Page 204 - 《精细化工》2023年第1期

·196· 精细化工 FINE CHEMICALS 第 40 卷

过多，导致部分干水颗粒发生破裂坍塌，溶液溢出， 度和引发剂加量对 PMS@SiO 2 发生聚合反应的影响
见图 6 c、cʹ。因此，确定最佳搅拌时间为 120 s。 最为显著。因为升高温度或增大引发剂用量，会促
使足量的自由基参与聚合反应，加剧分子的布朗运
动，进而影响聚合反应体系 [18,20-23] 。通过分析表 2
中的 K 1 、K 2 和 K 3（K 1 、K 2 和 K 3 越小，实验条件更
好）可知，核壳聚合物微球 PMS@SiO 2 的最佳制备
条件为：引发剂用量 0.15%，交联剂用量 0.1%，反
应温度 50 ℃，反应时间 4 h。以下表征及性能评价
实验均使用在本条件下制备的核壳聚合物微球
PMS@SiO 2 。
2.3 FTIR 分析
图 7 是核壳聚合物微球 PMS@SiO 2 和聚合物微

球 PMS 的红外谱图。PMS@SiO 2 的 FTIR 谱显示，
a、aʹ—60 s；b、bʹ—120 s；c、cʹ—180 s
–1
3389 和 3154 cm 处为酰胺基的 N—H 键伸缩振动
图 6 不同搅拌时间下的干水微反应器宏观和微观图
–1
Fig. 6 Macroscopic and microscopic pictures of dry water 特征峰，2944 和 2813 cm 处为亚甲基的伸缩振动
prepared at different stirring times 吸收峰，1674 cm 的强吸收峰为酰胺基的 C==O 特
–1
–1
通过以上单因素实验，得到形成稳定干水微反 征伸缩振动吸收峰，1429 cm 处为亚甲基的变形振
动吸收峰，证明 AM 与 AMPS 发生共聚。与 PMS
应器的最佳条件为：SiO 2 -R812S 与水相质量比为
–1
的 FTIR 谱对比，PMS@SiO 2 含有 1105 cm 处 Si—O
1∶10，搅拌速度为 12000 r/min，搅拌时间为 120 s。
—Si 键的反对称伸缩振动峰 [24-26] ，证明核壳聚合物微
2.2 核壳聚合物微球 PMS@SiO 2 制备条件优化
球 PMS@SiO 2 被成功制备，实现了预期的分子结构。
基于干水微反应器的聚合反应是在一个独立的
反应系统中进行，所有试剂都是先混合后包覆 [15] ，
在一定时间、温度下发生聚合反应。因此，本文对
引发剂用量、交联剂用量、反应时间和反应温度进
行了正交优化，以析水率为指标，通过高速离心检
验内核聚合物凝胶聚合程度，实验结果见表 2。

表 2 正交实验分析结果
Table 2 Analysis results of orthogonal experiments
引发剂 交联剂 反应 反应温 析水
实验
加量/% 加量/% 时间/h 度/℃ 率/%

1 0.05 0.10 2 20 59.9
图 7 PMS@SiO 2 和 PMS 的 FTIR 谱图
2 0.05 0.15 4 35 35.4
Fig. 7 FTIR spectra of PMS@SiO 2 and PMS
3 0.05 0.20 6 50 17.6
4 0.10 0.10 4 50 11.2 2.4 TGA 分析
5 0.10 0.15 6 20 55.5
图 8 是核壳聚合物微球 PMS@SiO 2 、聚合物微
6 0.10 0.20 2 35 32.8
球 PMS 和 SiO 2 -R812S 的热重曲线。由图 8 可知，
7 0.15 0.10 6 35 5.2
SiO 2 -R812S 的 TGA 曲线波动幅度较小，呈缓慢平
8 0.15 0.15 2 50 9.8
稳的变化趋势，PMS@SiO 2 的 TGA 曲线出现一定幅
9 0.15 0.20 4 20 28.5
度下降。这是因为内核存在聚合物凝胶致使其失重曲
K 1 33.633 25.433 34.167 47.967
K 2 33.167 33.567 25.033 24.467 线下降。两者对比证明，核壳聚合物微球 PMS@SiO 2
被成功制备。PMS@SiO 2 和 PMS 的 TGA 曲线可分
K 3 14.500 26.300 26.100 12.867
R 23.133 8.134 9.134 35.100 为 3 个阶段：第一阶段 30~260 ℃，这是由于水分
蒸发导致的质量损失，二者均经冷冻干燥处理，已
由表 2 的极差结果分析可知，4 个因素对 失去 95%以上的水分，故此阶段无明显质量损失；
PMS@SiO 2 析水率影响重要程度依次为：反应温度> 第二阶段 260~580 ℃，此时水分已蒸发完全，主要
引发剂加量>反应时间>交联剂加量。其中，反应温 是聚合物凝胶内部交联点断裂磺酸基脱出所致质量