双水相聚丙烯酰胺乳液的合成及表征

论文摘要

双水相聚丙烯酰胺乳液是将水溶性单体（如AM）和其它水溶性物质形成水溶液,该混合体系中的单体再在一定条件下聚合形成的水溶性聚合物（PAM）分散体系。这种双水相聚合体系粘度较低,单体固含量高,可克服均相聚合反应中出现的搅拌及散热困难的问题。合成出的双水相聚丙烯酰胺乳液中的聚丙烯酰胺能够速溶于水中,应用便捷。此外,双水相聚丙烯酰胺乳液符合绿色化学的发展方向,具有广阔的开发前景。以丙烯酰胺和不同分散剂为原料,在甲醇与水的混合液中合成了双水相聚丙烯酰胺乳液。通过间歇法考察了单一和氧化还原复合引发体系中,引发剂浓度、单体浓度、分散剂种类及用量、乳化剂种类及配比、pH值以及聚合温度等因素对乳液性能及乳液聚合反应动力学的影响,确立适宜的反应条件。结果表明:采用氧化还原复合引发体系,以聚乙烯吡咯烷酮（PVP）为分散稳定剂,乳化剂辛基酚聚氧乙烯醚（OP-10）和十二烷基硫酸钠（SDS）复配为复合乳化剂,在30℃及pH=6.5时引发聚合,所得聚合物分子量较高（1.15×106）。动力学研究结果表明:反应速率Rp与引发剂浓度CI、丙烯酰胺浓度CAM、聚乙烯吡咯烷酮浓度CPVP、十二烷基硫酸钠浓度CSDS的关系为:双水相聚合反应的表观活化能Ea = 40.95 kJ·mol-1。利用724型分光光度计测定了半连续滴加聚合工艺下制得的乳液的稳定因子W,求得CCC值,讨论了引发剂、乳化剂和pH值对乳液电解质稳定性的影响。结果表明:引发剂用量增加,CCC值增大。但引发剂用量超过0.15wt%时,CCC值趋于定值;SDS和OP-10复合乳化剂中的SDS质量比例增大,CCC值先增大后减小,当w（SDS）:w（OP-10）=3:2时,CCC值最大;pH值增大,CCC值也增大,但pH值高于9时,PAM会水解,合适的pH值取6.5。由Reerink和Overbeek近似理论、DLVO理论拟合A分别为4.4×10-15J、3.47×10-21J,均不在A值的合理区间,均不能较合理的解释双水相乳液体系的稳定性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 前言
• 1.1 引言
• 1.2 乳液的形成及聚合机理
• 1.3 双水相聚合研究进展
• 1.3.1 双水相体系相图
• 1.3.2 动力学研究
• 1.3.3 稳定性研究
• 1.4 本论文研究的主要内容
• 第二章 双水相聚丙烯酰胺乳液的合成及表征方法
• 2.1 双水相聚丙烯酰胺乳液合成条件的选择
• 2.2 双水相聚丙烯酰胺乳液合成实验
• 2.2.1 实验仪器及实验装置
• 2.2.2 实验药品
• 2.2.3 聚合工艺
• 2.3 双水相聚丙烯酰胺乳液的性能表征
• 第三章 双水相聚丙烯酰胺乳液的聚合动力学研究
• 3.1 实验部分
• 3.2 单因素合成条件对双水相聚丙烯酰胺乳液聚合动力学的影响
• 3.2.1 引发剂用量对双水相聚丙烯酰胺乳液聚合动力学的影响
• 3.2.2 单体浓度对双水相聚丙烯酰胺乳液聚合动力学的影响
• 3.2.3 分散稳定剂用量对双水相聚丙烯酰胺乳液聚合动力学的影响
• 3.2.4 乳化剂对双水相聚丙烯酰胺乳液聚合动力学的影响
• 3.2.5 pH值对双水相聚丙烯酰胺乳液聚合动力学的影响
• 3.2.6 聚合温度对双水相聚丙烯酰胺乳液聚合动力学的影响
• 3.3 聚合工艺对双水相聚丙烯酰胺乳液聚合动力学的影响
• 3.4 聚合物乳液粒径分析
• 3.5 聚合反应速率关系式
• 3.6 活化能的计算
• 3.7 聚合物红外谱图分析
• 3.8 本章小结
• 第四章 双水相聚丙烯酰胺乳液的稳定性研究
• 4.1 双水相聚丙烯酰胺乳液合成过程中的反应稳定性研究
• 4.1.1 实验部分
• 4.1.2 引发剂用量对反应稳定性的影响
• 4.1.3 单体用量对反应稳定性的影响
• 4.1.4 分散稳定剂用量对反应稳定性的影响
• 4.1.5 乳化剂用量对反应稳定性的影响
• 4.1.6 pH值对反应稳定性的影响
• 4.1.7 聚合温度对反应稳定性的影响
• 4.2 聚合工艺对反应稳定性的影响
• 4.3 双水相聚丙烯酰胺乳液产品的稳定性
• 4.3.1 双水相聚丙烯酰胺乳液的电解质稳定性
• 4.3.2 双水相聚丙烯酰胺乳液的其它稳定性
• 4.4 本章小结
• 第五章 双水相聚丙烯酰胺乳液稳定性理论初探
• 5.1 理论基础
• 5.1.1 Reerink和Overbeek近似理论
• 5.1.2 DLVO理论
• 5.2 拟合计算结果及分析
• 5.2.1 Reerink和Overbeek近似理论
• 5.2.2 DLVO理论
• 5.3 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢