[发明专利]一种定量表征聚合物分子在油-水界面吸附性能的方法

权利要求书

1.一种定量表征聚合物分子在油-水界面吸附性能的方法，其特征在于包括以下步骤：

(一)构建吸附作用下聚合物分子链形变等效随机概率模型：任一油水体系中聚合物分子链发生吸附形变的等效随机概率模型：

式中：r为三维空间维度下等效随机聚合物分子链两端距离，nm；ψ为键长缩短因数；n_m为实际聚合物分子链的化学键键数；l_m为实际聚合物分子链的平均化学键键长；

(二)油水体系中聚合物分子链熵变的定量描述：

油水体系中聚合物分子链总熵变的具体形式：

式中，N为油水体系中聚合物分子链的总数；k为玻尔兹曼常量，J/K；

n_r为等效随机聚合物分子链的化学键总数；l_r为等效随机聚合物分子链的化学键键长；n_rx为吸附作用下等效随机聚合物分子链的化学键总数；l_rx为吸附作用下等效随机聚合物分子链的化学键键长；

(三)油水体系中聚合物分子链熵变与体积功的关联：吸附过程中聚合物分子链受到体积功的平均水平为：

式中：T为聚合物分子链在油-水界面上吸附过程的平均温度；

(四)建立油水体系中聚合物分子链键长缩短因数模型：

通过替换降阶后，利用卡丹公式法求解得到3个根，取其中实根作为键长缩短因数ψ的平均水平，且当体积功ΔW≤0时，应满足ψ≥1；σ₁为引入聚合物前油水体系界面张力，N/m；σ₂为引入聚合物后油水体系界面张力，N/m；V为油水体系总体积，m³；d为油水体系中乳状液滴的平均粒径，m；

(五)考虑能量守恒原则下聚合物分子链的等效吸附力定量描述，实现定量化对油水体系中聚合物分子链发生吸附形变的微尺度描述：

油水体系中聚合物分子链受到的等效吸附力的平均水平：

2.根据权利要求1所述的定量表征聚合物分子在油-水界面吸附性能的方法，其特征在于：吸附作用下聚合物分子链形变等效随机概率模型的构建方法：根据高斯分布的概率模型推导出等效随机聚合物分子链的一维形变概率密度理论模型表达为：

式中，n为等效随机聚合物分子链的化学键键数，l为等效随机聚合物分子链的化学键键长，nm；x为一维维度上等效随机聚合物分子链两端距离，nm；

假设等效随机聚合物分子链在三维空间无任何约束，即形变在三个维度方向发生的概率相等且互相独立，则在球坐标系中积分得到等效随机聚合物分子链的形变概率描述：

式中，r＝x²+y²+z²，r为三维空间维度下等效随机聚合物分子链两端距离，nm；

将等效随机聚合物分子链与实际聚合物分子链的结构性质相关联，得到以聚合物分子链的均方长度和完全拓展长度守恒的等效随机链表达式：

式中，n_m为实际聚合物分子链的化学键键数；l_m为实际聚合物分子链的平均化学键键长；n_r为等效随机聚合物分子链的化学键总数；l_r为等效随机聚合物分子链的化学键键长；

由于等效随机链表达式是在聚合物溶胀体系中确定的，理论上均方长度和完全拓展长度为实际聚合物分子链发生溶胀、溶解时的统计性质，在油水体系中，聚合物分子链大部分已发生蜷曲等形变吸附于油-水界面，将此部分形变平均分配至分子链各个化学键内，引入键长缩短因数ψ，以反映聚合物分子链形变的平均水平，则吸附作用下等效随机链表达式为：

n_rx为吸附作用下的n,l_rx为吸附作用下的l，将式(4)回代式(2)，得到任一油水体系中聚合物分子链发生吸附形变的等效随机概率模型：

完成吸附作用下聚合物分子链形变等效随机概率模型的构建。