In this study, flow induced behavior of a micellar solution of cetylpyridinium chloride(CPC) and sodium salicylate was studied by employing a phase modulated flow birefringence and rheometry. We examined the shear viscosity, shear modulus and flow birefringence as a function of the surfactant and additive concentrations.
In the presence of NaSal, the micellar solution exhibited the non linear viscoelastic behavior due to the formation of worm-like micelles when the molar ratio of NaSal was above 0.5. Also shown was that the shear viscosity increased until the molar ratio reached around unity. Meanwhile, the shear viscosity decreased as the molar ratio exceeded the optimum value. This implies that the scission of the micelle network junctions occurs at higher concentration of NaSal.
In the optical experiment, flow birefringence and extinction angle were measured to investigate the change in the micelle orientation during flow. Intensity fluctuation appeared at the shear rate near the onset of shear thickening, which caused by shear-induced coagulation or aggregation. Near the optimum molar ratio, signals captured in on oscilloscope showed a slow response after the flow applied. The difference of I1w and I2w signals produced by changing the molar ratio can be explained by the relaxation time of each solution. At low shear rates, the flow birefringence increased as the shear rate increased. On the other hand, at higher shear rates, the flow birefringence decreased or was not reproducible due to the intensity fluctuation.
본 연구에서는 양이온 계면활성제의 일종인 세틸 피리듐 클로라이드의 흐름장 하에서의 거동과 첨가제로서의 살리실산 나트륨염의 효과를 유변학적 방법과 광 유변학적인 방법을 통하여 규명하였다.
살리실산 나트륨염을 포함한 마이셀 용액은 농도에 따라서 수용액 상에서 마치 고분자와 같은 특이한 특성을 보인다. 이러한 고분자 체인과 같은 마이셀 형태를 worm-like 마이셀 이라고 부른다. 우선 흐름장하에서의 거동을 살피기 위해서 우선 점도와 모듈러스등 유변학적 변수들의 변화를 살펴보았고, 흐름장하에서의 배열정도와 전단담화등의 원인을 규명하기 위해서 복굴절과 같은 광유변학적인 실험을 수행하였다. 살리실산 나트륨염의 효과를 살펴보면, 계면활성제와의 몰비가 1.0 근처에서 용액은 높은 점도를 가지는 비선형 점탄성 거동을 보인다. 이러한 거동을 나타내는 최적의 몰비는 농도에 따라서 조금씩 감소하는 경향을 보이며, 과량의 살리실산 나트륨염이 존재할시에는 전단점도는 감소한다. 또한 완화시간도 급격히 감소함을 알 수 있었다. 이것으로 과량의 살리실산 나트륨염이 마이셀 그물구조의 접합부분을 공격해 분해를 촉진함을 알 수 있다.
광유변학 실험에서 복굴절은 흐름에 따라 조금씩 증가하는 경향을 보인다. 하지만 조금 더 전단속도가 높아지면 전단담화가 일어나는 임계점 부분에서 빛의 요동에 의해서 복굴절은 오히려 감소하거나 정상상태를 보이지 않게 된다. 이러한 빛의 요동은 흐름에 의해서 유발되는 응집때문이며, 이것은 전단담화 현상과 밀접한 관계가 있다. 또한 복굴절 신호의 응답신호도 몰 비에 따라서 다른 거동을 보이는데 최적 몰 비 부근에서 응답신호는 긴 완화시간의 영향으로 부드럽고 느린 변화를 보인다.
