Page 201 - 《精细化工》2022年第10期

第 10 期 张雯娟，等: 高耐盐型聚合物的制备及其流变性能 ·2135·

图 4 聚合升温过程图
Fig. 4 Diagram of polymerization heating process

2.4 SEM 分析
图 5 为 p(AM/AA/CH-3)聚合物在清水或质量浓
度为 500 mg/L CaCl 2 溶液中的 SEM 图。

图 3 乳液反应前（a）后（b）的粒径分布图（插图为预乳
液 B 和反应后的聚合物 TEM 图）
Fig. 3 Particle size distribution before (a) and after (b)
reaction of emulsion

由图 3 可知，反应前乳液通过机械搅拌作用形
成的油包水预乳液平均粒径偏大且分布不均匀，预
乳液 D50 为 12.91 μm ；反应后 聚合物乳液

p(AM/AA/CH-3)的 D50 为 6.849 μm，整体粒径分布
集中且均匀。水相在乳化剂作用下被油相包裹，所 a、b—清水；c、d—500 mg/L CaCl 2
图 5 p(AM/AA/CH-3)聚合物的 SEM 图
形成的单体液滴中存在大部分单体，粒径大于增溶
Fig. 5 SEM images of polymer p(AM/AA/CH-3)
胶束的粒径，而当聚合反应结束后，体系中所有单
体液滴消失，全部转化为乳胶粒，因而粒径有所减 由图 5a、b 所示，聚合物分子链在清水中相互
小。合成聚合物的相对分子质量测试结果表明（见 缠绕，形成无规的空间结构，分子间作用力较弱，
表 1），由于粒径均匀，聚合过程平稳进行，得到的 而分子链之间的分子力及氢键作用是聚合物具有优
聚合物相对分子质量在 1800 万以上。 异流变性能的因素之一；由图 5c、d 所示，由于盐
离子的存在，聚合物分子链中多羟基与阳离子发生
表 1 聚合物 p(AM/AA/CH-3)相对分子质量的测定 螯合作用，减小了二价离子与分子链中负电基团的
Table 1 Determination of relative molecular mass of polymer
p(AM/AA/CH-3) 静电吸引力，同时螯合作用增强了聚合物分子链间
的作用力，宏观表现为聚合物耐盐性的增强。
聚合物溶液 NaCl 溶液 溶液质量 相对 特性黏数
M
流经时间/s 流经时间/s 浓度/(kg/L) 黏度 η r [η]/(mL/g) 聚合 物螯合机理 如图 6 所 示。当聚合 物
2+
324.95 108.03 0.00051 3.01 2595 18148682 p(AM/AA/CH-3)在清水中时，由于缺少 Ca 、Mg 2+
等二价阳离子，聚合物分子链在水中呈无规舒展状
将制备 p(AM/AA/CH-3)聚合物反相乳液聚合过 （图 6a）；而当二价阳离子存在时，常规聚合物 PAM
程中的瞬时温度和升温速率的数据导出绘图，见图 分子链在盐水中因静电屏蔽效应而无法伸展，呈现
4。可以看出，反相乳液聚合的成核过程主要分为 3 混乱的蜷曲缠绕状（图 6b）；聚合物 p(AM/AA/CH-3)
个阶段：增速期、恒速期和降速期。聚合反应符合 在盐水中因聚合物分子存在羟基基团，可与金属阳离
乳液聚合过程 [19] ，由于粒径大小适宜且均匀，反应 子螯合形成螯合位点（图 6c），削弱金属阳离子对聚
有序平稳地进行。 合物黏度的消极影响，同时螯合作用增强分子间作