Page 47 - 精细化工2019年第8期

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 ·1535·

水单体聚合，反应一段时间后冲出胶束，继续引发 液的表面张力迅速降低；当疏水单体浓度过高时，
水溶液中亲水单体的聚合。如此反复进行，就可以 如图 6c 所示，聚合物溶液中气-液表面达到吸附饱
将疏水单体以微嵌段的形式引入亲水高分子长链 和，表面张力下降变得缓慢 [15] ，并最终达到平衡。
中，从而制备出两亲水溶性聚合物，也避免微乳液
聚合中对于小分子乳化剂后处理的问题。图 4 是自
乳化微乳液聚合的示意图。

图 6 溶液中分子链聚集状态随 St 含量变化示意图
Fig. 6 Schematic diagram of the change of molecular

图 4 自乳化微乳液聚合示意图 chain aggregation state with St content in solution
Fig. 4 Schematic diagram of self-emulsifying microemulsion
polymerization 2.6 聚合物溶液黏度分析
图 7 是 St 用量对聚合物溶液黏度的影响。从图
2.5 聚合物溶液表面张力分析 7 可以看出，随着聚合物中 St 质量分数从 0.5%增加
图 5 是 St 用量对聚合物溶液表面张力的影响。 到 1.5%，聚合物溶液的黏度缓慢地提升；继续提高

St 的含 量， 聚合 物黏度 迅速 增加， 最大 可 达
1260 mPa·s；当聚合物中 St 的质量分数大于 2.5%后，
所制备的聚合物溶液黏度开始下降。这是由于，当
St 浓度过低时，聚合物分子链的疏水缔合作用不明
–
显，如图 6a 所示，由于分子链中—COO 静电排斥
作用的存在，使得溶液内部分子链成舒展状态，此
时聚合物溶液黏度较低。进一步增加 St 浓度，如图
6b 所示，溶液内部聚合物分子链之间疏水微嵌段发
生疏水缔合，形成以分子间缔合为主的超分子结构-
动态物理交联网络 [16] ，使得黏度有较大提升。当 St

图 5 St 用量对聚合物溶液表面张力的影响 的浓度过高时，如图 6c 所示，溶液内部分子链存在
Fig. 5 Effect of St content on the surface tension of copolymer 过多的疏水微嵌段，导致分子链内部疏水微嵌段的
solution
缔合作用大于分子链之间疏水微嵌段的缔合作用，
如图 5 所示，随着聚合物中 St 质量分数由 0 增 导致分子链发生卷曲，破坏分子链的交联结构，使
加至 2.5%，其水溶液表面张力由 55.731 mN/m 降至 黏度开始下降。
26.113 mN/m，继续增加 St 的浓度表面张力趋于稳
定。说明疏水单体 St 和丙烯酰胺及丙烯酸共聚后赋
予了两亲水溶性聚合物溶液较低的表面能。图 6 为
溶液中分子链聚集状态随 St 含量变化示意图。如图
6a 所示，此时溶液中疏水单体含量过少，疏水基团
的疏水作用不明显，分子链主要存在于在溶液内部，
溶液表面布满的水分子受溶液内部水分子的作用力
较大，导致聚合物溶液表面张力较高。适当增加疏
水单体含量，如图 6b 所示，由于聚合物中有疏水微
嵌段结构的存在，微嵌段结构中的疏水基团会避免

与水的接触而吸附在溶液的气-液表面，溶液内部水 图 7 St 含量对聚合物黏度的影响
分子对溶液表面疏水基团的作用力较小，从而使溶 Fig. 7 Effect of St content on the copolymer viscosity