Page 26 - 《精细化工》2020年第4期

·660· 精细化工 FINE CHEMICALS 第 37 卷

产物分子量的影响。聚合物相对分子质量从 3.0×10 5 等引入模板聚合的新理论（聚合机理如图 3 所示），
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提高到 1.2×10 。孙琛琛等 [47] 用紫外光引发，添加助 在紫外光引发溶液聚合法基础上，以阴离子聚合物
溶剂尿素，制备了阳离子聚丙烯酰胺 P(DMC-AM)， 聚丙烯酸钠为模板，通过静电引力等作用，使 DMC
讨论了单体浓度、阳离子单体比例、引发温度、引 单体在进行聚合反应前很好地分布于模板分子链
发剂浓度、光照强度对产品性能的影响，得到产物 上，进而对聚合产物分子链的序列分布及结构特征
阳离子度 为 2.5%~9.9% 时，相对 分子质量高 达 产生特定影响，合成出了具有一定微嵌段结构的
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7.27×10 ~1.14×10 。此类文献的共同点是聚合物具 P(DMC-AM)聚合物，其特征黏度值最高为 12.8 dL/g，
有中低阳离子度，且均需加入助溶剂或增链剂等助 阳离子度为 30%，并将最佳模板添加量时所制备的
剂来防止聚合物交联，以改善聚合物的溶解性，同 产品与不加模板所得到的产品进行絮凝脱水比较，
时期望提高聚合物的相对分子质量。 发现在污泥脱水性能方面优于无规序列结构的产
此外，在溶液聚合过程中，随着分子链增长， 品，但是聚合物微观结构是否和设想一致还未真正
聚合状态由液体逐渐转变为胶体，体系中散热效果 检测出来，而且在高特征黏度条件下是否能合成出
逐步下降，局部温度升高，导致产物不稳定，分子 来也未可知。
量有所下降或者出现交联 [11,48] 。为改善这一情况，
聚合方法从单一的绝热一步升温方式发展到一次性
加料分步升温方式，以减缓前阶段的反应速率，防
止生成大量小分子聚合物，提高后阶段反应效率，
最终提高产物分子量。如 2003 年，罗娅君等 [49] 采用
自制的 DMC 单体和工业 AM 为原料，在氧化还原
引发体系下，制备了阳离子度为 30%，特征黏度为
8.0 dL/g 的 P(DMC-AM)（未精制）。而 2013 年，鞠
久妹 [11] 使用引发剂 A，采用一次性加料，分两步升
温的方式，得到同一阳离子度下，特征黏度为
11.4 dL/g，单体转化率为 99.07%的 P(DMC-AM)胶
体产物。2019 年，本课题组吸取唐莉均聚工艺 [13]
和鞠久妹共聚工艺 [11] 中的优点，并克服其缺陷，建
立了一种高相对分子质量且阳离子度系列化的
P(DMC-AM)制备方法，得到了阳离子度为 10%~90%，

特征黏度为 18~14 dL/g，单体转化率大于 99.5%的
P(DMC-AM)产物 [19] ，其相对分子质量是相同阳离子 图 3 模板聚合机理 [51]
Fig. 3 Mechanism of template copolymerization [51]
度产物报道的最高值。该方法在分步升温的基础上，

采用醇水溶液进行聚合反应，不仅可以防止在开始 2.2 乳液聚合法
反应时发生爆聚，通过升温，促进引发剂进一步引 乳液聚合法是将水溶性单体在有机溶剂中分散
发，消除体系内的残余单体，还可以使整个体系的 成细小液滴进行的聚合反应方法。传统乳液聚合的
单体相对含量随着温度的升高，醇类挥发而逐渐升 机理为胶束成核，单体在单体液滴、水相、胶束之
高，以此提高后期反应速率，使整个反应过程平稳，
间的扩散建立动态平衡，在乳胶粒中进行的聚合反
从而进一步提高产物相对分子质量和单体转化率。
应不断消耗单体，平衡不断沿着单体液滴-水相-乳
至此，共聚物 P(DMC-AM)形成了高相对分子质量 胶粒方向移动 [52] （见图 4）。
且阳离子度系列化体系，且生产过程简单稳定。
2.1.2 控制 P(DMC-AM)序列结构
共聚物分子结构设计中除了阳离子度和相对分
子质量外，控制共聚物序列结构也是一大难点。普
遍的合成方法在聚合反应的链增长过程中具有一定
的盲目性，从而导致分子链中同时存在全同和间同
结构，制备出的共聚物中单体单元无规则排序 [50] 。
在某些实际应用中，单体单元有一定规则的共聚物
在特定的应用领域中效果比无规聚合物更好。为此， 图 4 传统乳液的聚合机理 [52]
有研究者试图制备出特定的嵌段结构。LIU [51] 和 LI [3] Fig. 4 Polymerization mechanism of traditional emulsion [52]