Page 211 - 《精细化工》2022年第8期

第 8 期 纪 宽，等: 含辣素衍生结构的疏水缔合共聚物的制备及性能 ·1711·

由图 4a、b 可见，PACIA 和 PACSA 表面凹凸不 裂，因此共聚物稳定性提高。第三阶段在 364~
平，表面没有明显的层状结构，多为块状堆积，而 448 ℃之间，共聚物失重速率最快、质量损失率最
PACIAM 和 PACSAM 具有明显的夹层且层间距均匀， 大，约 37.73%，此时分子主链热降解并断裂，导致
形成了很好的三维结构（图 4c、d）。这从另一角度 质量大量损失，在 404.52 ℃失重速率达到峰值。第
更好地解释了 HMMAM 将赋予共聚物优良性能。 四阶段在 448~539 ℃之间，质量损失率仅 4.95%，
2.1.5 热重分析 主要是共聚物炭化后残留物的失重。在 539.45 ℃之
4 种疏水缔合共聚物的 TGA、DTG 曲线分别如 后，失重速率接近于 0，PACSAM 热失重结束，总
图 5a 和 b 所示。 质量损失率为 75.32%。
从 实 验 结果可 以看 出，引 入辣 素衍生 单 体
HMMAM 的共聚物质量损失更少、热稳定性提高，
尤其是在第二阶段阻碍了侧链断裂，因此拥有更好
的耐温性能，在强化采油领域可以更好地发挥作用。
2.2 共聚物的性能测试分析
2.2.1 共聚物反应条件的考察
共聚物的性能会受到多种因素的影响，其中单
体的种类和占比、引发剂用量、反应温度和时间是
最主要影响因素。运用控制变量法对上述条件进行
逐一优化，得出最佳的反应条件为单体总质量分数
为 8%，引发剂用量为总单体物质的量的 0.05%，反
应温度为 70 ℃，反应时间为 5 h。
2.2.2 共聚物的疏水缔合特性分析
共聚物的表观黏度与溶液质量浓度的关系如图
6 所示，图 6b 为图 6a 的局部放大图。

图 5 疏水缔合共聚物的 TGA（a）及 DTG（b）曲线
Fig. 5 TGA (a) and DTG (b) curves of hydrophobically
associating copolymers

由图 5a、b 可知，4 种疏水缔合共聚物的 TGA 曲
线变化趋势基本一致，大致分为 4 个阶段。以 PACSAM
为例进行讨论。第一阶段在 30~188 ℃之间，共聚
物平缓失重，质量损失率约 11.59%，主要归因于亲
水基团（如—NH 2 ）极易吸收水分，在 1 次产物处
理过程中有未挥发的溶剂及在保存过程中吸收了空
气中的水气，因此本阶段主要为水气的缓慢蒸发；
在 DTG 曲线中此段的值较小且趋势平缓。第二阶段
在 188~364 ℃之间，TGA 曲线变陡，共聚物失重加
快，质量损失率约 21.05%。这是因为，共聚物侧链
逐渐断裂并降解，酰胺基团的热分解以及亚胺化反

应 [19] 破坏了分子结构，其中 A 点失重最剧烈，温度 图 6 共聚物溶液的表观黏度与质量浓度的关系
为 309.35 ℃；此外，X 点之后，PACSAM 的失重 Fig. 6 Relationship between apparent viscosity and mass
concentration of copolymer solutions
速率小于 PACSA，即 PACSAM 失重速率更慢、失
重温度更高，归因于 HMMAM 的苯环结构增加了空 由图 6 可知，在低质量浓度，共聚物水溶液的
间位阻和分子刚性，阻碍分子链热运动并抑制链断 表观黏度都呈平缓上升的趋势且表观黏度很低；当