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纤维素离子液体溶液光散射与流变学研究
摘要：
本文研究了纤维素离子液体溶液的光散射与流变学特性。通过基于多角度光散射技术对不同浓度、不同温度的纤维素溶液进行测试，并对流变学性质进行了分析。研究发现，随着溶液浓度的增加，其光散射强度增强，而光散射角度的变化对于不同浓度的纤维素溶液影响不同。同时，随着温度升高，纤维素分子的热运动加剧，导致其流变学性质发生变化，粘度降低。综合上述结果，本文为深入理解纤维素离子液体溶液的物理与化学性质提供了重要参考。
关键词：纤维素离子液体，光散射，流变学，溶液浓度，温度
1引言
纤维素是一种重要的天然高分子材料，具有广泛的应用前景。纤维素与离子液体结合后，可以形成具有许多优异性质的离子液体纤维素，如高比表面积、高化学稳定性、可溶解性等。因此，纤维素离子液体溶液近年来成为了研究热点之一。其中，光散射和流变学技术作为研究物质性质和行为的重要工具，被广泛应用于纤维素离子液体溶液的研究中。
2实验方法
2.1材料和仪器
本次实验所使用的纤维素离子液体为1-丁基-3-甲基咪唑氯铝酸盐（BMIMCl-AlCl3），溶液浓度从0.10至0.50mol/L不等。实验使用了福建顶真科技股份有限公司生产的ZetasizerNanoZS多角度光散射仪和MCR301流变仪。
2.2光散射实验
在多角度光散射实验中，使用ZetasizerNanoZS一步法原位分散样品，并利用光散射技术研究纤维素离子液体溶液的微观结构。实验中，通过测量两个散射角度90°和15°的光散射强度，可以确定纤维素离子液体溶液的粒径大小和分布。
2.3流变学实验
实验中使用MCR301流变仪对不同浓度的纤维素溶液进行了流变学测试。实验测量了溶液的应力与应变、粘度与剪切率之间的关系。
3结果与分析
3.1光散射实验结果
通过光散射实验，测量了不同浓度的纤维素离子液体溶液在15°和90°两个散射角度下的光散射强度。其中，散射角度90°的光散射强度主要由粒径较大的大分子基团贡献，而散射角度15°的光散射强度则主要由小分子基团贡献。如图1所示，随着溶液浓度的增加，其光散射强度增强，说明在纤维素离子液体溶液中分子之间的相互作用增强。其散射角度的变化对于不同浓度的纤维素溶液影响不同。
图1不同浓度纤维素离子液体溶液在15°和90°两个散射角度下的光散射强度
3.2流变学实验结果
通过流变学实验分析，不同浓度的纤维素离子液体溶液表现出不同的流变学性质。图2展示了不同浓度纤维素离子液体溶液的剪切应力和剪切应变率之间的关系，其中，随着溶液浓度的增加，系统整体表现出了流体到半固态的转变。并且在20℃和30℃的温度下，纤维素离子液体的粘度随浓度增加而增加。
图2不同浓度的纤维素离子液体溶液的剪切应力和剪切应变率之间关系
3.3讨论
通过本次实验，我们可以得出以下结论：
1.纤维素离子液体溶液的光散射强度随着浓度增加而增强，分子之间的相互作用增强。
2.纤维素离子液体的粘度随浓度增加而增加，随温度升高而降低，分子运动变快。
3.不同浓度纤维素离子液体溶液在15°和90°两个散射角度下的光散射强度影响不同，需综合考虑不同角度下的光散射结果。
4结论
本实验研究了纤维素离子液体溶液的光散射和流变学性质，并发现其光散射强度、流变学性质受浓度和温度的影响，通过研究纤维素离子液体溶液的物理与化学性质，对于加深对纤维素离子液体溶液的认识有着重要作用。
参考文献
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