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阳离子聚丙烯酰胺水基分散体的合成研究

金启明  
【摘要】:本文合成了不同组成、不同分子量的聚(丙烯酰胺-二甲基二烯丙基氯化铵)(P(AM-DA))、聚(丙烯酰胺-甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵)(P(AM-DMC))和聚(二甲基二烯丙基氯化铵)(P(DADMAC)),采用IR、1H-NMR对其进行结构表征。研究了P(AM-DMC)和P(DADMAC)在盐水溶液中的拟二元及拟三元相分离,测定了盐浓度、聚合物的组成及分子量对聚合物相分离的影响。结果表明,发生相分离的临界聚合物浓度随聚合物分子量、盐浓度的升高和阳离子度的降低而降低,P(DADMAC)的加入促进了P(AM-DMC)在盐水溶液中的相分离。 P(AM-DA)为分散剂,水溶性偶氮化合物V50为引发剂,研究了丙烯酰胺和阳离子单体甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(DMC)在无机盐水溶液中的分散共聚合,制备了稳定的P(AM-DMC)水基分散体。采用扫描电镜、激光粒度仪观察粒子形貌、测定粒子粒径及其分布。研究了分散剂结构、用量,共聚单体组成、用量,盐种类和浓度,以及聚合温度、引发剂浓度对水基分散聚合的影响。并探讨了水基分散聚合的机理。 结果表明,分散剂的结构和用量、盐种类和浓度以及单体组成和用量对形成稳定的水基分散体至关重要。阳离子度为40%、特性粘数为2~3dL/g的P(AM-DA)适宜作为该水基分散聚合体系的分散剂,硫酸铵和硫酸钠混合盐水溶液对P(AM-DMC)的分散聚合更有效。阳离子单体配比增大将增加分散聚合的难度,不利于分相;引入亲水性较弱的阳离子单体甲基丙烯酸二甲胺基乙酯氯化苄(DMB)可以有效地改善相分离,降低分散体系的表观粘度和粒子的平均粒径。 对分散聚合过程中转化率、粒子尺寸和粒子数的计算表明,水基分散聚合的成核过程为死链聚合物的相分离。成核期较长,对应的转化率较高(达30%以上)。粒子尺寸较大,约为500~5000nm之间。分散体可达的固含量和分散体的粘度依赖于分散相的聚合物浓度。


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