Page 69 - 《精细化工》2021年第6期
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第 6 期          王   毓，等: CO 2 响应性双丙酮丙烯酰胺-co-乙烯胺温敏共聚物的制备及其相变行为                            ·1131·


            应用价值     [7-8] 。                                   国药集团化学试剂有限公司；盐酸（HCl，分析纯），
                 目前，研究和应用最多的温度刺激响应聚合物                          成都科龙化工试剂厂；丙酮（分析纯），广东光华化
            主要有两类：丙烯酰胺类聚合物（典型代表为聚 N-                           学有限公司；N 2 （体积分数>99.999%）、CO 2 （体积
            异丙基丙烯酰胺）         [9-11] 和嵌段共聚物（典型代表为               分数>99.99%），贵州国瑞气体技术有限公司；实验
            聚环氧乙烷-聚环氧丙烷-聚环氧乙烷三嵌段共聚                             用水为三次蒸馏水，自制。
            物）   [12-14] 。但上述两类温度刺激响应聚合物相转变                        Nicolet MX-1 型傅里叶变换红外光谱仪，美国
            温度范围相对较窄、不可调控，且基于 N-异丙基丙                           PerkinElmer 公司；1260 InfinityⅡGPC/SEC 凝胶色
            烯酰胺的温度刺激响应聚合物成本较高限制了其应                             谱仪，美国安捷伦科技公司；AV400 型核磁共振波谱
            用。为了拓展温度刺激响应聚合物的应用领域，通                             仪，德国 Bruker 公司；STA409C 热重分析仪（TGA）、
            常要求温度刺激响应聚合物原料易得、成本低且具                             240 F1 差示扫描量热仪，德国 Netzsch 仪器公司；
            有在较宽的温度范围内可调节的 LCST。TAYLOR                         UV2700 型紫外-可见分光光度计，日本岛津公司。
            等 [15] 发现，通过对共聚物的疏水亲水组成进行调整，                       1.2   P(DAAM-co-VAm)的制备
            获得适当的疏水-亲水平衡值，得到的共聚物会呈现                                温敏聚合物 P(DAAM-co-VAm)的制备参考文
            温度刺激响应性。基于上述原理，WANG 等                 [16] 设计制     献[20]的方法，用 DAAM 代替 N-异丙基丙烯酰胺。
            备了系列基于廉价易得的双丙酮丙烯酰胺（DAAM）                           以 NVF（35.5 g，0.5 mol）、DAAM（169.0 g，1.0 mol）
            的温敏聚合物；郭拥军等            [17] 以 N,N-二甲基丙烯酰胺          和蒸馏水（205.0 g），引发剂（0.5 g 过硫酸钾-0.5 g
            和 DAAM 为原料合成温敏共聚物，并研究了其热缔                          亚硫酸氢钠）为主要原料，首先合成 DAAM-NVF
            合行为。目前报道的主要是单一温度响应的 DAAM                           无规共聚物 P(DAAM-co-NVF)；然后，准确称取
            温敏共聚物，而报道的将 CO 2 响应性和温度刺激响                         8.0 g 上述共聚物和 92.0 g 蒸馏水，在碱性条件下水
            应性相结合的双重刺激响应的 DAAM 共聚物较少，                          解得到温敏聚合物 P(DAAM-co-VAm)，合成路线如
            因此，研究 CO 2 响应性 DAAM 温敏共聚物，对于研                      下所示。
            究 LCST 可调控的温敏聚合物的设计和合成具有重
            要意义。
                 CO 2 响应性是由于体系中 CO 2 浓度变化而引起
            体系宏观性能或微观结构的变化               [18-19] 。在 CO 2 调控
            过程中，通常涉及到 CO 2 气体和惰性气体 N 2 ，操作
            过程简单，可防止产生副产物以及污染聚合物。因
            此，CO 2 响应性开关具有清洁环保、节能减排、可
            循环利用等优点而被人们广泛地研究。
                 本课题组前期利用 CO 2 响应性原理，以 N-异丙
            基丙烯酰胺和 N-乙烯基甲酰胺（NVF）为主要原料
            成功设计合成了 CO 2 响应性温敏聚合物               [20] ，其主要
            问题是 N-异丙基丙烯酰胺单体成本较高且 LCST
            较低，限制了其在相关领域的应用。本文选用廉

            价易得的 DAAM 替代 N-异丙基丙烯酰胺，设计合
                                                               1.3   结构表征与性能测试
            成一种 CO 2 响应性 DAAM 温敏共聚物 P(DAAM-co-
                                                               1.3.1   凝胶渗透色谱测试
            VAm)，并系统研究此温敏共聚物的相变行为，为利
                                                                   采用凝胶渗透色谱（GPC）测定温敏聚合物的
            用廉价易得的原料设计合成 CO 2 响应性温敏聚合物
                                                               相对分子质量（简称分子量）。OHpak SB-803 HQ 型
            提供理论依据。
                                                               凝胶色谱柱，Waters 515 泵，Waters 2410 型示差折
            1   实验部分                                           光检测器，浓度 0.1 mol/L 的 NaNO 3 水溶液为洗提
                                                               液，测试温度 25  ℃，进样速度 0.8 mL/min，聚氧
            1.1   试剂与仪器                                        乙烯（PEO）为参比物。
                 DAAM（质量分数>98%），无锡市梁溪精细化                       1.3.2   红外光谱测试
            工有限公司；NVF（分析纯），东京化成工业株式会                               采用溴化钾压片法对 P(DAAM-co-VAm)样品进
                                                                                                     –1
            社；过硫酸钾（K 2 S 2 O 8 ，化学纯）、亚硫酸氢钠                     行红外光谱测试，扫描范围为 4000~400 cm ，分辨
                                                                     –1
            （NaHSO 3 ，化学纯）、氢氧化钠（NaOH，分析纯），                     率 4 cm ，扫描次数 32 次。
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