Page 45 - 精细化工2019年第8期
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第 8 期                   张世锋，等:  自乳化微乳液法两亲水溶性聚合物的制备及性能                                   ·1533·


            至关重要的影响。两亲水溶性聚合物是指在一个大                                 Nicolet-5700 型傅里叶变换红外光谱仪，美国
            分子结构中同时含有亲水基团和疏水基团的聚合                              Nicolet 公司；Avanceow 600 型核磁共振波谱仪，德
            物，只需以水为溶剂就可以溶解，具有很好的环保                             国 Bruker 公司；Q 500 型示差扫描量热仪，美国 TA
                                        [2]
            性，符合当今技术的发展要求 。由于其溶液具有                             公司；K 100 型表面张力测试仪，德国 Kruss 公司；
            较低的表面张力和良好的疏水缔合性能，在放射性                             DNJ-5S 型数显黏度计，上海方瑞仪器有限公司。
            粉尘的控制与去除方面有着良好的应用前景。                               1.2   方法
                 两亲水溶性聚合物主要采用的制备方法有胶束                          1.2.1    P(AM-co-AA)的制备
            法 [3-4] 和微乳液法，这种方法可以使不相容的亲水单                           按文献[13]的体系量、反应条件与操作步骤，以
                                              [5]
            体和疏水单体发生共聚。Evani 和 Rose 采用微乳液                      丙烯酰胺和丙烯酸为单体，过硫酸钾为引发剂，保持
            聚合的方法首先制备出两亲性结构的共聚物。钟传                             两种单体总质量分数为 10%，n(AA)∶n(AM)=1∶9，
            蓉等   [6-8] 采用自由基胶束聚合法合成了具有微嵌段                      制备丙烯酰胺和丙烯酸共聚物。
            结构的丙烯酰胺/丁基苯乙烯疏水缔合水溶性共聚                             1.2.2    高分子乳化剂的制备
            物 PSAM。高保娇等       [9-11] 采用微乳液聚合的方法制备                  在装有 100 g SDS 水溶液（质量分数为 3%）的
            出丙烯酰胺疏水缔合物，并对其结构和性能进行了                             烧杯中，加入 8.65 g（0.122 mol）丙烯酰胺、0.35 g
            表征。但这些方法都存在一个问题，在合成过程中                             （0.003 mol）苯乙烯、1 g（0.011 mol）用氢氧化钠
            需要加入大量的小分子乳化剂，使其在水溶液中形                             完全中和的丙烯酸单体（即丙烯酸钠），轻微搅拌后
            成胶束，从而保证疏水单体和亲水单体共聚反应的                             形成透明的微乳液体系。随后，将烧杯中的溶液倒
            发生。这些小分子乳化剂的存在使得聚合物溶液的                             入装有搅拌器、回流冷凝管、温度计与氮气导管的四
            后续处理更加复杂。Ge 等          [12] 采用自乳化微乳液聚合             口瓶中，导入 N 2 ，30  min 后升温至 60 ℃，加入引
            的方法，制备出丙烯酰胺、苯乙烯嵌段结构共聚物，                            发剂过硫酸钾（占单体总质量的 1%），反应 6  h 后结
            这种自乳化微乳液共聚体系可以避免小分子表面活                             束。将所制备的反应物用 6 倍体积无水乙醇沉淀出白
            性剂的后处理，一步制备纯化的嵌段聚合物，为两                             色固体，再将白色固体溶于水中，反复 3 次沉淀溶解，
            亲性水溶性聚合物的制备提供了很好的思路。                               将白色固体中的小分子乳化剂 SDS 洗涤干净后，在
                 本文以丙烯酰胺为主要单体，丙烯酸和苯乙烯                          80 ℃烘箱中烘干，即可得白色高分子乳化剂固体。
            为功能改性单体，通过自乳化微乳液聚合的方法制                             1.2.3    三元两亲水溶性聚合物的制备
            备了一种低表面张力、同时兼具高黏度的三元两亲                                 三元两亲水溶性聚合物由自乳化微乳液聚合法
            水溶性聚合物，并对自乳化微乳液聚合的机理进行                             制备。保持 3 种单体总质量分数为 10%，丙烯酸钠
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            了探讨。通过 FTIR、 HNMR、DSC、表面张力、黏                       占单体总质量的 10%。苯乙烯分别占单体总质量的
            度对聚合物的结构和性能进行了表征。通过自乳化                             0.5%、1.0%、1.5%、2.0%、2.5%、3.0%。将丙烯酰
            微乳液聚合可以一步制备出纯化的两亲水溶性聚合                             胺水溶液加入装有搅拌器、冷凝管、温度计与氮气
            物，为放射性粉尘的控制与去除提供了更加便捷与                             导管的四口烧瓶中，随后加入 1.2.2 节中的高分子乳
            有效的手段。                                             化剂固体（占总体系质量的 5%），在常温下搅拌使

            1    实验部分                                          其充分溶解。加入苯乙烯、丙烯酸钠，用水浴锅升
                                                               温加热，温度为 40 ℃，搅拌预乳化 2  h。随后导入
            1.1    试剂与仪器                                       N 2 ，将温度升为 60 ℃，待烧瓶内温度稳定时，向烧
                 丙烯酰胺（AM）、丙烯酸（AA）、苯乙烯（St）、                     瓶中滴加占单体总质量 1%的过硫酸钾溶液，同时不
            十二烷基硫酸钠（SDS）、氢氧化钠（NaOH）、过硫                         停搅拌，在 50 min 滴加完毕，随后继续搅拌 6 h 后
            酸钾（KPS）、丙酮、乙醇，分析纯，成都市科龙化                           结束反应。将产物冷却室温，即可制得淡黄色三元
            工试剂厂。                                              两亲水溶性聚合物溶液。反应路线如下所示：










            1.3   结构表征与性能测试                                    复洗涤数次，再将析出的白色固体用丙酮溶液浸泡
            1.3.1    FTIR                                      24 h，然后在真空干燥箱中 80 ℃干燥至恒重，将得
                 将产物在超声条件下用 6 倍体积的无水乙醇反                        到的白色固体粉碎后得到白色固体粉末，待用。采
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