Page 127 - 《精细化工）》2023年第10期

第 10 期 唐绪涛，等: 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 ·2205·

现象主要归因于酰胺基团比酯基更高的化学稳定 联网络所致，而 gel-sol 转变则是由 PHEMA 上的酯
性，也从另一个角度说明，酯基的水解导致了 HGX-3 键受热断裂，进而使得凝胶网络失去交联所致。具
的 gel-sol 转变。 体转变机理如图 9 所示。
2.6 SEM 分析
采用 SEM 对 HGX 成胶前、凝胶化后和降解后
的微观形貌进行了表征，结果如图 10 所示。由图
10 可知，初始态和降解后 SEM 图均表现为平滑的

“液膜”态，无交联网络，与宏观现象的低黏溶液
图 8 聚 N-羟甲基丙烯酰胺取代 PHEMA 的对照实验结果
Fig. 8 Results of control experiments with PHEMA substituted 状态相对应。凝胶化后，SEM 图出现了明显的蜂窝
by poly(N-hydroxymethylacrylamide) 结构，其中网格的直径约为 100 μm。正是这种交联

综上所述，HGX 在宏观上的 sol-gel 转变是由 网络结构的形成与瓦解导致了样品在宏观上的
GX 的醛基和 PHEMA 的羟基发生缩醛反应形成交 sol-gel-sol 转变。

图 9 HGX 的溶液-凝胶-溶液转变机理图
Fig. 9 Sol-gel-sol transition mechanism of HGX

热稳定性，有望满足 300 ℃以下的实际作业需求。

a—初始态；b、c—凝胶态；d—降解后
图 11 HGX 凝胶化后聚合物 TG-DTG 曲线
图 10 HGX 的 SEM 图 Fig. 11 TG-DTG curves of polymer after HGX gelation
Fig. 10 SEM images of HGX

2.7 热重分析 3 结论
通过热重分析了 HGX-3 凝胶化后聚合物的热
稳定性，结果见图 11。如图 11 所示，热重分析曲 （1）制备了一种可以在恒温下实现 sol-gel-sol
线显示共有 3 个主要的失重峰。第一阶段为 35~106 连续转变的聚合物凝胶体系，无需改变任何外界
℃，对应样品中水分的丢失；第二阶段为 151~237 条件；
℃，主要是由于酯键的断裂和聚合物分子链的随机 （2）通过改变 GX 质量分数、温度等因素可对
裂解导致的质量损失；第三阶段为 253~475 ℃，是 HGX 体系成胶时间、凝胶强度及降解时间在较大的
聚合物链在高温下无规断裂分解成二氧化碳和水所 窗口范围内进行调控；
致。GX 交联的 PHEMA 最大分解温度为 413.2 ℃， （3）sol-gel-sol 转变源于 GX 与 PHEMA 间缩醛
最终分解率达 97.5%。说明该凝胶体系具有较好的 反应和 PHEMA 中酯基降解的并存。