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Viscosità di soluzioni acquose di polimeri: studio sperimentale di sistemi contenenti polietilenglicoli e/o destrani

Il presente lavoro ha riguardato lo studio della viscosità di soluzioni acquose contenenti polietilenglicoli e/o destrani con l'obiettivo di valutare la dipendenza della viscosità dalla concentrazione di polimero, e gli effetti prodotti da variazioni di peso molecolare, e dalla miscelazione dei polimeri stessi.
I pesi molecolari dei polietilenglicoli considerati sono 7500, 17500 e 35000, quelli dei destrani 40000 e 70000. L'intervallo di concentrazioni considerato è stato molto ampio, dal campo tipico delle soluzioni diluite a quello proprio delle soluzioni concentrate (fino al 60% in peso).
I dati raccolti in campo concentrato hanno confermato le proprietà reologiche attese per tali soluzioni e si sono potuti correlare in modo soddisfacente i dati di viscosità ottenuti in campo diluito con quelli raccolti in campo concentrato. Ciò ha consentito di trattare i dati viscosità-concentrazione di polimero secondo due approcci differenti: 1) utilizzando l'eq. di Martin sull'intero campo di concentrazioni esaminato e 2) ricorrendo ad una legge di potenza per correlare, separatamente, i dati relativi alle due regioni di concentrazione. Con il secondo metodo è stato individuato il valore di concentrazione che segna il confine tra il campo diluito e quello concentrato, mentre dall'eq. di Martin sono stati ricavati valori di viscosità intrinseca che sono in buon accordo con quelli desunti dall'analisi dei soli risultati in campo diluito.
Il trattamento dei dati sperimentali ottenuti in campo diluito è stato condotto, tenendo conto in primo luogo delle dovute correzioni dei tempi di efflusso, legate agli effetti cinetici associati alla misura in capillari, e dei valori sperimentali della densità delle soluzioni, e, successivamente, usando in maniera combinata le equazioni di Huggins e di Kraemer per ricavare il valore della viscosità intrinseca, e, con esso, delle costanti di interazione contenute nelle due equazioni.
Dall'andamento della viscosità intrinseca in funzione del peso molecolare per il polietilenglicole è stato ricavato un' esponente dell'eq. di Mark-Houwink-Sakurada che appare plausibile, dato il carattere flessibile della macromolecola.
Il problema della correlazione dei dati di viscosità delle miscele è stato riesaminato anche alla luce di alcune considerazioni svolte sulle equazioni di Huggins e di Kraemer, in particolare sulla loro versione per miscele binarie e sui vincoli esistenti tra i parametri in esse contenuti. Di conseguenza, i dati viscosità-concentrazione totale polimero-composizione miscela polimerica sono stati trattati globalmente con tali versioni delle due equazioni, ottenendo così i parametri tipici dei due polimeri in miscela (viscosità intrinseca e costante di Huggins, dalla quale discende automaticamente il valore delle costante di interazione di Kraemer) ed un parametro caratteristico di miscela.

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3 ______________________________________________________________________ _________________________________________________________________________________ ___ CAPITOLO 1 INTRODUZIONE 1.1 Cenni storici Il comportamento macroscopico dei fluidi in diverse condizioni di flusso ha sempre destato grande interesse fin dall’antichità. I primi tentativi di misurare le proprietà di scorrimento dei fluidi risalgono addirittura al 3000 a.C. con i Sumeri i quali usarono, come unità di riferimento, la quantità di acqua che fluiva da un imbuto nell’ unità di tempo. Ma probabilmente il primo esperimento scientifico usato per determinare lo scorrimento fu fatto da Hagen nel 1839, seguito, immediatamente dopo, dalla scoperta di Poiseuille. Quest’ultimo studiò i fenomeni di scorrimento in un capillare per poter capire meglio la circolazione del sangue attraverso i vasi capillari del corpo umano. Poté così scoprire, grazie all’utilizzo dell’acqua e non del sangue, la relazione, nota come legge di Hagen-Poiseuille, tra la velocità di scorrimento e la caduta di pressione per un fluido in un capillare. Probabilmente, infatti, non sarebbe arrivato a questo risultato se avesse usato il sangue, cioè un fluido non-Newtoniano! Questa scoperta divenne la base della viscosimetria. Dopo Poiseuille, Wiederman e più tardi Hagenbach dedussero una formula teorica per la scoperta di Poiseuille basata sulla definizione di Newton di viscosità. Bisognava attendere, però, il 1890, quando Couette ideò un nuovo metodo basato su un sistema di due cilindri coassiali, per ottenere nuovi impulsi nel campo dell’idrodinamica e nella tecnologia dei fluidi.

Tesi di Laurea

Facoltà: Scienze Matematiche, Fisiche e Naturali

Autore: Riccardo Addobbati Contatta »

Composta da 115 pagine.

 

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