至少需要6-10个G嵌段[3].作为球形凝胶珠和柱状凝胶的替代品,在双层玻璃中,以钙离子为外表面的膜,制备了各向异性结构的海藻酸钠凝胶.本文还研究了影响藻酸钠各向异性凝胶形成的厚度因子.用偏光显微镜对样品的各向异性进行了表征,并用流变学方法对海藻酸钠溶液在离子作用下的凝胶过程进行了表征.
1 实验部分
1.1 试剂与仪器
海藻酸钠,氯化钙,去离子水,载玻片.
1.2 仪器与表征
（1）流变性能测试：德国安东帕MCR-301型旋转流变仪；稳态扫描模式和动态扫描模式.（2）偏光测试：偏光显微镜分析,可以利用偏光显微镜（POM）观察视野内是否呈现出明显的双折射来对取向行为进行判断.
1.3 实验过程
量取一定量的蒸馏水加入到烧杯中,同时称取纯化后干燥好的SA边搅拌边加入到烧杯中,室温下机械搅拌4h,使海藻酸钠充分溶胀,然后在50℃的恒温水浴中继续搅拌0.5h,使海藻酸钠充分溶解,得到均匀稳定的SA溶液.将配制好的一定质量分数的SA溶液均匀的涂抹在两片玻璃片中间,通过溶液的质量来控制厚度,将玻璃片两端进行固定.将样品放入提前配制好的CaCl2溶液中,一段时间后取出形成的凝胶膜,清洗备样.
2 结果与讨论
图1左图是采用双玻璃片法制备各向异性海藻酸钠凝胶的示意图.将尺寸规格为2020mm的盖破片四周固定,将一定质量分数的SA溶液置于玻璃片之间,将样品置于一定浓度的CaCl2溶液中,让钙离子从四周往中心进行扩散,扩散方向如红色箭头所示,两玻璃片之间的厚度通过控制SA的质量来计算控制.b是通过钙离子扩散制备的各向异性海藻酸钠凝胶薄膜.由图1右图可以看出,海藻酸钠通过钙离子的交联形成的海藻酸钙凝胶薄膜由于外部海藻酸钠分子链与钙离子结合程度比内部强,因此,相比于中心区的内部外部边缘地带透光率更好.
纯的海藻酸钠溶液的稳态流变曲线和动态流变曲线如图2所示,由图可知纯的SA溶液表现出典型的切力变稀现象,是牛顿流体中的假塑性流体.由图2 a可以看出,随着海藻酸钠浓度的增大,表观粘度逐渐增大.这是由于随着溶液中分子密度的增加,分子间的范德华力以及氢键作用力逐渐增强,使得海藻酸钠溶液粘度逐渐增大.储能模量G代表海藻酸钠高分子溶液的弹性；损耗模量G代表高分子溶液的粘性.由图2 b可以看出随着海藻酸钠溶液浓度的增大,储能模量和损耗模量都逐渐增大.当剪切速率较低时,海藻酸钠溶液模量G>G,即损耗模量大于储能模量,海藻酸钠表现出溶液的粘性特性,随着剪切速率的增大,G、G逐渐增大,但是G增大的幅度较大,当剪切速率达到一定值时,G等于G,此时是海藻酸钠溶液到凝胶的转变点；剪切频率继续增大,G>G,海藻酸钠弹性大于粘性,海藻酸钠溶液凝胶化,表现出凝胶的特性.
3 實验结论
研究了海藻酸钠溶液的流变性能,研究发现：海藻酸钠溶液在低剪切速率下表现出牛顿流体的特性,在高剪切速率范围内,表现出切力变稀的非牛顿流体特性,随着剪切速率的增大,表现出凝胶的特性.研究了各向异性SA凝胶的影响因素.
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