丙烯酰胺在聚乙二醇水溶液中的雙水相聚合成滴機(jī)理.pdf

1、以偶氮二異丁咪唑啉鹽酸鹽(AIBI)或過硫酸銨(APS)為引發(fā)劑，在聚乙二醇(PEG)水溶液中進(jìn)行丙烯酰胺(AM)的雙水相聚合，制備了穩(wěn)定的聚丙烯酰胺(PAM)水分散液。該水分散液不合任何有機(jī)溶劑，可直接使用，具有無二次污染、快溶水的特點(diǎn)，可廣泛應(yīng)用于污水處理、造紙及印染等行業(yè)。本論文研究了PAM與PEG間的相互作用及AM在該雙水相（聚合）體系中的分配；研究了AM在PEG水溶液雙水相聚合中PAM液滴演變及各因素對其的影響，提出了液滴形成

2、、生長、穩(wěn)定機(jī)理；分別建立了AIBI與APS引發(fā)AM在PEG水溶液中雙水相聚合動力學(xué)模型，成功地對其聚合動力學(xué)進(jìn)行了預(yù)測。
　　 表征了PAM與PEG分別在固體共混物與水溶液中的相互作用，發(fā)現(xiàn)PEG鏈上的部分-O-與PAM鏈上的部分-NH2發(fā)生了氫鍵締合?？疾炝司酆衔锓肿恿?、溫度及小分子物質(zhì)的加入對PAM與PEG相互作用的影響。分子量較大的PAM易自身卷曲成線團(tuán)，PEG通過氫鍵纏結(jié)在PAM線團(tuán)周圍。升高溫度可削弱其氫鍵締合。

3、r>　　 研究了聚合物濃度、分子量、溫度對AM在PAM-PEG-H2O雙水相體系中分配的影響，發(fā)現(xiàn)水是影響其分配的重要因素。AM分配系數(shù)隨PEG濃度或分子量的增加而減小，隨PAM濃度或分子量的增加而增大。隨溫度的升高，分配系數(shù)先減小后升高，最低值在50℃附近。研究了AM在PEG水溶液雙水相聚合過程中的單體分配系數(shù)。
　　 采用動態(tài)光散射(DLS)在線檢測了雙水相聚合初期液滴形成、生長規(guī)律，發(fā)現(xiàn)液滴在經(jīng)歷初期短暫的穩(wěn)定后進(jìn)入了聚

4、并期，其滴徑分布先變寬后變窄。采用透射電鏡(TEM)及激光粒度儀觀察了反應(yīng)各階段液滴形態(tài)與尺寸，發(fā)現(xiàn)PAM液滴不斷從連續(xù)相析出，在聚合中前期液滴聚并明顯，而在聚合中后期由于體系粘度較大，液滴聚并受限，最終得到了大小液滴、球狀與條狀液滴共存的多分散體系。提出了AM在PEG水溶液中雙水相聚合的液滴形成、生長機(jī)理。
　　 詳細(xì)研究了各聚合因素對最終雙水相聚合產(chǎn)品PAM液滴形態(tài)與尺寸的影響，發(fā)現(xiàn)其液滴形態(tài)及尺寸與聚合速率與單體分配有關(guān)。

5、隨引發(fā)劑、單體濃度的增加，成滴速率加快，液滴聚并增多，使液滴形態(tài)趨于條狀。而聚合溫度同時影響聚合速率與單體分配，對液滴形態(tài)與尺寸的影響較為復(fù)雜。PEG濃度的增加，使液滴尺寸變大，液滴形態(tài)先由條狀變?yōu)榍驙?，然后變?yōu)楸谆睿f明PEG不僅有穩(wěn)定液滴的作用，還有促進(jìn)液滴形成，加劇液滴聚并的作用。特丁醇的加入使液滴聚并增多，而乙二醇的加入使液滴變得更加穩(wěn)定。
　　 考察了聚合速率以及體系粘度對AM在PEG水溶液中雙水相聚合過程穩(wěn)定性影

6、響。發(fā)現(xiàn)當(dāng)聚合速率過快時，在聚合初期液滴聚并過度，容易產(chǎn)生絮凝物（Coagulum）。在線檢測了聚合過程中的體系粘度演變，發(fā)現(xiàn)其粘度演變與相分離有關(guān)。當(dāng)體系粘度較大時，PAM從連續(xù)相析出的速率減慢，容易形成凝膠塊狀產(chǎn)品。控制適當(dāng)?shù)木酆纤俾逝c體系粘度是制備穩(wěn)定產(chǎn)品的關(guān)鍵。
　　 采用Flory-Huggins理論預(yù)測了AM在PEG水溶液雙水相聚合過程中各相物質(zhì)組成及各相體積的變化，發(fā)現(xiàn)其與實(shí)驗(yàn)值能很好地吻合。分別建立了AIBI與A