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第 7 期 刘子奇，等: α-纤维素/魔芋葡甘聚糖复合水凝胶的制备及其性能 ·1133·

2 结果与讨论 从而使相邻聚合物链间的相互作用减小，溶胶黏度
减小。在其他多糖中也发现了类似的流动特性 [18-19] 。
2.1 α-CE/KGM 溶胶的流变特性分析 剪切稀化现象也可以通过剪切应力随剪切速率
高分子溶液流变学性质取决于其受到剪切应力 的变化分析，结果如图 2 所示。在 25 ℃下，α-CE/
时的力学效应，用牛顿幂律方程表示为： KGM 复合溶胶随着剪切速率的增加，剪切应力随之
n
τ=K×γ 变大，但当剪切速率达到一定值后，剪切应力的增
式中：K 为稠度系数，是液体流动时内摩擦或阻力 加呈平缓趋势，表现出剪切稀化现象。从图 2 可看
n
的量度，Pa·s ；n 为非牛顿流体指数，表示与牛顿
出，随着 α-CE 加入量的增多，α-CE/KGM 复合溶胶
流体偏离的程度。对于假塑性流体，随剪切速率增
的剪切应力也随之增强，α-CE 与 KGM 分子间协同
加，表观黏度逐渐降低，n<1。n 偏离 1 的程度越大，
增效作用更强。
表明流体的假塑性越强。根据流变曲线，可以拟合

出稠度系数 K、非牛顿流体指数 n，进而得出剪切
应力和剪切速率的方程。α-CE/KGM 溶胶的剪切应
力和剪切速率的关系如表 1 所示。

表 1 α-CE/KGM 溶胶的流变数据拟合表
Table 1 Rheological data fitting table
2
K n 模拟方程 R
α-CE0 12.04 0.4539 =12.04 0.4539 0.8644
α-CE1 13.71 0.4500 =13.71 0.4500 0.8675
α-CE2 14.92 0.4454 =14.92 0.4454 0.8617

α-CE3 18.55 0.4399 =18.55 0.4399 0.8581
α-CE4 19.67 0.4357 =19.67 0.4357 0.8565 图 2 剪切应力随剪切速率的变化
Fig. 2 Changes of shear stress with shear rate

由表 1 可知，随着 α-CE 加入量的增多，n 呈下
采用动态频率扫描可以更准确地显示不同比例
降的趋势，K 值则呈增大的趋势，说明在相对拥挤
α-CE/KGM 溶胶的结构完整性和机械强度，结构的
的空间内其分子链的运动变得困难，内摩擦力增大
完整性是通过测定结构在长振荡频率或短振荡频率
导致黏度不断增加。
下对形变的响应。储存模量（Storage Modulus，G）
在 25 ℃下，加入不同量 α-CE 所形成的 α-CE/
和损耗模量（Loss Modulus，G）是判断黏弹性材料
KGM 溶胶的稳态剪切黏度测试结果如图 1 所示。 的弹性和黏性的重要参数，其中，储存模量 G'代表

体系的弹性指标，它与应变同相位能够反映材料形
变的回弹能力；而损耗模量 G则代表体系的黏性指
标，反映的是材料形变时的内耗程度。在 25 ℃，1%
的应变下采用动态频率扫描测定不同比例 α-CE/KGM
溶胶的动态黏弹性随频率的变化，结果如图 3 所示。

图 1 KGM 和 α-CE/KGM 溶胶的剪切应力-黏度曲线
Fig. 1 Shear rate-viscosity curves of KGM and α-CE/KGM
solutions

由图 1 可见，随着剪切速率的增大，KGM 溶胶
和 α-CE/KGM 溶胶的黏度都快速减小，表明它们都
存在剪切稀化现象，这是由于在剪切外力作用下， 图 3 25 ℃下，G和 G随频率的变化
KGM 分子链或分子链段沿剪切力的方向伸展取向， Fig. 3 Changes of G and G with frequency at 25 ℃