2.4 表观黏度分析

为了研究该纳米复合材料溶液ADC₁₆/OPRT和纯共聚物溶液ADC₁₆对表观黏度的影响趋势，本文从耐温性能、耐剪切性能对其表观黏度之间存在的差异进行了研究。

(1) . 耐温性能

在30~150℃温度范围内分别对ADC₁₆溶液和ADC₁₆/OPRT溶液的表观黏度进行测定，其结果如图5所示。

由图5中温度对样品溶液影响的总体趋势可知，随着温度升高，表观黏度均下降，这是由于聚合物之间主要通过较强范德华力的相互作用形成可逆的超分子结构，且缔合基团发生大量聚集，使水溶液中聚合物链段通过氢键作用相互缠绕。然而随着温度的升高，分子间相互作用的稳定性下降，在一定程度上易发生降解。在任何温度下，ADC₁₆/OPRT溶液始终比ADC₁₆溶液的表观黏度更高，且在30~150℃下黏度保留率为43.2%，说明其水溶液依然具有良好的耐温特性。

(2) . 耐剪切性

ADC₁₆溶液和ADC₁₆/OPRT溶液表观黏度与剪切速率的变化曲线如图6所示。

由图6可以看出，当剪切速率从1s^-1增加至500s^-1时，样品溶液的表观黏度逐渐降低，总体均表现出剪切变稀的行为。该现象是由于在剪切作用下，聚合物大分子之间的瞬间缔合发生了“解聚”或者基团交联结构被破坏造成的。然而，在相同的剪切速率下，OPRT/ADC₁₆在水溶液中剪切降解低于纯共聚物ADC₁₆，这是因为膨润土纳米层结构的引入增强了分子间疏水缔合，使得高分子三维网络结构更稳定，更不易受到剪切损伤的影响。因此，ADC₁₆/OPRT纳米复合材料具有优异的抗剪切性能。

2.5 黏弹性行为分析

黏弹性聚合物水溶液属于假塑性非牛顿流体，可同时具备黏性和弹性的流变特性。本文考察了纯聚合物和纳米复合材料水溶液的黏弹性行为，其测定结果如图7所示。

由图7可以看出，随着溶液振荡频率上升，样品的G’和G”均呈逐渐增加的趋势。其中复合材料ADC₁₆/OPRT的G’和G”总是大于纯共聚物ADC₁₆，显示出更优异的黏弹性。此外，复合材料ADC₁₆/OPRT的G’和G”存在一个临界频率值在较低频率值时，水溶液的性能与普通的黏性流体相近，具有较低的黏度；而当大于临界频率值后，G’大于G”，此时三维网状结构较强。该现象是由弹性在溶液中起主导作用造成的。这些结果均可以解释为：在复合材料中由于独特的分子结构，基质分子链段与膨润土中剥离层间产生的静电相互作用和氢键作用加强了原有分子间的疏水缔合，形成了更复杂、更稳定的三维空间网格结构。

2.6 复合材料的疏水缔合特性

具有“疏水效应”的溶液黏度主要由非结构黏度构成，即由聚合物分子的流体力学尺寸所决定。高分子的流体力学尺寸不仅是流动阻力产生的因素，而且也是形成结构的必要条件之一。为进一步深入理解该复合溶液体系在温度变化时发生疏水缔合的结构转变，采用DLS法测定了溶液体系的水动力学半径，其测试结果如图8所示。

由测定结果可知，两个温度体系下存在不同的水动力学半径峰值，对应于复合材料溶液中不同类型的聚集体结构。在环境溶液温度为40℃时，R_h=0.33um处的峰值存在聚合物的分子内缔合结构；而在R_h=3.46um处为较少量的分子间缔合结构；随着环境溶液温度的升高，当温度为90℃时，该复合材料的水动力学半径分布中R_h=3.46um处峰值左移，同时在R_h=2.72um处出现一个明显增大的峰值，说明高分子流体学体积分布更集中。

这一现象表明：随着温度的升高以及溶液的溶剂化作用进一步加强，溶液得到充分溶解，从而促进分子链与分子链之间相互交错缠结缔合作用的产生。随着温度的升高，分子间缔合结构的重构形成了更均一的聚集体结构，聚集体之间的链接能够使聚合物中形成均匀的、布满整个体系的三维网状结构，因而复合材料具有独特的流变特性。

3. 结论

本文采用原位聚合法制备了水溶性疏水缔合聚合物-膨润土纳米复合材料（ADC₁₆/OPRT）。通过红外光谱和XRD分析证明：OPRT以剥落和插层结构的形式成功分散在ADC₁₆共聚物基质中。TGA结果表明：ADC₁₆/OPRT的热稳定性优于纯ADC₁₆。而溶液性能研究表明：在相同条件下，ADC₁₆/OPRT溶液的耐温性、抗剪切性和黏弹性相对于纯ADC₁₆均有所提高。此外，该复合材料具有一定的疏水缔合特性。因此，ADC₁₆/OPRT纳米复合材料在石油化工领域具有良好的应用前景。