梳型丙烯酰胺共聚物的合成、性能及其結(jié)構(gòu)的研究.pdf

1、本文合成出新型大單體 4-乙烯基芐基辛烷基酚聚氧乙烯醚(VBPOE)，并用 1H-NMR 表征了其分子結(jié)構(gòu)。以丙烯酰胺(AM)為主要原料，引入大單體 VBPOE和適量的 2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸鈉(NaAMPS)，采用自由基膠束聚合法合成了梳型共聚物 PAVA。研究了各種反應(yīng)因素對(duì)共聚物溶液增粘性能的影響，得到了適宜的共聚合反應(yīng)條件。并通過(guò) FT-IR和 1H-NMR 對(duì)其分子結(jié)構(gòu)進(jìn)行了表征。 VBPOE加量為2.0％(摩

2、爾分率)時(shí)，0.10g/dL和0.20g/dL PAVA水溶液的表觀粘度分別為231.2mPa·s和2464mPa·s；0.15g/dL和0.20g/dL PAVA在5000 mg/L NaCl鹽水溶液中的表觀粘度仍分別為112.7mPa·s和 456.9mPa·s(45℃，7.34s-1)，表明共聚物具有優(yōu)良的增粘和抗鹽能力。升高溫度，聚合物溶液表觀粘度增加，0.20g/dL PAVA 在 5000mg/L NaCl 鹽水溶液中于33

3、.5℃的表觀粘度最大，為569.3mPa·s，繼續(xù)升溫到 75℃，溶液表觀粘度緩慢下降；0.20g/dL PAVA在5000mg/L NaCl鹽水溶液中于 45℃老化30d 后，溶液粘度為187.1mPa·s，粘度保留率為41.1％，表明共聚物具有良好的抗溫及抗老化性能。在剪切作用下，共聚物PAVA 溶液表現(xiàn)出剪切增稠行為，剪切回復(fù)試驗(yàn)說(shuō)明共聚物溶液具有良好的抗剪切能性和良好的觸變性能。 動(dòng)態(tài)粘彈性實(shí)驗(yàn)研究表明，共聚物淡水溶液的

4、彈性模量 G′與粘性模量 G″隨聚合物濃度的增加而增大，隨角頻率的增加呈現(xiàn)上升趨勢(shì)。NaCl的加入使 PAVA 溶液的 G′與 G″的變化不大，這完全有別于線(xiàn)型的疏水締合聚合物，低角頻率下，G′與 G″基本不變，高角頻率下，溶液的 G′和 G″明顯增加，在0.05～50rad/s內(nèi)，0.20g/dL PAVA在5000mg/L、20000mg/L、30000mg/L NaCl鹽溶液中的復(fù)合粘度均高于動(dòng)態(tài)粘度，均表現(xiàn)為以彈性行為為主的流體

5、，其中以5000mg/L NaCl鹽溶液的彈性特征最明顯。 以芘作探針，采用熒光光譜研究了梳型聚合物PAVA溶液的疏水締合微區(qū)的微環(huán)境極性。通過(guò)研究發(fā)現(xiàn)，在淡水中，隨著聚合物濃度的增大，疏水基團(tuán)的分子間締合作用增強(qiáng)，疏水微區(qū)的數(shù)量增多,使芘探針?biāo)幬h(huán)境非極性增大，1/I3值減小，0.05g/dL和0.20g/dL PAVA溶液的I1/I3值分別為1.63和1.35；在5000mg/L NaCl鹽溶液中，隨聚合物濃度的增大，I1

6、/I3值的下降幅度大于淡水中的下降幅度，0.05g/dL和0.20g/dL PAVA溶液的I1/I3值分別為1.53和1.31。在淡水和5000mg/L NaCl 鹽溶液中，聚合物濃度增加，分子間締合作用增強(qiáng)，締合結(jié)構(gòu)的尺寸和數(shù)量增加，使得Ie/Im值均增大。 SEM的研究表明，淡水中，0.1g/dL PAVA溶液存在游離的締合體，聚合物濃度增大到 0.20g/dL，分子間締合作用增強(qiáng)，聚合物溶液中的聚集結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)檫B續(xù)的締合結(jié)構(gòu)

7、，同時(shí)也存在緊密的小締合體，聚合物濃度繼續(xù)增大到0.25g/dL，由于更伸展的分子鏈構(gòu)象和更強(qiáng)的締合作用，連續(xù)的締合結(jié)構(gòu)更完善，更清晰，宏觀上表現(xiàn)出更高的表觀粘度。0.20g/dL PAVA在5000mg/L NaCl溶液中，形成了由大的片狀締合結(jié)構(gòu)互相聚集在一起的連續(xù)締合體系，聚合物濃度增大到0.25g/dL，疏水基團(tuán)的分子間締合作用增強(qiáng)，聚合物大分子形成了尺寸更大、更緊密的樹(shù)枝狀連續(xù)締合體系，致使其在鹽溶液中保持更高的表觀粘度，揭示