ВЛИЯНИЕ МАГНИТНОГО ПОЛЯ НА РЕОЛОГИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА РАСТВОРОВ ЭФИРОВ ЦЕЛЛЮЛОЗЫ

  • Tarek Salekh Attia Soliman Уральский федеральный университет
  • Elena V. Rusinova Уральский федеральный университет
  • Sergey A. Vshivkov Уральский федеральный университет
Ключевые слова: жидкокристаллические переходы, реологические свойства, магнитное поле, растворы эфиров целлюлозы

Аннотация

Методами ротационной вискозиметрии, точек помутнения, поляризационной микроскопии, оптической интерферометрии  и с помощью поляризационной фотоэлектрической установки изучены реологические свойства, структура и фазовые переходы растворов гидроксипропилцеллюлозы в этаноле, диметилсульфоксиде, этиленгликоле и растворов этилцеллюлозы в диметилформамиде в диапазоне температур от 280 до 360 К. Определены температурно-концентрационные области существования изотропных и анизотропных фаз для всех исследованных растворов полимеров. Проведено сопоставление вида пограничной кривой на фазовой диаграмме и химического строения макромолекул. Показано, что воздействие постоянного магнитного поля с напряженностью 3,6 кЭ приводит к ориентированию макромолекул в растворах по направлению силовых линий поля. Возникающая при этом доменная структура фиксируется при испарении растворителя и проявляется в ориентации полос рельефа поверхности пленок на микрофотографиях. Обнаружено, что кривые течения для всех растворов при 298 К в диапазоне скоростей сдвига от 0 до 15 с-1 имеют вид, характерный для неньютоновских жидкостей с наибольшей ньютоновской вязкостью. Установлено, что постоянное магнитное поле приводит к росту вязкости изотропных растворов и уменьшению вязкости анизотропных растворов, при этом оба эффекта зависят от направления силовых линий магнитного поля: взаимно-параллельное положение оси вращения ротора и линий поля приводит к большему изменению вязкости растворов. Полученные зависимости обсуждаются с привлечением представлений об изменении конформаций макромолекул при течении, размеров и формы супрамолекулярных частиц в растворах в магнитном поле с различной ориентацией силовых линий.

Литература

Shibaev V.P. Liquid-crystalline polymer systems: from the past to the present. Polym. Sci. A. 2014.V. 56. N 6. P. 727-762. DOI: 10.1134/S0965545X14060091.

Tkacheva M.I., Morozov S.V., Grigoriev I.A., Mogn-onov D.M., Kolchanov N.A. Cellulose modification - is a promising direction in the creation of new materials. Vysokomolek. Soed. 2013. B. V. 55. N 8. P. 1086-110 (in Russian). DOI: 10.1134/S1560090413070063.

Gervald A.Yu., Gritskova I.A., Prokopov N.I. Synthesis of magnetic polymeric microspheres. Rus.Chem. Rev. 2010. V. 79. N 3. P. 249-260. DOI: 10.1070/RC2010v079n03ABEH004068.

Kotel’nikova N.E., Mikhailidi A.M., Martakova Y.V. Preparation of cellulose hydrogels via self-assembly in DMAC/LiCl solutions and study of their properties. Polym. Sci. A. 2017. V. 59. N 1. P. 76-87. DOI: 10.1134/S0965545X17010084.

Kulichikhin V.G., Makarova V.V., Tolstykh M.Yu., Vasil’ev G.B. Phase equilibria in solutions of cellulose derivatives and the rheological properties of solutions in various phase states. Polym. Sci. A. 2010.V. 52. P. 1196–1208. DOI: 10.1134/S0965545X10110143.

Vshivkov S.A., Rusinova E.V. Effect of Component Nature on Liquid-Crystalline Transitions in Solutions of Cellulose Ethers. Polym. Sci. A. 2018. V. 60. N 1. P. 65-73. DOI: 10.1134/S0965545X18010078.

Kalyuzhnaya L.M., Bochek A.M., Shevchuk I.L. Compatibility of carboxymethyl cellulose with hydroxypropyl cellulose in composite films based on them. Russ. J. Appl. Chem. 2015. V. 88. N 6. P. 1062–1069. DOI: 10.1134/S1070427215060270.

Vshivkov S.A., Rusinova E.V. Magnetorheology of Polymer Systems. In: Polymer Rheology. Croatia: In TechOpen. 2018. P. 3-28. DOI: 10.5772/intechopen.75768.

Vshivkov S.A. Phase transitions and structure of polymer systems in external fields. Cambridge Publishing. UK. 2019. 370 p.

Vshivkov S.A., Rusinova E.V., Galyas A.G. Phase diagrams and rheological properties of cellulose ether solu-tions on magnetic field. Eur. Polymer J. 2014. V. 59. N 2. P. 326-332. DOI: 10.1134/S0965545X1211003X.

Vshivkov S.A., Rusinova E.V., Klyuzhin E.S., Kapitanov A.A. Effect of Magnetic Field on Phase Transitions and Structure of Polyelectrolyte Solutions. Polym. Sci. A. 2020. V. 62. N 1. P. 62-69. DOI: 10/31857/S2308112019050183.

Vshivkov S.A., Rusinova E.V. Physics and chemistry of polymers. Behavior of diamagnetic macromolecules in the magnetic field. SPb.: Lan. 2018. 85 p. (in Russian).

Purcell E.M. Electricity and Magnetism (Berkeley Physics Course). McGraw-Hill. 1984. 833 p.

Kirsanov E.A., Timoshin Yu. N. Non-Newtonian Flow of Structured Systems. XX. The Viscosity of Polymer So-lutions. Liq. Cryst. and their Appl. 2016. V. 16. N 4. P. 69-79. DOI: 10.18083/LCAppl.2016.4.69.

Grinshpan D.D., Gonchar A.N., Tsygankova N.G., Makarevich S.E., Savitskaya T.A., Sheimo E.V. Rheological properties of concentrated solutions of cellulose and its mixtures with other polymers in orthophosphoric acid. J. Eng. Phys.Thermophys. 2011. V. 84. N 3. P. 594-598. DOI: 10.1007/s10891-011-0510-z.

Golubev A.E., Larina Yu.N., Kuvshinova S.A., Burmistrov V.A. Rheological properties of diacetate celluloce solutions – hydrophilic polymer in protic solvents. Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol. [Chem-ChemTech]. 2015. V. 58. N 10. P. 33-37 (in Russian).

Malkin A.Ya., Isayev A.I. Rheology: Concepts, Methods and Applications. ChemTec. Publishing. 2012. 528 p. DOI: 10.1016/C2011-0-04626-4.

Litmanovich E.A., Efremov V.V. Rheological properties of poly(acrylic acid) complexes with poly(sodium sty-renesulfonate) in semidilutr aqueous solutions. Polym.Sci. A. 2019. V. 61. N 6. P. 743-753.DOI: 10.1134/S2308112019060051.

Malkin A.Ya., Isayev A.I. Rheology: Concepts, Methods, and Applications. ChemTec Publishing. Toronto. 2012. 510 p.

Panfilova A.A., Platonov V.A., Kulichikhin V.G., Kalmykova V.D., Papkov S.P. Change in surface tension of poly-p-benzamide solutions during transition to liquid-crystal state. Kolloid. Zhurn. 1975. V. 37. N 1. P. 210-211 (in Russian).

Опубликован
2021-04-11
Как цитировать
Soliman, T. S. A., Rusinova, E. V., & Vshivkov, S. A. (2021). ВЛИЯНИЕ МАГНИТНОГО ПОЛЯ НА РЕОЛОГИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА РАСТВОРОВ ЭФИРОВ ЦЕЛЛЮЛОЗЫ. ИЗВЕСТИЯ ВЫСШИХ УЧЕБНЫХ ЗАВЕДЕНИЙ. СЕРИЯ «ХИМИЯ И ХИМИЧЕСКАЯ ТЕХНОЛОГИЯ», 64(4), 21-25. https://doi.org/10.6060/ivkkt.20216404.6334
Раздел
ХИМИЯ неорганич., органич., аналитич., физич., коллоидная, высокомол. соединений