Page 122 - 《精细化工）》2023年第10期

第 40 卷第 10 期 精 细 化 工 Vol.40, No.10
2 023 年 10 月 FINE CHEMICALS Oct. 2023

功能材料
聚甲基丙烯酸羟乙酯/乙二醛交联体系的

溶液-凝胶-溶液转变

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1*
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唐绪涛 ，穆 蒙 2,3* ，卢国强 ，张永民
（1. 江南大学 化学与材料工程学院，江苏 无锡 214122；2. 中石化胜利油田博士后工作站，山东 东营
257100；3. 中石化胜利油田石油工程技术研究院，山东 东营 257100）

摘要：聚合物凝胶的溶液-凝胶-溶液（sol-gel-sol）转变通常依赖于外界条件（温度、pH 等）的变化，但构建可
在恒定条件下实现 sol-gel-sol 转变的凝胶体系依然是一个挑战。采用聚甲基丙烯酸羟乙酯（PHEMA）、乙二醛
（GX）和 N,N-二甲基甲酰胺（DMF）成功构建了一种恒温自发随时间进行 sol-gel-sol 转变的聚合物凝胶体系
（HGX）。考察了 GX 质量分数、温度和水质量分数对 HGX 的成胶时间、凝胶强度及降解时间的影响。结果表
明，通过改变 GX 质量分数和温度，HGX 可形成弹性模量达 847 Pa 的凝胶，且最快可在 1.5 h 后降解为低黏液
体（黏度<30 mPa·s）。FTIR 光谱和 GPC 揭示了 sol-gel-sol 转变的内在机理是缩醛反应和酯基断键的动态竞争。
关键词：聚甲基丙烯酸羟乙酯；乙二醛；缩醛反应；酯基；溶液-凝胶-溶液转变；功能材料
中图分类号：TQ427.26 文献标识码：A 文章编号：1003-5214 (2023) 10-2200-07

Solution-gel-solution transition of polyhydroxyethyl
methacrylate/glyoxal crosslinking system

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1*
TANG Xutao , MU Meng 2,3* , LU Guoqiang , ZHANG Yongmin
（1. School of Chemical and Material Engineering, Jiangnan University, Wuxi 214122, Jiangsu, China; 2. Postdoctoral
Scientific Research Working Station, Shengli Oilfield Branch Company, SINOPEC, Dongying 257100, Shandong, China;
3. Research Institute of Petroleum Engineering Technology, Shengli Oilfield Branch Company, SINOPEC, Dongying
257100, Shandong, China）

Abstract: Responsive polymer gels, which can undergo solution-gel-solution (sol-gel-sol) transition by
responding to external conditions (such as temperature and pH), have attracted significant attention.
However, implementing the sol-gel-sol transition under constant temperature is still a major challenge. A
novel polymer gel (HGX), with spontaneous sol-gel-sol transition at fixed temperature over time, was
successfully constructed from poly(2-hydroxyethyl methacrylate) (PHEMA), glyoxal (GX) and
N,N-dimethylformamide (DMF). The effects of GX mass fraction, temperature and water mass fraction on
gelation time, gelation strength and degradation time of HGX were investigated. The results showed that by
changing the GX mass fraction and temperature, HGX could form a gel with an elastic modulus of 847 Pa,
and degrade to a low viscous liquid (viscosity <30 mPa·s) after 1.5 h. Data from FTIR spectrum and GPC
revealed that the intrinsic mechanism of sol-gel-sol transition was attributed to the dynamic competition
between acetal reaction and ester group bond breaking.
Key words: polyhydroxyethyl methacrylate; glyoxal; acetalation; ester group; solution-gel-solution transition;
functional materials

收稿日期：2022-12-10; 定用日期：2023-01-31; DOI: 10.13550/j.jxhg.20221138
基金项目：国家自然科学基金（22072058、21503094）；中国石化股份公司胜利油田分公司博士后课题“砂岩油藏作业过程中自适应
暂堵体系研究”（YKB2109）；中国石化股份公司胜利油田分公司创新项目“中低渗油藏广谱自降解暂堵剂”（YKF2306）
作者简介：唐绪涛（1999—），男，硕士生，E-mail：tang_xutao@163.com。联系人：穆 蒙（1986—），男，博士后，E-mail：
mumeng_cas@163.com；张永民（1983—），男，副教授，E-mail：zhangym@jiangnan.edu.cn。