明胶水溶液流变学行为的研究
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第３ ２卷第 ２期
２１ ０２年 ６月
明 胶
科
学
与
技
术
Ｔ ｅＳ ｉ ｃ ｎ ｅｈｄｏｙｏ ｅａｎ ｈ ｃ ｎｅａ ｄＴ ｃｎ ｇ ｆ ｌ ｅ Ｇ ｔ ｉ
Ｖｏ ． ２ Ｎｏ ２ １３ ． ． Ｊ ｎ２ １． ｕ ． ０ ２
明胶 水 溶 液 流 变 学 行 为 的研 究
黄 哲 王 锐
明胶来源于动物 的骨、 、 腱 软骨 、 皮肤、 肌 具 ， 板间距 ７ ｐａ ０ ￣。仪 器调零 ， 然后 加入 一定 选定剪切速率和温度 ， 测定黏度 膜等结缔组织的胶原蛋 白， 经适度降解和热变 量明胶溶液 ，
性得 到 的 蛋 白 质 … 。它 具 有 优 良 的 理 化 性 与对 应变 量 的关 系 。
温 和低 温 下 流变 行 为 。考 虑 到通 常 明胶 水 溶 产 。 型号为 Ｂ ｝ｉ ｅ ｎ Ｈ Ｂ０２ ０ ０ｌ Ｇ ｍｉｉ Ｒ ＩＩ ０ 。 ｌｎ １１
． 液黏度测量 时的质量分数为 ６ ６ ％ ， 重探 ２ ２ 实验 方 法 ．７ 着 讨 了此浓度下黏度的变化的规律。 明胶水 溶 液 的配 制 ： 一 定 质 量 的 明胶 ， 取
道 ［ ７， ， ３ ， ０ 为进一 步提高对其水溶液流变行 －９ ］ ２
由图 ｌ可 以看 出， ６ ℃、 在 ０ 剪切 速 率 为
为的研究 ， 本文对影响明胶水溶液流变性能的 ２ ｓ ０ 时 ， 明胶水溶液 的黏度 随质量分数 的增 因素进行了系统的考察 ， 力图揭示其流变学行 加 而逐 渐增 大 ， 且呈 指 数 递 增 ， 合 方程 ： 符 叼＝ ０ ０ １ ７ ￣・ ．０ ２ ｅ ３ 伽 一０ ００ ８ 相关系数 Ｒ 可高 ０４ ， ２ 为， 为其应用领域的拓宽奠定基础 。
测试 温度 ６ ℃ ０
改变剪切速率发现 （ ２ ， ０ ５ ～ ～ 差不大的情况下 ， 图 ）从 ．ｓ 流体流动的活化能基本维持 符 ｒ ｎｕ ｈ ７＝Ａ 册 ｌｓ 的范 围 内 ， 度 随 质 量 分 数 的 变化 趋 势 不 变 ， 合 Ａｒｅｉｓ方 程 （／ ｅ ‘ ）＂。 Ｏ 黏
戛＼ 型蕊
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《 ０
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Ｏ ０１ ０
差 三
㈨ ㈨ Ⅲ
蔬
２
４
６
８
质 嫩 分 数 ， ％
图 １ 浓 度 对 黏 度 的 影 响
测试 温度 ６ ℃ ， 切速率 ２ ｓ ０ 剪 ０
图 ２ 不同剪切速率下 ， 浓度对黏度 的影响
ｊ 京服装 学院材 料科学 与工程学院 ， Ｅ 北京 １０ ２ ００９
摘要 ： 本文研究 了明胶水溶液的流变行为 ， ２ 实验部 分 考 察 了明胶水溶液黏度与溶液质量分数、 温度 ， ２ １ 实验试 剂及 仪 器 ． 以及剪 切速 率 之 间 的关 系 。对 比研究 了 稀 溶 实验用 明胶 为 骨制 碱法 明胶 ， 用 的水 皆 所 液 与浓 溶液 流 变行 为 的异 同 ， 明胶水 溶 液在 高 为 去离 子水 。溶 液旋 转 流 变仪 为 英 国 马 尔 文
放 入 锥形瓶 中 ， 加入 一 定 量 的去 离 子 水 ， 温 室
关键词 ： 明胶 ， 流变学 行 为 ， 度 黏
１ 引言
下充 分溶胀 后 ，ｏＣ恒 温 水 浴 中溶 解 ， 置 成 ６ｑ 配 不 同浓度 明胶 溶 液 。 明胶 水 溶 液 流 变 行 为 的 测定 ： 采用 溶液 旋转 流 变仪 测定 ， 用 ２５ 选 。５夹
一
医学等领域 ， 与人们的生活健康息息相关 。许 质 ， 其水溶液的质量分数将对其流变行为可能 多聚合物流体 ， 生物体液等都是非牛顿流体 ， 产生 显著 的影 响 ， 以 固定 测 试温 度 ６ ℃ ， 所 ０ 改
明胶水 溶液 为 其 中 的一 种 。尽 管 国内外 已有 变 明胶水 溶 液 的质量 分数 ， 察其 黏 度 的变化 考 关 于 明 胶 水 溶 液 流 变 学 的 一 些 相 关 的 报 规律 。结果 如 图 ｌ 图 ２所示 。 、
能， 因此明胶作为生物材料应用 十分广泛 ， 主 要包 括食 品 、 医药 、 化妆 品等 等 。在 应 用 过 程 ３ 结 果与 讨论 ． 中通常涉及到其水溶液的流变行为 ， 如将其应 ３ １ 明胶 水 溶 液质 量分 数 的影响 用于纺织行业时 ， 人们将其加工成 丝， 么明 那 高分子溶液流变行为通常反应 在其黏 度 的变化上 ， 是由于分子 的碰撞 与缠结而产生 ， 胶水溶液的流变行 为就显得十分重要等 。牛 顿流体 ， 格 意义 上 ， 严 只是 特殊 的非 牛顿 流 般 随着溶液 中高分子质量分数 的增加而呈 体－ 。非牛顿流 体普遍 存在于化 工、 品及 现指数 增 加【 。考 虑 到 明胶 是 大 分 子蛋 白 ２ Ｊ 食 ７ 】
．
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第３ ２卷第 ２期
黄
哲等 ： 明胶水溶液流变学行 为的研究
・ ５・ ６
达 ０ ９９ ８ ．９８ 。推测其原 因是 随着 溶液 中质 量 分数的增加 ， 溶液内明胶分子链 的碰撞 和缠结
加大， 使明胶水溶液流体流动 的阻力增加 。
相近， 即皆 随着质 量 分数 的增 加而 呈现 指数 增 所 以在 测试 明胶 水 溶液 流 变行 为时 ， 只改 变 温 ０ ６ ℃ 质量分 数 为 ６６ ％ ， 切 速 率 。７ 剪 长 趋势 ， 不 同的是低 剪 切速 率下 黏度 普遍 大 度 ４ ℃ ～ ５ ， 但 于高剪 切速 率 来自百度文库 的黏度 ， 这是 由于剪切 应 力破 为 ２ ｓ ０ 时 ， 察 了其 黏 度 的 变 化 规 律 ， 果 考 结 坏 了溶 液分 子间 的缠 结 ， 使流 体 流动 的阻力 减 如 图 ３和 图 ４所 示 。
２１ ０２年 ６月
明 胶
科
学
与
技
术
Ｔ ｅＳ ｉ ｃ ｎ ｅｈｄｏｙｏ ｅａｎ ｈ ｃ ｎｅａ ｄＴ ｃｎ ｇ ｆ ｌ ｅ Ｇ ｔ ｉ
Ｖｏ ． ２ Ｎｏ ２ １３ ． ． Ｊ ｎ２ １． ｕ ． ０ ２
明胶 水 溶 液 流 变 学 行 为 的研 究
黄 哲 王 锐
明胶来源于动物 的骨、 、 腱 软骨 、 皮肤、 肌 具 ， 板间距 ７ ｐａ ０ ￣。仪 器调零 ， 然后 加入 一定 选定剪切速率和温度 ， 测定黏度 膜等结缔组织的胶原蛋 白， 经适度降解和热变 量明胶溶液 ，
性得 到 的 蛋 白 质 … 。它 具 有 优 良 的 理 化 性 与对 应变 量 的关 系 。
温 和低 温 下 流变 行 为 。考 虑 到通 常 明胶 水 溶 产 。 型号为 Ｂ ｝ｉ ｅ ｎ Ｈ Ｂ０２ ０ ０ｌ Ｇ ｍｉｉ Ｒ ＩＩ ０ 。 ｌｎ １１
． 液黏度测量 时的质量分数为 ６ ６ ％ ， 重探 ２ ２ 实验 方 法 ．７ 着 讨 了此浓度下黏度的变化的规律。 明胶水 溶 液 的配 制 ： 一 定 质 量 的 明胶 ， 取
道 ［ ７， ， ３ ， ０ 为进一 步提高对其水溶液流变行 －９ ］ ２
由图 ｌ可 以看 出， ６ ℃、 在 ０ 剪切 速 率 为
为的研究 ， 本文对影响明胶水溶液流变性能的 ２ ｓ ０ 时 ， 明胶水溶液 的黏度 随质量分数 的增 因素进行了系统的考察 ， 力图揭示其流变学行 加 而逐 渐增 大 ， 且呈 指 数 递 增 ， 合 方程 ： 符 叼＝ ０ ０ １ ７ ￣・ ．０ ２ ｅ ３ 伽 一０ ００ ８ 相关系数 Ｒ 可高 ０４ ， ２ 为， 为其应用领域的拓宽奠定基础 。
测试 温度 ６ ℃ ０
改变剪切速率发现 （ ２ ， ０ ５ ～ ～ 差不大的情况下 ， 图 ）从 ．ｓ 流体流动的活化能基本维持 符 ｒ ｎｕ ｈ ７＝Ａ 册 ｌｓ 的范 围 内 ， 度 随 质 量 分 数 的 变化 趋 势 不 变 ， 合 Ａｒｅｉｓ方 程 （／ ｅ ‘ ）＂。 Ｏ 黏
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质 嫩 分 数 ， ％
图 １ 浓 度 对 黏 度 的 影 响
测试 温度 ６ ℃ ， 切速率 ２ ｓ ０ 剪 ０
图 ２ 不同剪切速率下 ， 浓度对黏度 的影响
ｊ 京服装 学院材 料科学 与工程学院 ， Ｅ 北京 １０ ２ ００９
摘要 ： 本文研究 了明胶水溶液的流变行为 ， ２ 实验部 分 考 察 了明胶水溶液黏度与溶液质量分数、 温度 ， ２ １ 实验试 剂及 仪 器 ． 以及剪 切速 率 之 间 的关 系 。对 比研究 了 稀 溶 实验用 明胶 为 骨制 碱法 明胶 ， 用 的水 皆 所 液 与浓 溶液 流 变行 为 的异 同 ， 明胶水 溶 液在 高 为 去离 子水 。溶 液旋 转 流 变仪 为 英 国 马 尔 文
放 入 锥形瓶 中 ， 加入 一 定 量 的去 离 子 水 ， 温 室
关键词 ： 明胶 ， 流变学 行 为 ， 度 黏
１ 引言
下充 分溶胀 后 ，ｏＣ恒 温 水 浴 中溶 解 ， 置 成 ６ｑ 配 不 同浓度 明胶 溶 液 。 明胶 水 溶 液 流 变 行 为 的 测定 ： 采用 溶液 旋转 流 变仪 测定 ， 用 ２５ 选 。５夹
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医学等领域 ， 与人们的生活健康息息相关 。许 质 ， 其水溶液的质量分数将对其流变行为可能 多聚合物流体 ， 生物体液等都是非牛顿流体 ， 产生 显著 的影 响 ， 以 固定 测 试温 度 ６ ℃ ， 所 ０ 改
明胶水 溶液 为 其 中 的一 种 。尽 管 国内外 已有 变 明胶水 溶 液 的质量 分数 ， 察其 黏 度 的变化 考 关 于 明 胶 水 溶 液 流 变 学 的 一 些 相 关 的 报 规律 。结果 如 图 ｌ 图 ２所示 。 、
能， 因此明胶作为生物材料应用 十分广泛 ， 主 要包 括食 品 、 医药 、 化妆 品等 等 。在 应 用 过 程 ３ 结 果与 讨论 ． 中通常涉及到其水溶液的流变行为 ， 如将其应 ３ １ 明胶 水 溶 液质 量分 数 的影响 用于纺织行业时 ， 人们将其加工成 丝， 么明 那 高分子溶液流变行为通常反应 在其黏 度 的变化上 ， 是由于分子 的碰撞 与缠结而产生 ， 胶水溶液的流变行 为就显得十分重要等 。牛 顿流体 ， 格 意义 上 ， 严 只是 特殊 的非 牛顿 流 般 随着溶液 中高分子质量分数 的增加而呈 体－ 。非牛顿流 体普遍 存在于化 工、 品及 现指数 增 加【 。考 虑 到 明胶 是 大 分 子蛋 白 ２ Ｊ 食 ７ 】
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第３ ２卷第 ２期
黄
哲等 ： 明胶水溶液流变学行 为的研究
・ ５・ ６
达 ０ ９９ ８ ．９８ 。推测其原 因是 随着 溶液 中质 量 分数的增加 ， 溶液内明胶分子链 的碰撞 和缠结
加大， 使明胶水溶液流体流动 的阻力增加 。
相近， 即皆 随着质 量 分数 的增 加而 呈现 指数 增 所 以在 测试 明胶 水 溶液 流 变行 为时 ， 只改 变 温 ０ ６ ℃ 质量分 数 为 ６６ ％ ， 切 速 率 。７ 剪 长 趋势 ， 不 同的是低 剪 切速 率下 黏度 普遍 大 度 ４ ℃ ～ ５ ， 但 于高剪 切速 率 来自百度文库 的黏度 ， 这是 由于剪切 应 力破 为 ２ ｓ ０ 时 ， 察 了其 黏 度 的 变 化 规 律 ， 果 考 结 坏 了溶 液分 子间 的缠 结 ， 使流 体 流动 的阻力 减 如 图 ３和 图 ４所 示 。