探索疏水缔合丙烯酰胺共聚物微交联、性能和结构的研究

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1、成都理工大学硕士学位论文疏水缔合丙烯酰胺共聚物微交联、性能和结构的研究姓名：邓俊申请学位级别：硕士专业：化学工艺指导教师：钟传蓉20080501摘要疏水缔合丙烯酰胺共聚物微交联性能和结构的研究作者简介：邓俊，女，1978年8月生，年6月毕业于成都理工大学化学工艺专业，师从成都理工大学钟传蓉教授，2008获得工学硕士学位。本文研究了以疏水缔合聚合物为交联聚合物，酚醛树脂为交联剂的凝胶体系，把交联剂与共聚物之间形成的共价键作用与分子链上疏水基团分子间形成的范德华相互作用力相结合，使低浓度PASA．PF在高盐浓度的溶液中仍能形成完整的超分子缔合结构，从而赋予PASA—P

2、F溶液优异的溶液性能。疏水缔合聚合物交联后，聚合物有效分子量增大，疏水基团的疏水缔合作用增强，形成的交联体系具有显著的增黏性、耐盐性、抗剪切能力、长期稳定性。采用自由基胶束聚合法，以丙烯酰胺(AM)为基本结构单元，以丁基苯乙烯(BST)为疏水单体，为了改善聚合物的溶解性，以2．甲基．2．丙烯酰胺基丙磺酸钠(NaAMPS)为第三单体，合成疏水缔合共聚物P(AM，BST／NaAMPS)(PASA)；以苯酚和甲醛为原料、Na0H为催化剂，采用两步催化法合成酚醛树脂，研究得到合成酚醛树脂的适宜条件：n(P)：n(F)=1：2．5，pH值为9～10，最终反应温度为90℃，合

3、成时间为50min。研究了共聚物PASA的浓度、交联剂用量、pH值、温度、时间对PASA．PF溶液黏度的影响，得到了聚合物交联的适宜条件：聚合物浓度为1．Og／L，交联剂浓度为O．35叽，最适宜的pH值为8～10，交联温度为85℃。通过红外光谱(FT．IR)表征得到PASA．PF和酚醛树脂的分子结构；热分析(TG)结果表明，交联共聚物的分解残留量和开始分解温度较线型PASA高。交联后，在高盐浓度50g几下，共聚物的临界缔合浓度从1．5∥L明显降低到O．7g／L，O．7g／L共聚物溶液黏度从6mPa·s明显增加到15．3mPa·s。1．0g／LPASA—PF溶液达到

4、极大黏度所对应的NaCl浓度从50g／L降低到10g／L，但在100∥LNaCl溶液中的黏度仍达84．6mPa·s，在75℃时的黏度仍达57．2mPa·s。交联共聚物溶液表现出优异的抗剪切性能和剪切增稠效应；在90℃的高温下表现突出的抗老化性能，1．0g／LPASA．PF在50∥L盐溶液中老化60d后，溶液的表观黏度为102．1mPa·s，黏度保留率为85．7％。动态粘弹性实验研究发现，交联共聚物形成了更多的疏水缔合结构，体系的弹性特征明显增强。随着聚合物浓度的增加，弹性特征越明显，并在50叽高盐溶液中形成了分子间疏水缔合作用较强的超分子结构，使得溶液在测试频率范

5、围内一直表现以弹性特征为主的流体。PASA．PF溶液的荧光探针光谱研究发现，交联共聚物在淡水和盐水中形成成都理T人学硕Ij学位论文了大量的疏水微区，并随着聚合物浓度从1．Og／L增加到2．0∥L，疏水微区尺寸和数量也明显增加，溶液的非极性增强，II／13值从O．98下降到O．80。1．5g／LPASA．PF在5g／LNaCl溶液中，溶液中的疏水微区少，Il／13值为1．028：在10∥LNaCl溶液中，溶液中形成更紧密的疏水缔合结构，疏水微区的非极性增强，Il几值为0．765；NaCl浓度为30g／L～80g／L，疏水微区的数量和尺寸大小有所减小，Il／13值增大

6、，溶液的非极性减弱。SEM的研究结果表明，交联共聚物的分子链刚性明显增强，在5g／LNaCl加入后，仍能保持较伸展的构象，使PASA．PF在盐水中形成了连续的空间网络结构，溶液的黏度增大；在50g／LNaCl溶液中，随着聚合物浓度从1．2g／L增加到1．5g／L，缔合体的尺寸增大，缔合结构从空间网络结构变化为无空隙的连续聚集结构，导致交联共聚物溶液的表观黏度显著提高。交联剂浓度为O．5∥L时，1．2g／LPASA．PF在溶液中形成了凝胶状的颗粒，导致交联共聚物溶液的溶解性和稳定性差，溶液出现分层现象，溶液的黏度低。通过对交联共聚物溶液微观结构的研究，揭示了PASA

7、．PF溶液性能与分子聚集态的关系。关键词：疏水缔合聚合物微交联酚醛树脂溶液性能荧光探针扫描电镜AbstractStudyonMicro—crossIinking，PropertiesandStructureofHydrophopbicalIyAssociatingAcrylamideCopoIymerIntroductionoftheauthor：den卣un，femalewasbominAugust，l978whosetutorwasProfessorZhongchuanrong．She酎aduated仔omChengduUniVersityofTechnolo

8、gyinc