凝胶分类、成胶时间及强度评价方法
2016-04-24 14:02阅读：
凝胶分类、成胶时间及强度评价方法
1、凝胶分类
聚合物交联体系从外观和性质上可划分为三类.
1)聚合物浓度较大时形成具有整体性、有一定形状、不能流动的半固体。这是典型的整体凝胶(Bulk
Gel )，称为凝胶或冻胶;
2)当聚合物浓度较低时，此交联体系是有整体性、没有一定形状、可流动的半流体。它在容器中摇荡或倾倒时可观察到有整体性，倾倒时有“吐舌”现象;
3)当聚合物浓度很小时，交联体系是没有整体性、没有一定形状、可以流动的流体。经分析测定，此流体中聚合物分子线团呈球形，是交联的聚合物分子线团在水中的分散体系。
凝胶是指聚合物溶液在一定条件下形成的特殊分散体系，其中胶体颗粒或高分子聚合物相互联结，形成空间网状结构，在网状结构的空隙中充满了分散介质，将分散介质全部包含在其中，此分散体系不具有流动性，显示出固体的力学性质，如具有一定的弹性、粘性、强度。根据这个定义，前两类交联体系属于凝胶，不同的是第一类具有更明显的固体性质，故称之为本体凝胶(BG)。而第二类无形状，能流动，强度低于前者，故可称为弱凝胶(Weak
Gel)。第三类并未形成空间网络结构
,且聚合物未将分散介质包含其中，称之为胶态分散凝胶
(CDG
)，也有将第二类和第三类笼统地称为胶态分散凝胶或弱凝胶。
根据交联聚合物溶液凝胶强度来划分凝胶强弱比较困难，因为把凝胶向任何机械粘度计内转移，对凝胶的性能均会产生一定损害，所以测量值有失公允。通过实验发现，使用流变仪在较低振荡频率下可以有效地避免上述情况的发生。在振荡频率O.OSHz条件下，由RS
150型流变仪测定不同浓度凝胶的弹性模量值G'来分类。分类标准为:当G'时为溶液，G'在0.1-1Pa时溶液为弱凝胶，G'在1-lOPa时为较强凝胶,G'>lOPa时为强凝胶。
我们在实验中采用RS150型流变仪，测定了不同主剂浓度所成凝胶的弹性模量与振荡频率的关系，如图1所示:
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从图中可以看出，在主剂浓度为0.6%时，振荡频率O,OSHz下弹性模量值超过10，可以称其为强凝胶:而主剂浓度0.15%，弹性模量小于1，则为弱凝胶。
本体凝胶具有强大的粘度，其值通常大于30000mPa.s，弱凝胶是介于聚合物溶液和强凝胶之间的过渡体系，是由低浓度的聚合物经交联剂(聚合物浓度通常在800一2000mg/1之间)胶联形成，它是以分子间交联为主、分子内交联为辅，粘度在100一10000mPa}s之间、具有三维网络结构的弱交联体系。胶态分散凝胶的特点是以分子内交联为主的分散的胶束溶液，因此被称为胶态分散凝胶，简称CDG。国外Smith首先提出这一概念，把低浓度的聚丙烯酸胺/柠檬酸铝交联体系称为“In-depth
Colloidal Dispersion
Gel”。CDG本身在多孔介质中具有很强的导流能力，使用该体系调剖，施工工艺对地面设备没有特殊要求。在表1中，列出了三类凝胶的特征。
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2、成胶时间及强度评价方法
通过观测堵水剂成胶状态确定成胶时间，一般指体系由溶液A变成流动凝胶C(A,C为凝胶强度代码,见表2)所经历的时间。
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