论文摘要
以α，α-二甲基-间-异丙烯基苄基异氰酸酯（TMI）和壬基酚聚氧乙烯基醚（OP-10）为原料合成了大分子单体α，α-二甲基-间-异丙烯基苄基氨基甲酸酯（Macromer）。以Macromer为疏水单体，选用具有高反应活性的丙烯酰胺（AM）为共聚单体，通过自由基水溶液聚合方法制备出了二元温敏水溶性共聚物P（AM-Macromer），并在P（AM-Macromer）结构中引入第三单体N-异丙基丙烯酰胺（NIPAM）结构单元合成了三元温敏水溶性共聚物P（AM-NIPAM-Macromer）。采用红外光谱、核磁共振氢谱及凝胶渗透色谱对大分子单体及共聚物结构进行了表征。研究了聚合反应温度、单体浓度、反应时间、引发剂浓度、疏水单体含量等对共聚反应产物溶液性能的影响；考察了P（AM-Macromer）和P（AM-NIPAM-Macromer）浓度、共聚单体组成、盐浓度及剪切速率等对共聚物溶液性能的影响。采用分光光度计法、粘度法、动态光散射法、动态流变测试以及表面张力测定法等手段研究了水溶液温敏性影响因素。对P（AM-Macromer）、P（AM-NIPAM-Macromer）与表面活性剂复合体系的溶液性能进行了研究。研究结果表明，聚合反应条件对共聚产物性能影响较大。反应温度、引发剂浓度、单体浓度及疏水单体含量都存在最佳值。不同共聚单体以及单体含量对二元共聚物增粘能力及三元共聚物溶液低临界溶解温度（LCST）均有显著影响。无机盐的种类与含量对共聚物水溶液性能影响显著。对于二元共聚物，随无机盐（NaCl、CaCl2、Na2SO4）浓度的增加，共聚物溶液表观粘度增大，表现出优良的盐增稠效应，并出现剪切增稠现象，在NaCl、CaCl2、Na2SO4三种无机盐中，Na2SO4增稠效果最佳，但其浓度过高会使聚合物从溶液中析出。对于三元共聚物，由于其本身疏水性较强，NaCl、Na2SO4的加入使得聚合物从溶液中析出，导致粘度下降，但三元共聚物溶液粘度则随CaCl2含量的增加不断上升。P（AM-Macromer）、P（AM-NIPAM-Macromer）具有温度敏感性。当升高温度时，二元共聚物P（AM-Macromer）在水溶液中表现出优良的增粘性能，即使在较低的聚合物浓度下（如0.15％），溶液表观粘度也随温度升高大幅度提高，升温增粘效应很明显。动态流变性能测试结果显示，溶液储能模量始终大于损耗模量，并随着温度升高不断增大，而损耗模量却随着温度升高有少许下降。与二元共聚物不同，三元共聚物P（AM-NIPAM-Macromer）温敏性表现为存在低临界溶解温度（LCST），溶液无升温增粘效应。小分子物质的加入对于P（AM-Macromer）、P（AM-NIPAM-Macromer）溶液温敏性能的影响也十分显著。在P（AM-Macromer）溶液中加入NaCl后，升温增稠效应在较低的温度出现并在很宽的温度范围内保持，P（AM-NIPAM-Macromer）溶液LCST随盐浓度的增大不断下降，非离子型表面活性剂的加入对LCST无太大影响，但离子型表面活性剂的加入却使的LCST向高温方向移动。P（AM-Macromer）、P（AM-NIPAM-Macromer）在水溶液中的微观结构形态与聚合物浓度、无机盐浓度有关。P（AM-Macromer）、P（AM-NIPAM-Macromer）在溶液中的线团尺寸随NaCl含量的增加而增大。共聚物在溶液中线团尺寸随温度的变化情况与聚合物浓度有关。聚合物浓度较低时，线团尺寸随温度升高而减小；聚合物浓度较高时，有线团尺寸随温度升高而增加的情况出现。在P（AM-Macromer）、P（AM-NIPAM-Macromer）与表面活性剂复合体系中，表面活性剂对共聚物溶液粘度的影响与共聚物结构、浓度及溶液中微观缔合形式密切相关。对于二元共聚物溶液，随着SDS、CTAB和OP-10加量的增加，不同浓度聚合物溶液的表观粘度表现出不同的变化趋势，加入适量的表面活性剂可获得高粘度的复合体系，表面活性剂对对P（AM-Macromer）或P（AM-NIPAM-Macromer）溶液性能的影响强弱顺序为：SDBS＞CTAB＞OP-10。