한정된 공간에서의 희석 고분자 용액의 흐름

손영곤; 박오옥

Korean Journal of Rheology, Vol.4, No.1, 62-69, June, 1992

Export Citation

한정된 공간에서의 희석 고분자 용액의 흐름

Flow of Dilute Polymer Solutions in the Confined Geometry

손영곤, 박오옥

초록

한정된 공간 속을 희석 고분자 용액이 흐를 때 그 공간의 특성 길이가 고분자의 그것과 비슷한 경우에는 실험적으로 무한 공간에 비하여 점도가 작게 됨을 보였다. 잔탄 검 용액과 폴리아크릴 아미드 용액이 원통형 다공을 가진 고분자 막을 통해 흐를 때의 점도를 뉴톤 영역 뿐 아니라 비뉴톤 영역에서도 한꺼번에 측정할 수 있는 흐름 장치를 만들어 실험하였다. 뉴톤 점도는 다공의 크기가 줄어들수록 줄어드는 경향을 보였는데 이는 두 특성 길이의 비로서 설명 할 수 있었다. 비뉴톤 점도 영역에서의 지표(power law index)는 폴리아크릴 아미드 용액에서는 차이가 발견되지 않았으나 잔탄 검 용액에서는 다공의 크기가 감소할수록 점점 작은 값을 보였다. 이것은 두 고분자 사슬의 경직성 차이에 기인된다 하겠다. 결론적으로 벽 근처에 분자 크기 정도의 고분자 희박 영역이 존재하고 그 영역내에서는 고분자 사슬의 배향 구조가 제한적이다고 하는 이론적 설명과 부합되는 결과를 얻었다.

Polymer solutions flowing through small pores of which length scale is comparable with polymers were experimentally demonstrated to have reduce apparent viscosities from those obtained in unbounded media. Simple, but efficient rheometric configuration was designed to obtain both Newtonian and shear thinning viscosities simultaneously over a wide range of shear rate for Xanthan and Polyacrylamide solutions flowing through a well-defined cylindrical pore. Zero shear viscosities were found to decrease with decreasing size of pores for both solutions, which can be correlated with relative size of polymers compared with that of confining geometry. But power law index in the shear thinning region were not much changed for polyacrylamide solution and decreased for xanthan solution. It could be due to the flexibility difference between two polymers. There seems to be a depletion layer of one molecular length near the wall, where the conformation of the polymer chains is restricted as theories suggested.

Keywords:Dilute polymer solutions;flexibility;confining geometry;depletion layer;Xanthan;Polyacrylamide

[References]

Smith FW, J. Pet. Technol., 22, 148 (1970)
Smith WB, J. Pet. Technol., 25, 1307 (1973)
Desremaux L, Chauveteau G, Martin M, Coll. A.R.T.E.P., Paper No. 28, June 7-9 (1971)
Szabo MT, Paper No. 4028 presented at the SPE meeting, San Antonio, October 8-11 (1972)
Maerker JM, J. Pet. Technol., 2, 1307 (1973)
Chauveteau G, Moulu JC, Eur. Symp. E.O.R., Edinburgh, July 5-7, pp. 65-82 (1978)
Brunn PO, Rheol. Acta, 15, 23 (1976)
Aubert JH, Tirrell M, J. Chem. Phys., 77, 553 (1982)
Stasiak W, Cohen C, J. Chem. Phys., 78, 553 (1983)
Park OO, Fuller GG, J. Non-Newton. Fluid Mech., 15, 309 (1985)
Son YG, Park OO, HWAHAK KONGHAK, 27(6), 759 (1989)
Chauveteau G, J. Rheol., 26, 111 (1982)
Cohen Y, Metzner AB, J. Rheol., 29, 67 (1985)
Bernoit M, Freund L, Sparch G, "Poly-α-amino acids," G.D. Fasman, Ed., Marcel Dekker, New York (1967)
Chun MS, Park OO, Kim JK, Korean J. Chem. Eng., 7(2), 126 (1990)

[1] Smith FW, J. Pet. Technol., 22, 148 (1970)

[2] Smith WB, J. Pet. Technol., 25, 1307 (1973)

[3] Desremaux L, Chauveteau G, Martin M, Coll. A.R.T.E.P., Paper No. 28, June 7-9 (1971)

[4] Szabo MT, Paper No. 4028 presented at the SPE meeting, San Antonio, October 8-11 (1972)

[5] Maerker JM, J. Pet. Technol., 2, 1307 (1973)

[6] Chauveteau G, Moulu JC, Eur. Symp. E.O.R., Edinburgh, July 5-7, pp. 65-82 (1978)

[7] Brunn PO, Rheol. Acta, 15, 23 (1976)

[8] Aubert JH, Tirrell M, J. Chem. Phys., 77, 553 (1982)

[9] Stasiak W, Cohen C, J. Chem. Phys., 78, 553 (1983)

[10] Park OO, Fuller GG, J. Non-Newton. Fluid Mech., 15, 309 (1985)

[11] Son YG, Park OO, HWAHAK KONGHAK, 27(6), 759 (1989)

[12] Chauveteau G, J. Rheol., 26, 111 (1982)

[13] Cohen Y, Metzner AB, J. Rheol., 29, 67 (1985)

[14] Bernoit M, Freund L, Sparch G, "Poly-α-amino acids," G.D. Fasman, Ed., Marcel Dekker, New York (1967)

[15] Chun MS, Park OO, Kim JK, Korean J. Chem. Eng., 7(2), 126 (1990)