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微嵌段两亲聚合物的合成及溶液性能研究

张轩  
【摘要】:两亲聚合物在溶剂中表现出很多独特的物理化学性质,是众多学科在交叉领域的研究热点。本文根据两亲聚合物在提高采收率作业中的应用现状,以2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸钠(2-acrylamido-2-methyl propanesulfonic acid sodium, NaAMPS)和表面活性单体为原料,采用水溶液胶束自由基聚合,设计并合成了三类共9种具有高含量疏水基团(1~10mo1%)的新型微嵌段两亲聚合物,系统研究了合成聚合物的溶液性能及其聚集行为。研究测试表明,这三类聚合物既具有疏水缔合聚合物特征,又兼具高分子表面活性剂的表面活性。其相关研究如下:1.本文成功合成了一系列含有高含量疏水基团的具有非离子表面活性剂结构的微嵌段两亲聚合物NaAMPS/AA-TX-100,并通过IR和1H-NMR对其结构进行了确证。荧光和粘度测试表明,由于AA-TX-100结构被引入到聚合物分子侧链结构中,NaAMPS/AA-TX-100系列两亲聚合物能在水溶液中发生缔合作用,其临界缔合浓度随着疏水基团比例的增加而降低:抗盐性能测试表明其抗盐性能比P(NaAMPS)好;流变性能测试表明由于高含量疏水基团的引入,溶液具有假塑性膨胀流体的特征。NaAMPS/AA-TX-100系列两亲聚合物具有较好的界面活性,能够有效降低油水界面张力至100mN·m-1,且能有效乳化柴油等有机物,但形成的是W/O型乳液,其稳定性随含盐量的增加而变差。环境扫描电镜测试表明NaAMPS/AA-TX-100系列两亲聚合物能够形成比P(NaAMPS)更加紧密的网络结构;透射电镜测试表明其能在溶液中形成球状胶束。稠油降粘测试表明NaAMPS/AA-TX-100系列聚合物均能乳化稠油,但其降粘效果较差。2.本文成功合成了一系列含有高含量疏水基团的具有阳离子表面活性剂结构的微嵌段两亲聚合物NaAMPS/C18DMAAB,并通过IR和1H-NMR对其结构进行了确证。荧光和粘度测试表明,由于C18DMAAB结构被引入到聚合物分子侧链结构中,NaAMPS/C18DMAAB系列两亲聚合物能在水溶液中发生缔合作用,其临界缔合浓度随着疏水基团比例的增加而降低;抗盐性能测试表明其具有盐增稠性能;流变性能测试表明由于高含量疏水基团的引入,溶液具有假塑性膨胀流体的特征。NaAMPS/C18DMAAB系列两亲聚合物具有较好的界面活性,能够有效降低油水界面张力至100mN·m-1,且能有效乳化柴油等有机物,形成O/W型乳液,在纯水和盐水中均具有较好的稳定性能。环境扫描电镜测试表明NaAMPS/C18DMAAB系列两亲聚合物能够形成比P(NaAMPS)更加紧密的网络结构;透射电镜测试表明其能在溶液中形成球状胶束。稠油降粘测试表明NaAMPS/C18DMAAB系列聚合物均能在纯水和盐水中乳化降粘稠油,当聚合物浓度为5000mg/L时,乳化降粘率均高于95%。3.本文通过丙烯腈、C18DMAAB和发烟硫酸成功合成了一种新型的两性离子型表面活性单体,并通过IR、1H-NMR、13C-NMR和MS对其结构进行了确证,并将其引入聚合物结构中,合成了一系列含有高含量疏水基团的具有两性离子表面活性剂结构的微嵌段两亲聚合物NaAMPS/AMSC18DMAB,通过IR和1H-NMR对其结构进行了确证。荧光和粘度测试表明,由于AMSC18DMAB结构被引入到聚合物分子侧链结构中,AAMNaAMPS/AMSC18DMAB系列两亲聚合物能在水溶液中发生缔合作用,其临界缔合浓度随着疏水基团比例的增加而降低;抗盐性能测试表明其具有盐增稠性能,且能在高浓度盐水中保持较高的粘度;流变性能测试表明由于高含量疏水基团的引入,溶液具有假塑性膨胀流体的特征。NaAMPS/AMSC18DMAB系列两亲聚合物具有较好的界面活性,能够有效降低油水界面张力至100mN·m-1,且能有效乳化柴油等有机物,形成O/W型乳液,在纯水和高浓度盐水中均具有较好稳定性能。环境扫描电镜测试表明NaAMPS/AMSC18DMAB系列两亲聚合物能够形成比P(NaAMPS)更加紧密的网络结构。透射电镜测试表明其能在溶液中形成球状胶束。稠油降粘测试表明NaAMPS/AMSC18DMAB系列聚合物均能在纯水和盐水中乳化降粘稠油,当聚合物浓度为5000mg/L时,乳化降粘率均高于95%。


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