水溶性聚合物官能团的转换

论文摘要

作为两类极为重要的水溶性聚合物,聚马来酸酐（PMA）及聚丙烯酰胺（PAM）因其特殊的分子结构而在诸多行业里得到广泛应用。PMA因具有酸酐结构,能与脂肪醇反应得到低聚表面活性剂,能与[6-（4-对辛氧基偶氮苯氧基）]-1-己醇发生反应生成一类质子给体用于液晶性能研究,能与十八醇反应得到聚马来酸十八醇酯（PMAO）等；而PAM的反应活性源于分子链上侧的酰胺基团,能通过酰胺基水解反应得到水解聚丙烯酸,能在氨基上发生羟甲基化反应生成羟甲基化聚丙烯酰胺,能与NaHSO3和甲醛在碱性条件下生成阴离子磺甲基化聚丙烯酰胺,能通过Mannish反应生成二甲胺基-N-甲基丙烯酰胺聚合物,能通过Hoffmann降解反应生成聚（丙烯酰胺-CO-乙烯胺）共聚物及进行交联反应等。以酰胺化度为49.4%的聚马来酸酰胺为原料,以甲醛为羟甲基化试剂对聚马来酸酰胺进行羟甲基化,反应出现两个最大峰值,分别在pH为7～8和9～10。在pH为9～10最佳反应条件是：原料聚马来酸酰胺溶液浓度为0.1g/ml,甲醛与起始物的投料比为1.5：1,反应温度50℃,反应时间3小时,此时产物羟甲基化度达到了130.8%。在pH为7～8时,最佳反应条件是：原料聚马来酸酰胺溶液浓度为0.1g/ml,甲醛与起始物投料比为1.5：1,反应温度50℃,反应时间3小时,此时产物羟甲基化度达到了100.5%。在pH为9-10时羟甲基化超过100%的原因是甲醛分子不仅在酰胺基团上的氮原子上发生了羟甲基化,同时还在聚马来酸酐大分子链上发生了羟甲基化。本文同时对聚丙烯酰胺羟甲基化的反应规律进行了详细研究,考查出了最佳反应条件：在原料PAM溶液浓度为1mol/L时,选择PAM与甲醛投料比为1:1,反应温度50℃,反应pH控制在10～11之间,反应时间3小时,产物的羟甲基化度为88.3%。如果继续提高甲醛和PAM的投料比,产物羟甲基化度可以增大到90%以上。本文还研究了聚丙烯酰胺的水解反应规律,从各因素出发,考查出了最佳反应条件：在原料PAM溶液浓度为1mol/L时,选择PAM与NaOH投料比为1:1,反应温度80℃,反应时间3小时,此时产物的水解度为45.4%。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 引言
• 1 水溶性聚合物研究现状与发展趋势
• 1.1 聚合物的羟甲基化
• 1.1.1 聚马来酸酐的合成
• 1.1.2 PMA羟甲基化
• 1.1.3 PAM的制备
• 1.1.4 PAM的羟甲基化
• 1.1.5 羟甲基化聚丙烯酰胺的应用
• 1.2 PAM的水解
• 1.2.1 PAM的水解方法
• 1.2.2 部分水解聚丙烯酰胺DH测定
• 1.2.3 部分水解聚丙烯酰胺的应用
• 1.3 设计思想
• 2 聚马来酸酰胺的羟甲基化研究及应用
• 2.1 试剂与仪器
• 2.1.1 化学试剂
• 2.1.2 实验仪器设备
• 2.2 聚马来酸酰胺的羟甲基化
• 2.2.1 聚马来酸酐合成
• 2.2.2 聚马来酸酐酰胺化
• 2.2.3 聚马来酸酰胺羟甲基化
• 2.2.4 产物羟甲基化度测定
• 2.2.5 结构表征
• 2.3 结果与讨论
• 2.3.1 条件实验
• 2.3.2 原料及产物谱图
• 2.4 小结
• 3 聚丙烯酰胺羟甲基化研究及应用
• 3.1 试剂与仪器
• 3.1.1 化学试剂
• 3.1.2 实验仪器设备
• 3.2 聚丙烯酰胺的羟甲基化
• 3.2.1 原料中PAM含量测定
• 3.2.2 PAM羟甲基化
• 3.2.3 产物羟甲基化度测定
• 3.2.4 结构表征
• 3.2.5 性能测试
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 条件实验
• 3.3.2 原料及产物谱图
• 3.3.3 热性能分析
• 3.4 小结
• 4 聚丙烯酰胺的水解研究及应用
• 4.1 试剂与仪器
• 4.1.1 化学试剂
• 4.1.2 实验仪器设备
• 4.2 聚丙烯酰胺水解
• 4.2.1 原料中聚丙烯酰胺含量的确定
• 4.2.2 PAM水解
• 4.2.3 产物水解度的测量
• 4.2.4 结构表征
• 3.2.5 性能测试
• 4.3 结果与讨论
• 4.3.1 条件实验
• 4.3.2 产物谱图
• 4.3.3 热性能分析
• 4.3.4 产物分子量测量
• 4.4 小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况
• 致谢