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表面活性剂与聚合物相互作用的研究

樊明红  
【摘要】:水溶性聚合物在许多工业领域中(如采矿、三次采油、油漆制造、污水处理、工业用水等)都有十分广泛的应用。聚丙烯酰胺的水溶液有着很高的粘度,它能和很多化合物形成氢键,在实际应用中聚合物通过和表面活性剂复配使用以提高其效能,因此研究水溶性聚合物和表面活性剂之间的相互作用具有重要的理论意义和实践意义。 本文合成了不同类型的聚丙烯酰胺、疏水改性聚丙烯酰胺以及阳离子Gemini型表面活性剂,并对各种不同的聚丙烯酰胺和阳离子表面活性剂之间的相互作用进行了研究,还研究了疏水改性聚丙烯酰胺和不同类型的表面活性剂之间的相互作用。 实验主要用核磁共振(NMR)法以及质谱法对合成聚合物所需的单体和表面活性剂产物进行了结构分析;应用电导法、表面张力等方法比较系统地研究了表面活性剂水溶液的性能以及水溶性聚合物和表面活性剂之间的相互作用,又通过粘度的测量对聚丙烯酰胺、疏水改性聚丙烯酰胺水溶液性质进行了研究,进一步加深了对聚合物和表面活性剂相互作用行为的理解。 实验结果表明: (1) 非水解聚丙烯酰胺PAM和阳离子表面活性剂DTAB之间没有明显的相互作用,而与两种阳离子型Gemini表面活性剂之间的相互作用较明显。 (2) 对于Gemini表面活性剂C_(12)C_sC_(12)Br_2来说,随着联接基团spacer碳原子个数的增加,临界胶束浓度(CMC)变小,胶束离子化度增大。 (3) 加入阳离子表面活性剂后的HMPs及PAM复合体系的粘度均有降低,而且降低程度在表面活性剂的各个浓度范围内是不同的,在CAC之前降低较快,到达C_2后混合物的粘度基本保持不变。 (4) 随着聚丙烯酰胺水解度的增大,部分水解聚丙烯酰胺(HPAM)与十二烷基三甲基溴化铵(DTAB)、Gemini表面活性剂C_(12)C_sC_(12)Br_2(S=6,12)之间的相互作用增强,HPAM水溶液pH增大对HPAM和DTAB、C_(12)C_sC_(12)Br_2之间的相互作用有利。 (5) Gemini表面活性剂C_(12)C_sC_(12)Br_2中C_(12)C_6C_(12)Br_2与疏水改性的阳离 哈尔滨工程大学硕士学位论文 子型的聚合物HMCP的相互作用比未疏水改性的中性聚合物PAM的相互作 用要来得强;而C12C12C12BrZ与未疏水改性的中性聚合物PAM的相互作用比 疏水改性的阳离子型的聚合物HMCP的相互作用强。这些结果表明Gemini 表面活性剂的联接基团(spacer)对聚合物一表面活性剂的相互作用有着重要 影响。 总之,本论文系统研究了阳离子表面活性剂和聚丙烯酞胺、疏水改性聚 丙烯酞胺之间的相互作用以及Gemini表面活性剂(C:ZCsC:ZBrZ)和聚丙烯酞 胺的合成方法。实验结果证明,聚合物与表面活性剂之间相互作用的主要驱 动力是疏水相互作用,同时证明了水溶性高分子与表面活性剂之间的静电相 互作用在两者相互作用中也有重要的影响。Gemini表面活性剂比其对应的一 般单链表面活性剂有更优越的性质,如更好的水溶性、润湿性和发泡性、更 低的临界胶束浓度(CMC)值、更高效的降低表(界)面张力的性能等等。


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