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《西南石油大学》 2017年
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CO_2/N_2开关二元共聚物的合成及性能研究

康良  
【摘要】:CO_2/N_2开关聚合物由于具有智能响应、绿色环保、可重复利用等优点,可以根据人们的需要对聚合物的分子结构、微观尺寸等进行改造从而达到对聚合物宏观性能调控的目的。CO_2/N_2开关聚合物既具有一定的表面活性,又具有流变性,因此其在水溶液黏度的调控以及油的乳化领域具有极大的应用价值。本文通过选择合适的CO2开关单体及非功能单体进行无规共聚,合成了两种具有相反CO_2/N_2开关调控效果的二元共聚物。分别对两种共聚物的CO_2/N_2开关性能进行了表征,并对其CO_2/N_2开关黏度可调控性能和柴油乳化性能进行了研究。以DMAPMA(N-(3-二甲氨基丙基)甲基丙烯酰胺)和AM(丙烯酰胺)为单体进行自由基聚合,合成了正向CO_2/N_2开关共聚物P(DMAPMA-AM)。通过单因素实验得出了最佳CO2开关性能的聚合物的合成条件:n(AM):n(DMAPMA)=4:1、w(单体总质量)=25%、w(引发剂)=0.2%、反应温度40℃、反应时间4h。通过测聚合物水溶液通入CO_2/N_2前后的电导率、Zeta电位和粒径,证明P(DMAPMA-AM)能在通CO2后被质子化而使双电层厚度增大、平均粒径增大;而通N2后聚合物去质子化而导致双电层厚度减小、平均粒径减小,从而证明P(DMAPMA-AM)具有良好的正向CO_2/N_2开关响应性能。对聚合物用扫描电镜进一步证明其微观形貌具有CO_2/N_2开关响应。对聚合物CO_2/N_2黏度调控性能研究得出P(DMAPMA-AM)水溶液的黏度能在通CO_2/N_2后显著上升/下降。研究了P(DMAPMA-AM)乳化柴油在不同条件下乳状液的稳定性,得出了最优的乳化剂加量为0.3%、油水比为6:4、搅拌速率为300r/min、搅拌时间为60min。开关性能测试得出,柴油乳状液在循环通入CO_2/N_2后能快速实现乳化和破乳。以DMAPMA和SSS(对苯乙烯磺酸钠)为单体合成了反向CO_2/N_2开关共聚物P(DMAPMA-SSS)。利用单因素实验得出了最佳CO2开关性能的聚合物的合成条件:n(SSS):n(DMAPMA)=1:8、w(单体总质量)=20%、w(引发剂)=0.4%、反应温度 60℃、反应时间8h。通过测聚合物水溶液通入CO_2/N_2前后的电导率、Zeta电位和粒径,证明P(DMAPMA-SSS)能在通CO2后被质子化导致带电双电层被压缩、平均粒径减小,而通N2后聚合物去质子化而使双电层厚度增大、平均粒径增大。对聚合物CO_2/N_2黏度调控性能研究得出P(DMAPMA-AM)水溶液的黏度能在通CO_2/N_2后下降/上升。同时也说明P(DMAPMA-AM)与P(DMAPMA-SSS)具有相反的CO_2/N_2开关黏度调控效果。研究了P(DMAPMA-AM)乳化柴油在不同条件下乳状液的稳定性,得出了最优的乳化剂加量为1.0%、油水比为7:3、搅拌速率为400r/min、搅拌时间为90min。开关性能研究表明,柴油乳状液在循环通入CO_2/N_2后能实现乳化和破乳。
【学位授予单位】:西南石油大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:O631

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