A Rheological Study of Binary Mixtures of Ionic Liquid [Me3NC2H4OH][Zn2Cl5] and Ethanol

In this paper, by means of Advanced Rheometric Expanded System (ARES), oscillatory and steady shear behavior of binary mixtures of a quaternary ammonium based ionic liquid [Me3NC2H4OH][Zn2Cl5] with ethanol (EtOH) were determined at 25°C and 25-50°C, respectively. The effects of shear rate, temperature and concentration on viscosity were elucidated sufficiently. It was found that the solutions show pseudo-plastic behavior at low shear rate and Newtonian property at higher shear rate. The addition of EtOH caused a substantial decrease in viscosity of the ionic liquid and the viscosity of binary mixtures could be described by an exponential equation. Arrhenius Equation and Power Law equation were applied to describe the respective effects of temperature and shear rate on viscosity. Activation energy derived from Arrhenius equation decreased with increasing the EtOH fraction in the mixture. Zusammenfassung: In diesem Artikel wird mit Hilfe des Advanced Rheometric Expanded Systems (ARES) das Verhalten bei Oszillation und in stationärer Scherung von binären Mischungen aus einer quaternären auf Ammonium basierenden ionischen Flüssigkeit [Me3NC2H4OH][Zn2Cl5] und Ethanol (EtOH) bei 25°C bzw. 25 50°C untersucht. Der Einfluss der Schergeschwindigkeit, der Temperatur und der Konzentration auf die Viskosität wurden herausgestellt. Es wurde gefunden, dass die Lösungen ein pseudo-plastisches Verhalten bei niedrigen Schergeschwindigkeiten und ein Newtonsches Verhalten bei höheren Schergeschwindigkeiten aufweisen. Die Zugabe von Ethanol verursachte eine deutliche Abnahme der Viskosität der ionischen Flüssigkeit. Die Viskosität der binären Mischung konnte mit Hilfe einer Exponentialgleichung beschrieben werden. Die Arrhenius-Gleichung und die Potenzgesetzgleichung wurden angewandt, um den Einfluss der Temperatur und der Schergeschwindigkeit auf die Viskosität zu beschreiben. Die aus der Arrhenius-Gleichung erhaltene Aktivierungsenergie nahm mit zunehmendem Ethanolanteil in der Mischung ab. Résumé: Dans cet article, le comportement dynamique et stationnaire du cisaillement des mélanges binaires d'un liquide ionique à base d'ammonium quaternaire [Me3NC2H4OH][Zn2Cl5] avec l'éthanol (EtOH) ont été déterminés respectivement à 25oC et à 25 50oC, au moyen d’un système avancé d’expansion rhéomètrique (ARES). Les effets du taux de cisaillement, de la température et de la concentration sur la viscosité ont été élucidés. On a constaté que les solutions montrent un comportement pseudoplastique à bas taux de cisaillement mais ont une propriété Newtonienne à un taux de cisaillement plus élevé. L'addition de EtOH a causé une diminution substantielle de la viscosité du liquide ionique. La viscosité des mélanges binaires pourrait enfin être décrite par une fonction exponentielle. L'équation d'Arrhenius et l'équation de loi de puissance ont été appliquées pour décrire les effets respectifs de la température et du taux de cisaillement sur la viscosité. L'énergie d'activation dérivée de l'équation d'Arrhenius diminue en augmentant la fraction de EtOH dans le mélange.