基于α，α-二甲基-間-異丙烯基芐基氨基甲酸酯的溫敏性聚合物的合成及性能研究.pdf

1、本文以α，α-二甲基-間-異丙烯基芐基異氰酸酯(TMI)和壬基酚聚氧乙烯基醚(OP-10)為原料合成了大分子單體α，α-二甲基．間．異丙烯基芐基氨基甲酸酯(Macromer)。以Macromer為疏水單體，選用具有高反應活性的丙烯酰胺(AM)為共聚單體，通過自由基水溶液聚合方法制備出了二元溫敏水溶性共聚物P(AM-Macromer)，并在P(AM-Macromer)結(jié)構(gòu)中引入第三單體N-異丙基丙烯酰胺(NIPAM)結(jié)構(gòu)單元合成了三元溫敏

2、水溶性共聚物P(AM-NIPAM-Macromer)。采用紅外光譜、核磁共振氫譜及凝膠滲透色譜對大分子單體及共聚物結(jié)構(gòu)進行了表征。研究了聚合反應溫度、單體濃度、反應時間、引發(fā)劑濃度、疏水單體含量等對共聚反應產(chǎn)物溶液性能的影響；考察了P(AM-Macromer)和P(AM-NIPAM-Macromer)濃度、共聚單體組成、鹽濃度及剪切速率等對共聚物溶液性能的影響。采用分光光度計法、粘度法、動態(tài)光散射法、動態(tài)流變測試以及表面張力測定法等手段

3、研究了水溶液溫敏性影響因素。對P(AM-Macromer)、P(AM-NIPAM-Macromer)與表面活性劑復合體系的溶液性能進行了研究。 研究結(jié)果表明，聚合反應條件對共聚產(chǎn)物性能影響較大。反應溫度、引發(fā)劑濃度、單體濃度及疏水單體含量都存在最佳值。不同共聚單體以及單體含量對二元共聚物增粘能力及三元共聚物溶液低臨界溶解溫度(LCST)均有顯著影響。 無機鹽的種類與含量對共聚物水溶液性能影響顯著。對于二元共聚物，隨無機鹽

4、(NaCl、CaCl<,2>、Na<,2>SO<,4>)濃度的增加，共聚物溶液表觀粘度增大，表現(xiàn)出優(yōu)良的鹽增稠效應，并出現(xiàn)剪切增稠現(xiàn)象，在NaCl、CaCl<,2>、Na<,2>SO<,4>三種無機鹽中，Na<,2>SO<,4>增稠效果最佳，但其濃度過高會使聚合物從溶液中析出。對于三元共聚物，由于其本身疏水性較強，NaCl、Na<,2>SO<,4>的加入使得聚合物從溶液中析出，導致粘度下降，但三元共聚物溶液粘度則隨CaCl<,2>含量的

5、增加不斷上升。 P(AM-Macromer)、P(AM-NIPAM-Macromer)具有溫度敏感性。當升高溫度時，二元共聚物P(AM-Macromer)在水溶液中表現(xiàn)出優(yōu)良的增粘性能，即使在較低的聚合物濃度下(如0.15％)，溶液表觀粘度也隨溫度升高大幅度提高，升溫增粘效應很明顯。動態(tài)流變性能測試結(jié)果顯示，溶液儲能模量始終大于損耗模量，并隨著溫度升高不斷增大，而損耗模量卻隨著溫度升高有少許下降。與二元共聚物不同，三元共聚物P(AM-N

6、IPAM-Macromer)溫敏性表現(xiàn)為存在低臨界溶解溫度(LCST)，溶液無升溫增粘效應。 小分子物質(zhì)的加入對于P(AM-Macromer)、P(AM-NIPAM-Macromer)溶液溫敏性能的影響也十分顯著。在P(AM-Macromer)溶液中加入NaCl后，升溫增稠效應在較低的溫度出現(xiàn)并在很寬的溫度范圍內(nèi)保持，P(AM-NIPAM-Macromer)溶液LCST隨鹽濃度的增大不斷下降，非離子型表面活性劑的加入對LCST無

7、太大影響，但離子型表面活性劑的加入?yún)s使的LCST向高溫方向移動。 P(AM-Macromer)、P(AM-NIPAM-Macromer)在水溶液中的微觀結(jié)構(gòu)形態(tài)與聚合物濃度、無機鹽濃度有關(guān)。P(AM-Macromer)、P(AM-NIPAM-Macromer)在溶液中的線團尺寸隨NaCl含量的增加而增大。共聚物在溶液中線團尺寸隨溫度的變化情況與聚合物濃度有關(guān)。聚合物濃度較低時，線團尺寸隨溫度升高而減??；聚合物濃度較高時，有線團尺

8、寸隨溫度升高而增加的情況出現(xiàn)。 在P(AM-Macromer)、P(AM-NIPAM-Macromer)與表面活性劑復合體系中，表面活性劑對共聚物溶液粘度的影響與共聚物結(jié)構(gòu)、濃度及溶液中微觀締合形式密切相關(guān)。對于二元共聚物溶液，隨著SDS、CTAB和OP-10加量的增加，不同濃度聚合物溶液的表觀粘度表現(xiàn)出不同的變化趨勢，加入適量的表面活性劑可獲得高粘度的復合體系，表面活性劑對對P(AM-Macromer)或P(AM-NIPAM-