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丙烯酰胺与阳离子单体的双水相共聚合

赵亮  
【摘要】:聚丙烯酰胺(PAM)是丙烯酰胺(AM)及其衍生物的均聚物与共聚物的统称,是一种线型水溶性高分子,广泛应用于水处理、造纸、石油等工业部门。国外阳离子型聚丙烯酰胺产品用途十分广泛,但是国内目前生产技术较落后,产品质量不高,很难满足用户要求。双水相聚合概念是在上世纪末提出,对丙烯酰胺双水相均聚合体系已经有所研究,但是在双水相体系中进行丙烯酰胺共聚合的研究还鲜有报道。本论文以此为出发点,提出利用双水相共聚合反应制备共聚型水溶性聚合物的新方法。 双水相聚合(Aqueous two-phase polymerization)是一种新型的聚合体系,是将水溶性单体溶解在另一种水溶性物质的水溶液中,形成均相的混合物体系,再在一定条件下聚合,形成互不相溶的水溶性聚合物分散液的聚合反应。反应体系粘度相对较低、含固量大,并且在聚合过程中不存在有机溶剂污染等问题,具有广阔的应用前景和环保价值。 阳离子单体与丙烯酰胺的双水相共聚合是丙烯酰胺双水相均聚合的一种延伸,它引入了阳离子单体,更符合水溶性聚合物工业发展的需求,即克服了普通水溶液聚合搅拌和传热困难等问题,又提高了体系的稳定性。 本论文首先研究以硫酸铵为分散介质,对硫酸铵-PAM-水体系的相行为进行了研究,测定了不同温度下的相图。在聚乙二醇(PEG)-PAM-水体系中测定了不同温度,不同PEG、PAM浓度对阳离子单体甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(DMC)的分配系数的影响,并利用Flory-Huggins模型对PEG-PAM-水体系做了热力学描述。 在PAM-PEG-H_2O双水相聚合体系中PEG水溶液为连续相,PAM水溶液为分散相,通过对液滴形态及滴径分布的研究,提出液滴形成及稳定机理。认为有以下原因促使液滴能稳定地分散在连续相中:位阻效应、阳离子单体的电荷排斥作用。通过与均聚体系的对比发现,阳离子共聚体系的稳定性优于相同条件下的均聚体系。 本文分别研究了在均相水溶液体系中的阳离子单体DMC、甲基丙烯酸二甲胺基乙酯(DM)与丙烯酰胺的共聚合动力学,得到了共聚竞聚率,并给出了竞聚率的95%、99%联合置信区域。比较了均相水溶液共聚合体系和双水相共聚合体系的转


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