羧甲基羟丙基瓜尔胶的流变特性，瓜尔胶（guar gum)是一种天然植物耔胶，属 于半乳甘露聚糖，是目前已知的水溶性最好的天 然高分子之一。瓜尔胶通过化学改性可以进一步 改善其性能，扩大其应用范围。瓜尔胶表观粘度及改性瓜尔胶被广泛应用于石油开采、食品加工、造纸、纺 织、日化、采矿和医药等领域[1<。羧甲基羟丙基瓜尔胶是同时联结了羧甲基和羟丙基两种取代基 团的阴离子型瓜尔胶衍生物，国内对它的研究较 少，其水溶液流变性质还末见文献报道。本文研 究了羧甲基羟丙基瓜尔胶水溶液的流变特性及影 响因素，以期为其实际应用开发提供有价值的 参考。
1实验部分
1-1实验仪器及试剂
Brookfield LVDV _ I 流变仪少1(：011^\«_ 1EFT-IR傅立叶红外光谱仪。
瓜尔胶样品（G55)由中石油京昆油田科技有 限公司提供;其它试剂均为分析纯。
1.2实验方法
将20g瓜尔胶粉搅拌分散在60g四氢呋喃中， 羧甲基羟丙基瓜尔胶的流变特性，加人10g 40%氢氧化钠溶液，在25t下碱化 45min，再加人15g 50%氯乙酸钠溶液和4g环氧丙 烷，加热至45丈反应4h,产物用乙酸中和、80%的 乙醇洗涤、过滤、干燥得样品。样品用水溶解后在 无水乙醇中沉淀提纯、过滤、干燥，用红外和核磁 进行结构表征，用Brookfield LVDV - m流变仪分 别考査不同浓度、不同温度、不同酸度和加入不同 氯化钠浓度时溶液的流变性。
2结果和讨论
2. 1羧甲基羟丙基瓜尔胶的制备与表征
样品经红外和核磁表征[<*_6]，确定为目标产 物羧甲基羟丙基瓜尔胶（以下简称CMHPG)，其羧 甲基和羟丙基取代度分别为〇. 32和0• 28。
2. 2羧甲基羟丙基瓜尔胶的流变特性 2.2.1浓度对流变性质的影响配制不同浓度 CMHPG的水溶液，在不同剪切速率T下测定各溶 液的表观粘度T1,,均表现出剪切变稀的特征。羧甲基羟丙基瓜尔胶的流变特性，以 lmi.对IHT作图得到线性相关系数R均大于〇. 97 的一组直线(见图1)。由这些拟合直线的斜率和 截距分别求得相应的稠度系数k和粘性指数n值 (见表1)。溶液表观粘度随剪切速率的变化可以 用Ostwald - Dewaele方程描述出来[7’8]: ln-q, = ln k + (n-l)lnr 其中TI.为表观粘度，k为稠度系数，n为流动 指数，T为剪切速率。
说明在实验条件下CMHPG水溶液 表现出非牛顿流体流变性质;k值随浓度增大而增 大，表明其增粘能力随浓度增大而增强;n值随浓 度增大而减小，则反映出溶液的剪切变稀性质随 其浓度增大而进一步增强。
2.2.2温度对粘度和零切粘度的影响
对浓度为0.5%的CMHPG溶液在不同温度 下测量其流变，发现溶液表观粘度在不同剪切速 率下均随着温度的升髙而降低。用Spencer - Dillon 经验公式[9’1<)]
In ”• = In T|。- cr/b
对0.5%的CMHPG溶液在不同温度下的有 关实验数据进行回归分析，发现所有数据的拟合 关系良好（R2 > 〇. 995)(见图2),可从中求得对应 浓度和温度下的零切粘度(11。）的对数In 71。。
0 1111
2.04.06.08.010.012.0
pH
图3不同酸度下0. 5% CMHPG溶液的 ”■对 pH 图（T =20. 4,)
Fig. 3 Plot of -q, versus pH for 0. 5% of CMHPG solution at various pH
图2 不同溫度下0.5%CMHPG Fig. 2 Plot of In T^.and 1/T versus crfor 0.
在此基础上，用所求lmu对温度的倒数作图 (见图2)，发现In &与1/T有较好的直线关系， 零切粘度随温度升高而降低，且符合Andrade 公式：
T)。= A . exp( Ea/RT)
式中R为气体常数，Ea为粘流活化能。从图 3中直线的斜率求得0. 5% (wt)的CMHPG溶液的 Ea 为 18. 45 kj / mol。
2.2.3酸度对粘度的影响
在25弋测量0. 5% (Wt)的CMHPG水溶液在 不同pH值条件下的粘度，羧甲基羟丙基瓜尔胶的流变特性，结果如图3所示。可以 看出，0.5% CMHPG溶液对酸的敏感程度远远大 于它对碱的敏感程度。水溶液的粘度随溶液pH 的降低迅速降低，随溶液pH的升高变化不大。
2.2.4氣化钠浓度对粘度的影响
在浓度为〇• 5% (wt)的改性瓜尔胶水溶液中 加入NaCl，配制成NaCl浓度分别为1. 0%、0• 5%、 0. 2%、0.1%的水溶液，测量各溶液粘度（如图4 所示）。发现CMHPG水溶液的粘度对NaCl极为 敏感，其粘度随盐的加人而迅速降低，以后随盐浓 度的增大变化趋于平缓。0.1%的NaCl使得 CMHPG水溶液的粘度下降87%，表现出聚电解质 溶液的通性[2’11]。
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