On determination of gel point
In this paper, the gel-forming compositions exhibiting a low-viscosity Newtonian fluid behavior at the initial stage and a viscoelastic body - gel behavior at the final stage are considered. A gel point is referred to as the time instant when the shear modulus of elasticity of the composition becomes greater than zero. The interaction between sensor and gel-forming composition in the vibration rheometer is numerically studied using the Kelvin-Voigt rheological model. It is revealed that the method that uses the results of two experiments at different frequencies can be applied to determine the gel point within the framework of classical vibration viscosimetry. It is shown that the proposed method is independent of the size of measuring vessel. The algorithm for determining the gel point in the case of the noise presence in the experimental data is described. A test problem is considered using the idealized dependencies of the shear modulus of elasticity and dynamic viscosity on time for gelation process. Based on the test problem solution, the assessment of the impact of the noise factor and length of averaging segment on the results is obtained. The efficiency of proposed method is exposed. Two versions of practical implementation are proposed: two sensors oscillating at their own frequencies or one sensor switching to different harmonics.
Keywords
гелеобразующий состав,
вязкость,
упругость,
численное моделирование,
момент гелеобразования,
gel-forming composition,
viscosity,
elasticity,
numerical simulation,
gel pointAuthors
| Galkin Vladislav M. | Tomsk Polytechnic University | vlg@tpu.ru |
| Bogoslovskiy Andrey V. | Institute of Petroleum Chemistry, Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences | bav@ipc.tsc.ru |
| Volkov Yuri S. | Sobolev Institute of Mathematics, Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences | volkov@math.nsc.ru |
Всего: 3
References
Кувшинов И.В., Кувшинов В.А., Алтунина Л.К. Применение термотропных композиций для повышения нефтеотдачи // Нефтяное хозяйство. 2017. № 1. С. 44 - 47.
Шрамм Г. Основы практической реологии и реометрии. М.: КолосС, 2003. 312 с.
Малкин А.Я., Исаев А.И. Реология: концепции, методы, приложения. СПб.: Профессия, 2007. 560 с.
ГОСТ 32463-2013 Нефтепродукты. Определение температуры потери текучести методом автоматического наклона.
Rude E.,Llorens J.,Mans C. Rheological gel point determinations in silica and titanium based sol-gel systems // Progress and Trends in Rheology: Proceedings of the fifth European rheology conference, Portoroz, Slovenia, September 6 - 11, 1998. P. 613-614. DOI: 10.1007/9783-642-51062-5.
Mortimer S., Ryan A.J., Stanford J.L. Rheological behavior and gel-point determination for a model lewis acid-initiated chain growth epoxy resin // Macromolecules. 2001. V. 34. Iss. 9. P. 2973-2980. DOI: 10.1021/ma001835x.
Matsunaga T., Shibayama M. Gel point determination of gelatin hydrogels by dynamic light scattering and rheological measurements // Physical Review E 76, 030401(R). 2007. P. 21-27. DOI: 10.1103/PhysRevE.76.030401.
Harkous A., Colomines G., Leroy E., Mousseau P., Deterre R. The kinetic behavior of liquid silicone rubber: a comparison between thermal and rheological approaches based on gel point determination // Reactive and Functional Polymers. 2016. V. 101. P. 20-27. DOI: 10.1016/j.reactfunctpolym.2016.01.020.
Ферри Дж. Вязкоупругие свойства полимеров. М.: ИЛ, 1963. 535 с.
Соловьев А. Н., Каплун А. Б. Вибрационный метод измерения вязкости жидкостей. Новосибирск: Наука, 1970. 140 с.
Браилов Э.С., Школьник С.И. Исследование кинетики и контроль процесса вулканизации полиэфируретанового каучука вибрационным методом // Каучук и резина. 1968. № 8. С. 17-19.
Алтунина Л. К., Богословский А. В., Кожевников И. С. Способ определения точки гелеобразования методом вибрационной вискозиметрии. Патент № 2529674 от 16.04.2013.
Богословский А. В., Полуэктов М. А., Алтунина Л. К. Устройство для измерения вязкости. Патент № 2135980 от 01.04.1997.
Богословский А. В., Журавлева Т. Б., Стрелец Л. А. Интерференционные резонансы при вискозиметрических измерениях // Теоретические и прикладные основы физикохимического регулирования свойств нефтяных дисперсных систем. Томск: Изд-во ТГУ, 2001. С. 105-109.
Галкин В.М., Богословский А.В., Волков Ю.С. Вибрационная вискозиметрия и численный метод определения динамики гелеобразования // Сибирский журнал индустриальной математики. 2016. Т. 19. № 4. С. 22-30. DOI 10.17377/sibjim.2016.19.403
Каплун А. Б., Мешалкин А. Б. Вибрационный метод фазового анализа - прецизионный метод для комплексного исследования физико-химических характеристик и процессов кристаллизации-плавления // Журн. структур. химии. 2014. Т. 55, № 6. С. 1229-1236.
International union of pure and applied chemistry. Compendium of chemical terminology. Gold Book. Version 2.3.3. 2014-02-24. URL: http://goldbook.iupac.org/
Шлихтинг Г. Теория пограничного слоя. М.: Наука, 1974. 743 с.
Лойцянский Л.Г. Механика жидкости и газа. М.: Наука, 1987. 840 с.
Мэзон У. Физическая акустика. Т. 2, ч. Б: Свойства полимеров и нелинейная акустика. М.: Мир, 1969. 422 с.
