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新一族疏水缔合聚丙烯酰胺的合成及其水溶液的流变特性

江立鼎  
【摘要】: 本文以丙烯酰胺型阴离子表面活性单体2-丙烯酰胺基十四烷基磺酸钠(NaAMC_(14)S)为共单体,与丙烯酰胺(AM)实施了水溶液均相共聚合,并使NaAMC_(14)S的浓度处于临界胶束浓度以上,制备了具有微嵌段结构的共聚物NaAMC_(14)S/AM;用红外光谱法对共聚物的结构进行了表征,使用乌氏粘度法测定了特性粘数,相对表征了共聚物的相对分子质量;采用荧光探针法与表观粘度法重点研究了共聚物的流变特性。研究结果表明,NaAMC_(14)S/AM是新一族疏水缔合聚丙烯酰胺,不仅克服了胶束共聚合的诸多缺点,更重要的是由于其分子链中疏水嵌段较长,因此具有很强的疏水缔合性,其水溶液的切力变稀行为具有明显的可逆性,表现出强的抗剪切性能。本研究中特别发现到,共聚物NaAMC_(14)S/AM其盐水溶液的表观粘度远高于纯水溶液的表观粘度,当共聚物浓度为0.3%(wt%)、CaCl_2浓度为2%(wt%)时,溶液的表观粘度竟然提高了三个数量级,表现出独特的正性盐敏性(即遇盐变稠)。 通过分别改变AM与NaAMC_(14)S的投料比、改变外加电解质NaCl的加入量以及引发剂的用量,制备了分子链微结构系列变化的共聚物NaAMC_(14)S/AM;采用荧光探针法与表观粘度法研究了共聚物分子链微结构与其疏水缔合性能之间关系,较充分地探索了共聚物分子链中疏水微嵌段含量、疏水微嵌段长度及共聚物分子质量诸微结构因数对共聚物疏水缔合性的影响。研究结果表明,共聚物NaAMC_(14)S/AM的疏水缔合性随着疏水微嵌段含量的增加而增强,随着疏水微嵌段长度的增长而增强,当疏水微嵌段含量和嵌段长度一定时,共聚物的疏水缔合性随分子量的增大而增强。 本研究还合成了阳离子型Gemini表面活性剂二溴化-N,N′一六(甲基十二烷基)己二铵(C_(12)C_6C_(12)Br_2),采用表观粘度法和荧光探针法深入研究了共聚物NaAMC_(14)S/AM与Gemini表面活性剂C_(12)C_6C_(12)Br2的相互作用。研究结果表明,新一族疏水缔合聚丙烯酰胺NaAMC_(14)S/AM与Gemini表面活性剂C_(12)C_6C_(12)Br_2之间具有强烈的疏水相互作用,表现在几个方面: C_(12)C_6C_(12)Br_2的加入,使共聚物NaAMC_(14)S/AM在浓度小于其临界缔合浓度(cac)时即发生分子间的缔合; C_(12)C_6C_(12)Br_2在低于其临界胶束浓度时,就与共聚物NaAMC_(14)S/AM形成混合胶束;当共聚物浓度的浓度为0.3wt%时,随着C_(12)C_6C_(12)Br_2加入量的增多,共聚物水溶液的粘度会发生大幅度的提升,在最大值处粘度竟提高了3个数量级。研究中还发现,共聚物NaAMC_(14)S/AM与C_(12)C_6C_(12)Br_2之间的相互作用还与共聚物分子链中的疏水微嵌段含量有关,疏水微嵌段含量越多,NaAMC_(14)S/AM与C_(12)C_6C_(12)Br_2之间的相互作用越强,溶液粘度提升的程度越大。


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