含氟烷基鏈水溶性共聚物的設(shè)計合成與性能研究.pdf

1、含氟烷基鏈水溶性聚合物是在聚合物結(jié)構(gòu)中引入少量氟烷基鏈段結(jié)構(gòu)的一類聚合物，不僅能夠表現(xiàn)出疏水氟碳鏈的優(yōu)異性能，同時可通過選擇不同共聚單體來改善聚合物的水溶性，以獲得具有特殊溶液性質(zhì)的含氟烷基鏈聚合物。通過設(shè)計具有新型結(jié)構(gòu)氟烷基鏈段的可聚型單體可以有效地將氟碳鏈引入聚合物分子鏈骨架中。在此研究背景和發(fā)展需求的基礎(chǔ)上，本文主要進行幾種含氟烷基鏈聚合物的制備及表征，考察共聚物溶液的聚集行為和共聚物的適用外界條件。主要的研究工作主要包括以下幾方

2、面:
　　 1、以氟己基乙基醇和4-乙烯芐氯為原料設(shè)計合成一種氟烷基鏈改性苯乙烯單體(FS)，通過與2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸鈉經(jīng)溶液自由基聚合反應(yīng)，合成一系列不同氟烷基鏈含量的兩親性二元共聚物P(AMPSNa/FS)。利用核磁共振、紅外光譜、元素分析等手段對一系列聚合物進行基本表征，并通過靜態(tài)激光光散射手段測量聚合物的分子量。利用表面張力、電導(dǎo)率、動態(tài)激光光散射測試手段考察聚合物在水溶液中的聚集行為，并檢測聚合物濃度、測試

3、溫度及外加小分子鹽濃度對聚合物溶液性能的影響。測試結(jié)果表明該系列二元共聚物在水溶液中表現(xiàn)出良好的表面活性。小分子鹽NaCl的加入會促進聚合物降低水溶液表面張力，并在較低濃度范圍內(nèi)出現(xiàn)cmc的轉(zhuǎn)折點。共聚物在溶液中表現(xiàn)出明顯的兩親性能，在低濃度下傾向于形成分子內(nèi)聚集體，而高聚合物濃度下形成分子間疏水締合物。本文在聚合物結(jié)構(gòu)中引入苯環(huán)，以利用無外加“探針”熒光光譜檢測聚合物的溶液性能，測試結(jié)果與其他手段相符合。同時，通過TEM手段獲得不同聚

4、合物濃度下大分子鏈的聚集形態(tài)圖，并給出聚合物分子的聚集模擬圖。TGA和DSC測試表明該系列二元共聚物具有較好的耐熱性能，具有較好的應(yīng)用前景。
　　 2、以氟己基乙基丙烯酸酯和二烯丙胺為原料設(shè)計合成3，3，4，4，5，5，6，6，7，7，8，8，8-十三氟辛基-3-（二烯丙胺基）丙酸酯疏水單體(DF)，并通過與丙烯酰胺進行溶液自由基共聚合，制備一系列不同單體比例的二元共聚物P(AM/DF)。利用核磁共振、紅外光譜、元素分析等手段對

5、聚合物的結(jié)構(gòu)與組成進行表征，并通過靜態(tài)激光光散射手段獲得聚合物的分子量。通過表面張力、動態(tài)激光光散射和共振光散射測試考察聚合物的溶液性能，并考察聚合物濃度、外加小分子鹽、溫度及疏水鏈段含量對聚合物在水溶液中聚集行為的影響。研究表明該系列聚合物在水溶液中表現(xiàn)出較好的表面活性，測試濃度范圍內(nèi)水表面張力最低可降至32mN/m。聚合物分子鏈在水溶液中會形成一定數(shù)量的分子間聚集體，低聚合物濃度使得聚合物傾向以單分子鏈形式存在，高聚合物濃度促進分子

6、間聚集體的形成。外加小分子鹽NaCl會改變聚合物由分子內(nèi)締合向分子間締合轉(zhuǎn)變的濃度大小，增加聚合物結(jié)構(gòu)中疏水鏈段含量進一步對聚集行為有較大影響，為P(AM/DF)的使用提供理論依據(jù)。
　　 3、以丙烯酰胺、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸和DF為原料，經(jīng)自由基聚合制備了一系列含氟烷基鏈三元水溶性共聚物P(AM/AMPSNa/DF)，并利用核磁共振、紅外光譜及元素分析對聚合物進行了表征，靜態(tài)激光光散射檢測聚合物的NaCl水溶液獲得重

7、均分子量。通過表面張力、動態(tài)激光光散射和共振光散射手段考察聚合物濃度、外加小分子鹽濃度及聚合物結(jié)構(gòu)中氟烷基鏈含量對共聚物在水溶液中聚集行為的影響。結(jié)果表明P(AM/AMPSNa/DF)具有較好的降低水溶液表面張力的能力，增加聚合物中氟烷基鏈含量能夠提高聚合物降低表面張力的能力。同時一定濃度的三元共聚物在水溶液中會發(fā)生疏水締合，且增加聚合物濃度或增加聚合物中氟烷基鏈的含量能夠促進分子間聚集體的形成。小分子鹽對三元共聚物溶液性能的影響是雙重