AM/DMC共聚物双水相体系的制备

论文摘要

AM/DMC共聚物属阳离子型聚丙烯酰胺（CPAM）,它是一种线型水溶性高分子化合物,具有正电荷密度高、水溶性好、特性粘度高等优点,被广泛地应用于造纸、石油、煤炭、矿业、地质和建筑等行业。对于丙烯酰胺（AM）的双水相聚合体系已经有所研究,但是在双水相体系中对于AM和阳离子单体的共聚反应研究还很少。本论文在综合相关文献基础上,以丙烯酰胺（AM）与阳离子单体（2-甲基丙烯酰氧乙基）三甲基氯化铵（DMC）为反应单体,以聚（2-甲基丙烯酰氧乙基）三甲基氯化铵（PDMC）为分散稳定剂,在分相介质聚乙二醇（PEG）水溶液中制备了稳定的AM/DMC共聚物双水相体系。通过单因素实验考察了单体浓度、单体配比、分相介质浓度、引发剂浓度、聚合温度及其分散稳定剂对共聚体系的粘度及其稳定性、共聚物分子量和分散相颗粒大小及其粒径分布的影响,实验得到的较佳反应条件为:单体浓度8%～15%,阳离子单体浓度8%～18%,分相介质浓度15%～25%,稳定剂浓度0.5%～2.0%（单体）,PDMC分子量3.3×105～5.7×105,反应温度为65℃。该体系粘度小、稳定性好,单体最终转化率可达到98%以上,共聚物分子量超过106。利用核磁共振氢谱（HNMR）和红外光谱（IR）对所得聚合物的结构进行了表征,表明产物是AM/DMC的共聚产物。在AM/DMC共聚物双水相体系中,分相介质PEG水溶液为连续相,共聚物的水溶液为分散相。单体在两相中进行分配,引发聚合,通过对聚合反应过程中分散相液滴滴径及分布的研究,提出了双水相聚合分散相成滴及稳定机理。认为分散相液滴的粘度、连续相的粘度、分散稳定剂和阳离子单体的电荷排斥作用以及空间位阻效应是促使分散相液滴能稳定在连续相中的原因。AM/DMC共聚物双水相体系是一种新型的非均相聚合体系,反应体系粘度较低、并且在聚合过程中搅拌和传热都能顺利进行,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,也符合当今水溶性聚合物工业的发展方向。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 前言
• 1 文献综述
• 1.1 阳离子聚丙烯酰胺简介
• 1.1.1 阳离子聚丙烯酰胺的制备方法
• 1.1.2 阳离子型丙烯酰胺共聚合的研究进展
• 1.1.3 阳离子聚丙烯酰胺的应用
• 1.1.3.1 在工业废水处理中的应用
• 1.1.3.2 在石油行业中的应用
• 1.1.3.3 在造纸行业中的应用
• 1.2 聚合物双水相体系
• 1.2.1 双水相体系的种类
• 1.2.2 双水相体系相图
• 1.2.3 聚合物双水相系统的性质
• 1.2.3.1 聚合物分子量
• 1.2.3.2 聚合物的疏水性
• 1.2.3.3 体系的温度
• 1.2.3.4 体系的粘度
• 1.2.3.5 低分子量物质
• 1.2.4 双水相体系分相机理
• 1.2.4.1 热力学机理
• 1.2.4.2 相分离的动力学机理
• 1.3 聚合物双水相体系研究进展
• 1.4 论文的研究内容和意义
• 2 AM/DMC 共聚物双水相体系的制备
• 2.1 实验部分
• 2.1.1 试剂
• 2.1.2 仪器
• 2.1.3 AM/DMC 共聚物双水相体系的合成方法
• 2.1.3.1 分散稳定剂（PDMC）的制备
• 2.1.3.2 AM/DMC 共聚物双水相体系的制备
• 2.2 AM/DMC 共聚物的性能测试与表征
• 2.2.1 AM/DMC 共聚物双水相体系中聚乙二醇的脱除
• 2.2.2 AM/DMC 共聚物分子量的测定
• 2.2.3 AM/DMC 共聚物残余单体含量的测定
• 2.2.4 AM/DMC 共聚物阳离子度的测定
• 2.2.5 AM/DMC 共聚物红外光谱分析
• 2.2.6 AM/DMC 共聚物核磁共振光谱分析
• 2.3 结果与讨论
• 2.3.1 AM/DMC 共聚物双水相体系实验因素分析
• 2.3.1.1 分相介质的选择
• 2.3.1.2 稳定剂的选择
• 2.3.1.3 阳离子单体的选择
• 2.3.1.4 引发剂的选择
• 2.3.1.5 聚合温度的确定
• 2.3.2 AM/DMC 共聚物双水相体系反应条件考察
• 2.3.2.1 单体浓度的影响
• 2.3.2.2 单体配比的影响
• 2.3.2.3 分相介质的影响
• 2.3.2.4 稳定剂的影响
• 2.3.2.5 引发剂浓度的影响
• 2.3.2.6 聚合温度的影响
• 2.4 共聚物红外光谱图
• 2.5 共聚物核磁共振谱图
• 3 AM/DMC 共聚物双水相体系的研究
• 3.1 实验部分
• 3.1.1 试剂
• 3.1.2 仪器
• 3.2 AM/DMC 共聚物双水相体系的表征
• 3.2.1 AM/DMC 共聚物双水相体系单体分配系数的测定
• 3.2.2 AM/DMC 共聚物双水相体系粘度的测定
• 3.2.3 AM/DMC 共聚物双水相体系分散相颗粒的粒度分布
• 3.2.4 AM/DMC 共聚物双水相体系的颗粒形貌
• 3.2.5 AM/DMC 共聚物双水相体系分散相粒子的透射电镜扫描
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 AM/DMC 共聚物双水相体系中单体的分配
• 3.3.1.1 AM 在双水相体系中的分配
• 3.3.1.2 DMC 在双水相体系中的分配
• 3.3.2 AM/DMC 共聚物双水相体系的粘度
• 3.3.2.1 聚合过程中的粘度
• 3.3.2.2 AM/DMC 共聚物双水相体系粘度的控制因素
• 3.3.3 AM/DMC 共聚物双水相体系分散相成滴及稳定机理
• 3.3.3.1 AM/DMC 共聚物双水相体系产品的微观结构
• 3.3.3.2 AM/DMC 共聚物双水相体系制备过程中分散相液滴的变化
• 3.3.3.3 AM/DMC 共聚物双水相体系反应场所
• 3.3.3.4 AM/DMC 共聚物双水相体系分散相液滴的稳定机理
• 3.4 本章小结
• 结论与展望
• 本文主要结论
• 本文主要创新点
• 展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士期间发表论文目录