论文题目: 丙烯酰胺双水相聚合
论文类型: 硕士论文
论文专业: 化学工程
作者: 曹志海
导师: 单国荣
关键词: 双水相聚合,丙烯酰胺,聚乙二醇,动力学,分子量,稳定性
文献来源: 浙江大学
发表年度: 2005
论文摘要: 聚丙烯酰胺(PAAm)被广泛地应用于水处理、造纸、石油、煤炭、矿业、地质和建筑行业,是最重要的水溶性聚合物之一。聚合物双水相体系概念在上世纪50年代被提出后,已被广泛应用于生物蛋白质和细胞分离领域,技术已相当成熟。但是将水溶性聚合物的制备与双水相体系两者结合的研究还鲜有报道。本论文以此为出发点,提出利用双水相聚合反应制备水溶性聚合物的新方法。双水相聚合反应是将一种水溶性单体、引发剂及分散介质(另一种水溶性聚合物)溶解在水中,形成均相水溶液,一定条件下进行聚合反应,由于聚合物之间的相互作用,体系发生相分离,两种聚合物分别富集在各自相中,形成互不相容的水溶性聚合物分散液的聚合反应。它克服普通水溶液聚合高粘、搅拌和传热困难等缺陷,且聚合和使用过程中不存在有机溶剂污染,后处理简单,是制备水溶性聚合物的新方法。本论文首先从水溶性聚合物的疏水性差异、聚合物水溶液粘度及聚合体系稳定性角度出发选择聚乙二醇(PEG)水溶液作为丙烯酰胺(AAm)双水相聚合的分散介质。运用红外光谱及DSC研究了PAAm和PEG之间的相互作用。分别用GPC及浊度滴定法绘制了PAAm-PEG-水双水相体系的相图,考察了PEG分子量及平衡温度对相图的影响。结合溴化滴定法测定了AAm在两相中的分配系数,考察了PAAm和PEG20000浓度及平衡温度对AAm分配系数的影响。双水相聚合体系中PEG水溶液为连续相,PAAm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。认为有以下三方面原因促使液滴能稳定地分散在连续相中:液滴内部的高粘度、连续相的粘度及引发剂碎片的静电作用。通过测定聚合过程中单体在两相中的分配系数,认为双水相聚合为一个在两相中同时聚合的反应。本文分别研究了单一引发体系:过硫酸铵(APS);复合引发体系:APS/三乙醇胺(TEA)和APS/四甲基乙二胺(TMEDA)的聚合动力学。单一引发体系中,考察了聚合温度、APS浓度、单体浓度、PEG浓度、分散介质种类及乳化剂种类对聚合速率及转化率的影响,同时研究了聚合温度、单体和PEG浓度对分子量的影响:研究APS/TEA复合引发体系时,考察了聚合温度、APS及TEA浓度对聚合速率和分子量的影响。双水相聚合过程中,体系能始终保持相对的低粘度。粘度也是本反应体系稳定性及摘要 !优越性最为直观的体现,在论文的最后一章研究了聚合过程中粘度变化及分散介质、单体、引发剂和乳化剂浓度、聚合温度及外界温度对聚合最终产品粘度的影响。关键词:双水相聚合,丙烯酞胺,聚乙二醇,相图,动力学,分子量,稳定性,粘度厂入
论文目录:
摘要
ABSTRACT
目录
1 前言
2 文献综述
2． 1 聚合物双水相体系
2． 1． 1 聚合物双水相体系分相机理
2． 1． 2 聚合物双水相体系相图
2． 1． 2． 1 聚合物双水相体系研究近况
2． 1． 2． 2 影响聚合物双水相体系相图的因素
2． 1． 2． 3 双水相聚合体系相图及微观结构
2． 1． 3 双水相体系的相互作用
2． 2 丙烯酰胺聚合动力学
2． 2． 1 丙烯酰胺水溶液聚合的回顾
2． 2． 2 若干引发体系的引发机理
2． 2． 2． 1 过硫酸盐引发机理
2． 2． 2． 2 氧化还原复合引发体系分解机理
2． 2． 3 双水相聚合动力学研究近况
2． 2． 4 双水相聚合产物分子量
2． 3 双水相聚合体系粘度及稳定性
2． 3． 1 双水相聚合体系粘度
2． 3． 2 聚合体系稳定性
2． 4 聚丙烯酰胺的应用
2． 4． 1 水处理
2． 4． 2 造纸
2． 4． 3 采油
2． 4． 4 矿冶
2． 4． 5 凝胶
2． 4． 6 其他应用
2． 5 研究思路
3 实验部分
3． 1 实验原料及规格
3． 2 实验装置
3． 3 实验方法
3． 3． 1 聚合反应
3． 3． 2 相图的制备
3． 3． 2． 1 GPC法
3． 3． 2． 2 浊度滴定法
3． 3． 3 单体分配系数测定
3． 4 测试方法
3． 4． 1 转化率的测定
3． 4． 2 分子量及分子量分布
3． 4． 3 聚合产品粘度测定
3． 4． 4 微观结构的观察
3． 4． 5 液滴滴径及分布
3． 4． 6 聚合物相互作用表征
3． 4． 6． 1 DSC测定
3． 4． 6． 2 红外光谱
4 PAAm-PEG-水双水相体系相图和AAm在两相中的相分配
4． 1 分相聚合物的选择
4． 2 双水相体系相间的相互作用
4． 3 PAAm-PEG-水双水相体系相图
4． 3． 1 聚合物分子量
4． 3． 2 平衡温度
4． 4 AAm在两相的分配
4． 4． 1 平衡温度
4． 4． 2 PAAm浓度的影响
4． 4． 3 PEG浓度的影响
4． 5 小结
5 双水相聚合体系成滴及稳定机理
5． 1 聚合产物的微观结构
5． 2 分散相液滴滴径及分布
5． 2． 1 聚合过程中的液滴滴径及分布
5． 2． 2 大小液滴体积的变化
5． 3 液滴稳定机理
5． 4 双水相聚合场所
5． 5 小结
6 AAm双水相聚合转化率及聚合速率
6． 1 过硫酸铵(APS)引发体系
6． 1． 1 APS浓度
6． 1． 2 聚合温度
6． 1． 3 单体浓度
6． 1． 4 分散介质种类
6． 1． 5 分散介质浓度
6． 1． 6 乳化剂种类
6． 2 复合引发体系聚合速率及转化率
6． 2． 1 APS／TEA复合引发体系转化率及聚合速率
6． 2． 1． 1 聚合温度
6． 2． 1． 2 APS浓度
6． 2． 1． 3 TEA用量
6． 2． 2 APS／TMEDA复合引发体系转化率
6． 3 小结
7 AAm双水相聚合产物分子量及分布
7． 1 APS引发体系聚合物分子量及分布
7． 1． 1 聚合温度
7． 1． 2 单体浓度
7． 1． 3 PEG20000浓度
7． 2 APS／TEA引发体系分子量及分布
7． 2． 1 聚合温度
7． 2． 2 TEA浓度
7． 2． 3 APS浓度
7． 3 小结
8 双水相聚合体系粘度
8． 1 聚合过程中的粘度
8． 2 聚合产品粘度的影响因素
8． 2． 1 分散介质浓度
8． 2． 2 单体浓度
8． 2． 3 引发剂浓度
8． 2． 4 乳化剂浓度
8． 2． 5 聚合温度
8． 3 温度对聚合产品粘度的影响
8． 4 小结
9 结论
参考文献
致谢
作者简介
发布时间: 2005-04-29
参考文献
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