海藻酸钠溶液粘度特性的研究

科技信息 SCIENCEINFORMATION 2007年 第11期 0.引言 海藻酸钠又称褐藻酸钠,结构与纤维素、壳聚糖非常类似,本质是 一种线性天然高分子,能溶于水,不溶于有机溶剂,溶液的粘度比较 高,呈凝胶状。分子量分布比较宽,有超高、高、中及低等粘度,经降解 可成为低分子量寡糖。海藻酸钠无论在水溶液中或含一定量水分的干 品中,都会发生不同程度的降解,其粘度不断下降,平均分子质量和相 对分子质量分布范围也会不断变化[1]。近年来,海藻酸钠在纤维纺织工 业得到广泛应用,并引起人们愈来愈浓厚的兴趣。海藻酸钠结构式如 下所示。 本文用 DV-II+型 Brookfield粘度计对四种不同规格的海藻酸钠 样品的低浓度溶液和亚浓度溶液的粘度进行了测量,并对海藻酸钠溶 液的粘度变化规律进行了初步研究,为海藻酸钠的纺丝及在实际中的 应用提供实验依据。 1.实验※ 1.1实验原料 本文采用的四种海藻酸钠试样分别为:工业级低粘度海藻酸钠 1#、2#,工业级高粘度海藻酸钠3#、4#,均为青岛明月海藻集团有限公 司提供。海藻酸钠溶液的粘度分别为 360mp.s、460mp.s、830mp.s和 850mp.s。 1.2海藻酸钠水溶液粘度测定 在55℃去离子水中加入计量白色粉末状海藻酸钠搅拌溶解,在配 制低浓度海藻酸钠溶液时,放慢搅拌速度,半小时后溶解大部分,溶液 有少量气泡,部分海藻酸钠集结成球状,2小时后海藻酸钠完全溶解 成均匀溶液。在配制高浓度海藻酸钠溶液时,加快搅拌速度,较多海藻 酸钠集结成球状,并伴有较多气泡,经真空脱泡后溶液均匀、无气泡粘 稠。选择合适的转子,采用美国DV-II+型Brookfield粘度计分别测定 不同规格的海藻酸钠样品在不同浓度和温度下的粘度。 2.结果与讨论 2.1海藻酸钠溶液粘度与浓度的关系 用 DV-II+型 BROOKFIELD粘度计分别测量了 50℃下,1#、2#、 3#、4#四种海藻酸钠溶液粘度随浓度的变化,如图 1所示。可以看出 海藻酸钠溶液粘度随浓度的增大指数级增大,其中3#号海藻酸钠样 品 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 现最明显。 图1 50℃下海藻酸钠溶液浓度-粘度曲线 海藻酸钠溶液粘度与浓度的依赖性关系与聚合物溶液临界交叠 浓度的理论[3]是一致的,当高分子溶液体系中lgη-lgc开始遵从线性关 系时的浓度为聚合物开始相互穿插交叠的浓度,即临界浓度C*。低于 临界浓度C*时,海藻酸钠分子在溶液中是分离的,表现出低粘度;而 当高于临界浓度C*时,海藻酸钠大分子互相穿插,分子间范德华力以 及氢键作用等导致海藻酸钠溶液粘度急剧增大,继续增大溶液浓度最 终形成网络结构凝胶。考虑海藻酸钠分子链的高电荷密度而在水中高 度伸展,海藻酸钠溶液的临界交叠浓度 C*非常小,相关文献中提到, 海藻酸钠溶液临界交叠浓度低于2g/100ml[2]。 2.2海藻酸钠溶液粘度对温度的依赖性 牛顿流体和非牛顿流体一样其粘度随温度的变化而变化,这是因 为温度不同可以影响到流体的分子排列之故,高聚物溶液温度升高, 粘度下降,但海藻酸钠溶液粘度随温度的升高并不是单调的降低,而 是随温度的升高先减小在50℃左右出现一极小值后再增大。在低浓度 下表现并不是很明显,随着溶液浓度的增大极小值出现的越来越明 显。如图2-图4所示3#830mp.s海藻酸钠样品低浓度下已经出现较明 显的极小值,如图5所示当浓度到5%时极小值极其明显;1#,2#和4# 海藻酸钠样品在较高浓度也出现了明显的极小值。这是由于海藻酸钠 溶液存在溶致液晶行为即存在各向异性与各向同性溶液的平衡,随温 度升高各向同性逐渐向各向异性转变粘度逐渐减小,直至达到极小值 后,温度继续升高各向异性逐渐向各向同性转变粘度又逐渐增大。 2.2.1海藻酸钠液晶现象的探讨 形成溶致液晶体系的化合物除溶剂外,通常要求分子具有双亲性 质,即分子一端具有亲水性,另一端具有疏水性。溶质液晶的形成主要 依赖于双亲分子的相互作用,极性基团间的静电力和疏水基团间的范 德华力。当双亲化合物的固体与水混合时,在水分子的作用下,水侵入 固体晶格中,分布在亲水基的双层之间形成夹心结构[3]。海藻酸钠分子 结构中含有大量的亲水基团-OH和-COONa,当水侵入固体晶格中, 分布在亲水基的双层之间,形成夹心结构。溶剂的侵入,破坏了晶体的 取向有序性,使其具有液体的流动性。随着水的加入,就转变为液晶相 [4]。 夹心结构示意图 图2 1%海藻酸钠溶液粘度-温度曲线 海藻酸钠溶液粘度特性的研究 于子森 孔庆山 纪 全 夏延致 (青岛大学化学化工与环境学院 山东 青岛 266071) 摘要:采用旋转粘度计测定了不同规格海藻酸钠水溶液在不同浓度下的粘度,讨论了海藻酸钠溶液的粘度与浓度的关系,对温度的依赖性 以及海藻酸钠溶液液晶的形成和溶致液晶行为,为海藻酸钠在纤维纺织工业得到更广泛应用提供实验依据。 关键词:海藻酸钠;粘度;溶致液晶 ○科教视野○ 277 科技信息 SCIENCEINFORMATION 2007年 第11期 ● (上接第396页)态范畴,它是由社会经济基础所决定,受物质生产方 式所支配的,它们的性质取决于在社会上占统治地位的生产关系和生 产方式的性质。 恩格斯从唯物史观的基本观点引申出两个重要结论:第一,“一切 社会变迁和政治变革的终极原因,不应当到人们的头脑中,到人们对 永恒真理和正义的日益增进的认识中去寻找,而应当到生产方式和交 换方式的变革中去寻找。”第二,解决社会弊端的手段,“不应当从头脑 中发明出来,而应当通过头脑从生产的现成物质事实中发现出来”。即 从现存的生产方式的实际冲突中,从已经变化的经济条件和生产关系 中发现出来。 美国康乃狄格州警政厅名誉厅长、著名刑事技术科学专家李昌钰 博士在中国人民公安大学的讲课中谈到美国刑事侦查破案的途径的 发展,大致可分为三个阶段。第一个阶段是20世纪60年代以前,获取 人犯的口供是主要途径。第二个阶段是20世纪70年代以后,美国最 高法院通过法案禁止警察刑讯逼供,就主要靠通过分析犯罪动机、手 段、机会来进行犯罪侦查。。第三个阶段是20世纪90年代至今,随着 社会越来越进步,流动人口越来越多,人口越来越集中,工业、交通越 来越发达以后,原来的方法就不灵了。到1980年,美国的凶杀案中被 害者和凶杀者的关系只有60%是认识的。很多是为毒品犯罪而杀人, 为组织犯罪而杀人,为走私犯罪而杀人。现场分析和物证侦查在1990 年变得非常重要。进入2000年以后,主要是靠人工智慧、专家MATCH_ word word文档格式规范word作业纸小票打印word模板word简历模板免费word简历 _1715935701672_0和 运用物证破案。可见,侦查破案的主要途径的发展变化与经济条件和 生产关系的变化是密不可分的。 改革开放以来,虽然我国的经济条件和生产关系发生了巨大的变 化,侦查破案的条件提高了许多,但侦查机关(特别是基层)的侦查破 案的主要途径没有根本性的改变,仍然主要是靠获取犯罪嫌疑人的口 供。尽管新中国一成立,就明文禁止侦查人员的刑讯逼供,尽管国家作 了多方地努力,可半个世纪都过去了,为什么依然是屡禁不止、普遍存 在?它的终极原因(“神秘力量”)是什么? 要回答这个问题,笔者首先在这里作一个假设:我国的社会主义 经济基础高度发达,刑事侦查科学高度发展,政治法律思想高度先进, 侦查机关有足够的人力、物力和才力投入侦查破案,不需要犯罪嫌疑 人的口供和证人的证言,仅仅依靠刑事侦查科学就可以把案犯的作案 的经过和细节再现的一清二楚,那么侦查人员的刑讯逼供行为的存在 就会失去物质基础,刑讯逼供将不再是侦查人员简单便捷和成本最低 的破案途径了。所以,笔者认为刑讯逼供屡禁不止、普遍存在的终极原 因(“神秘力量”)是在于当下中国的社会存在即经济条件和生产关系。 唯物史观认为:社会存在是第一性的,社会意识是第二性的;不是 社会意识决定社会存在,而是社会存在决定社会意识。要建设一个具 有先进的政治法律思想的法治社会,没有高度发达的经济基础作后盾 是不可能的。我国目前的经济基础与美国相比,有人认为至少落后 100年以上,而美国在 20世纪 60年代以前,获取人犯的口供仍然是 侦查破案主要途径。既是是今天的美国,由于受到刑事侦查科学和经 济基础发展的限制,刑讯逼供行为也无法杜绝。所以,我们的思想和制 度等不能脱离了我国社会主义初级阶段这个欠发达的实际,不能急于 求成,企望在短期内杜绝刑讯逼供行为。这也是个别地方公安机关推 行“零口供”失败的终极原因。 我们知道了终极原因,但这并不意味着我们对讯逼供行为就束手 无策。唯物史观同时还认为:社会意识不仅反映社会存在,而且具有相 对的独立性,对社会存在起着巨大的能动作用:腐朽的思想和理论对 社会的发展起着阻碍作用,先进的思想和理论对社会的发展起着促进 作用。所以我们在努力发展社会主义物质文明的同时,要积极建设社 会主义的政治文明,用先进的政治法律思想去教育规范侦查人员,尽 可能逐步减少刑讯逼供行为,相信随着人类社会的高度发展刑讯逼供 行为最终会彻底消灭。 参考文献 [1]庄福龄主编.简明马克思主义史[Z].北京:人民出版社出版,2001. [2]武汉大学研究生马克思主义理论课教研室组编.《反杜林论》与现时代[Z].武 汉:湖北人民出版社出版,2002. [3]项久雨.思想政治教育价值论[M].北京:中国社会科学出版社,2003. [4]李昌钰专稿.李昌钰博士漫谈刑事科学发展趋势[J].公安教育,2001年第四期. [5]高铭暄主编.刑法学[Z].北京:北京大学出版社,1998. 作者简介:徐常宾(1967-),男,汉族,湖北随州人,襄樊职业技术 学院公共课部讲师,主要从事马克思主义理论和思想政治教育教学、 研究。 科 图3 2%海藻酸钠溶液粘度-温度曲线 图4 3%海藻酸钠溶液粘度-温度曲线 图5 5%海藻酸钠溶液粘度-温度曲线 3.结论 海藻酸钠溶液粘度很大,随浓度的增大指数级增大,且较低浓度 就能形成凝胶,符合聚合物溶液临界交叠理论。 海藻酸钠的分子结构了决定了海藻酸钠溶液容易形成有序性不 高的液晶结构,随溶液浓度的增大溶致液晶现象越来越明显,对温度 的敏感性随温度的升高而增加。 参考文献 [1]马成浩等.热和紫外光对海藻酸钠的降解影响[J].食品信息与技术. 2004(7)90-92. [2]郑洪河,张虎成,夏志清,张庆芝.海藻酸钠溶液的粘度性质与流变 学特征[J].河南示范大学学报.1997(25):52. [3]田晓红,蒋青,谢明贵.溶致液晶的结构及其应用进展[J].化学研究 与应用.2002(14):119-120. [4]周世海,蔡继业,陈勇.原子力显微镜对海藻酸钠水溶液聚集态结 构的研究[J].山东生物医药工程.2003(1):36-37. ※本课题得到青岛市科技发展计划项目及国家重点基础研究发 展计划(No.2006CB708603)资助。 作者简介:于子森,(1981-)硕士研究生,山东昌邑人,主要从事功 能材料研究。 ● 科 ○科教视野○ 278