亲水型温敏凝胶聚合物的制备与性能分析

温敏高分子材料因其对温度具有敏感性而被应用于温控开关及药物控温释放等领域.本文以N-异丙基丙烯酰胺(NIPAm)、甲基丙烯酰胺(MAm)作为单体,过硫酸钾作为引发剂,采用N,N’-亚甲基双丙烯酰胺(BIS)作为交联剂,制备了亲水型温敏凝胶聚合物,并研究了两种单体组分的质量分数比及交联剂的用量对所制备的凝胶聚合物的低临界溶液温度(LCST)、溶胀率和保水率的影响.研究结果表明:合成的N-异丙基丙烯酰胺与甲基丙烯酰胺的凝胶聚合物(简写为P(NI-PAm-co-MAm))的低临界溶液温度(LCST)随着凝胶聚合物体系中亲水单体比例的增加而升高;交联剂含量越多,则凝胶聚合物的溶胀率越小,而保水率增大;凝胶聚合物的亲水单体比例增加,则凝胶聚合物的溶胀率和保水率均增大.     

PEGDA/NIPAM共聚物水凝胶的溶胀性能及体积相变研究

以IRGACURE2959为光引发剂,聚乙二醇双丙烯酸酯(PEGAD)和N-异丙基丙烯酰胺(NIPAM)为单体,通过紫外光引发光聚合合成了PEGDA/NIPAM共聚物水凝胶.研究了不同单体质量比凝胶材料在不同温度和pH值下的溶胀性能,测试凝胶在不同温度水中的体积相变.研究结果表明,水凝胶的平衡溶胀率随着NIPAM质量浓度增大而增大,随着环境温度的升高而减小,随着环境pH的增大而增大;NIPAM引入后,随着温度升高达到凝胶低临界溶解温度(LCST)时,凝胶平衡溶胀率及溶胀比减小明显加快,发生体积相变;随着NIPAM质量浓度的增大,凝胶溶胀饱和率减小,凝胶具备良好的延缓溶胀性能.     

聚丙烯酸高吸水树脂的制备

以K2S2O8作为引发剂，N，N’-亚甲基双丙烯酰胺作为交联剂，采用水溶液聚合法制备丙烯酸类吸水性凝胶．凝胶经过干燥、粉碎后，得到高吸水树脂．研究了丙烯酸单体的浓度、丙烯酰胺单体的浓度、引发剂的用量、交联剂的用量，丙烯酸的中和度，反应温度等条件对所得树脂吸水性能的影响．     

聚丙烯酸高吸水树脂的制备

以K2S2O8作为引发剂,N,N'-亚甲基双丙烯酰胺作为交联剂,采用水溶液聚合法制备丙烯酸类吸水性凝胶.凝胶经过干燥、粉碎后,得到高吸水树脂.研究了丙烯酸单体的浓度、丙烯酰胺单体的浓度、引发剂的用量、交联剂的用量,丙烯酸的中和度,反应温度等条件对所得树脂吸水性能的影响.     

反相悬浮法合成AA/AM/AMPS耐盐高吸水性树脂

为了提高高吸水性树脂的吸液性能,实验采用反相悬浮聚合法,向丙烯酸(AA)/丙烯酰胺(AM)二元体系中引入2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)作为第三种聚合单体合成高吸水性树脂.通过正交试验研究单体配比、丙烯酸中和度、交联剂用量和引发剂用量四个因素对产品性能的影响.红外光谱和扫描电镜测试结果显示产物为AA/AM/AMPS三元共聚物,粒子呈球形,球表面为褶皱状.最佳实验条件:单体摩尔配比(AA/AM/AMPS)为1.25∶1∶0.7,丙烯酸中和度为90%,交联剂用量(占单体总量)为0.08%,引发剂用量为0.7%.此条件下产品的吸蒸馏水率可达1 720 mL/g,吸盐水率达165 mL/g.     

一种可逆酸液转向剂的制备

针对酸压储层非均质性特点,研究合成一种用于地层酸化的可逆转向剂。这种可逆转向剂是由丙烯酰胺(AM)、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)单体和少量聚乙二醇二丙烯酸酯共聚形成的具有网状结构的水膨体。该水膨体在酸液中可吸酸膨胀,迅速封堵高渗透层;但随着交联链与酸液的反应加深,在酸中交联链中含有的酯基会逐渐水解,使网状高分子转变为线型高分子,最后在酸液中溶解,从而解除地层堵塞。考察了单体比例、单体含量、引发剂用量、交联剂用量、温度等因素对水膨体凝胶膨胀性能的影响,获得该水膨体的最佳合成条件。     

半互穿网络聚丙烯酸高吸水树脂的合成及性能

采用过硫酸钾 (KPS)为引发剂 ,以溶液聚合的方法制备了丙烯酸羟丙酯与 2 -丙烯酰胺基 - 2 -甲基丙磺酸共聚物 (P(HPA/AMPS) )。以P(HPA/AMPS)为互穿聚合物 ,KPS为引发剂 ,N ,N′ -亚甲基双丙烯酰胺 (MBA)为交联剂 ,用溶液聚合法制备了以交联聚丙烯酸钠为基质的互穿网络型高吸水树脂。研究了互穿聚合物P(HPA/AMPS)对高吸水树脂吸水能力的影响。结果表明 ,互穿聚合物的加入能有效提高聚丙烯酸钠吸水树脂的耐盐性及吸水能力 ,互穿聚合物的用量及组成对高吸水树脂的耐盐性及吸水能力有较大的影响。当P(HPA/AMPS)用量为 2 .4 % ,组成为n(HPA) /n(AMPS)为 0 .5时 ,合成的PSA -IP -P(HPA/AMPS)高吸水树脂具有最佳吸水能力 ,其吸去离子水量为 2 0 75ml/g,吸生理盐水量为 115ml/g ,分别比PSA高 36 .1%和 35 .3%。     

水分散型阴离子聚丙烯酰胺的合成及其表征

在(NH4)2SO4水溶液中,以2-丙烯酰胺基-2-甲基-1-丙磺酸(AMPS)和丙烯酰胺(AM)为单体原料,聚2-丙烯酰胺基-2-甲基-1-丙磺酸钠(PSAMPS)为分散剂,采用水分散聚合技术合成了环境友好型水分散型阴离子聚丙烯酰胺P(AMPS/AM)。重点探讨了单体配比、反应温度和硫酸铵用量对水分散体系的影响,并利用透射电镜观察其颗粒形貌。结果表明,制备稳定水分散型P(AMPS/AM)的适宜条件分别是n(AMPS)∶n(AM)为15∶85,反应温度50℃,(NH4)2SO4质量分数20%~28%;透射电镜显示,沉淀聚合物为2.3~4.5μm的球形或椭球形颗粒。     

磺酸基团对高吸水性聚合物耐盐性的影响

针对高吸水性聚合物(SAP)耐盐性较差的问题,采用水溶液聚合法以丙烯酸(AA)、丙烯酰胺(AM)和2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸(AMPS)为单体合成三元共聚的SAP,研究磺酸基团对聚合物耐盐性的影响.单体配比研究表明,引入AMPS前后,SAP在蒸馏水中30 min的吸液率分别为615 g/mL和695 g/mL; 在0.9%NaCl溶液中吸液率分别为50 g/mL和75 g/mL.研究出合成SAP的较佳条件AMPS∶AM∶AA的摩尔比为0.5∶4∶3; 反应温度为60 ℃; 引发剂的用量为0.125%; 交联剂的用量为0.02%.合成的SAP在蒸馏水中和0.9%NaCl溶液中达饱和时的吸液率分别为1 350 g/mL和125 g/mL.表明AMPS的引入有效地改善了高吸水性聚合物的耐盐性.     

温度及pH敏感水凝胶的合成及性能研究

研究了pH值敏感聚丙烯酸水凝胶的合成工艺及敏感性.详细研究了单体、摩尔比、引发剂用量、聚合温度、交联剂用量对温度及pH敏感聚(丙烯酸)-CO-(丙烯酰胺)水凝胶的收率及敏感性的影响.交联剂用量对溶胀比影响最显著,引发剂用量对收率影响最大.     

无皂乳液聚合法制备PNIPAAm聚合物微球的温敏特性研究

采用无皂乳液聚合法制备了聚异丙基丙烯酰胺(PNIPAAm)温敏性聚合物微球,用TEM对微球的形貌进行了表征,并用紫外-可见光分光光度计对微球的最低临界溶解温度(LCST)进行了研究,讨论了共聚单体丙烯酰胺(Am)和交联剂N,N-亚甲基双丙烯酰胺(MBAM)加入量(质量分数)对微球LCST的影响。研究结果表明:随着MBAM加入量的增加,微球的粒径变大;当MBAM加入量超过15%后,会使聚合物微球尺寸过大而在水中的稳定性变差;随着单体Am和交联剂MBAM量的增加,微球LCST均升高,但同时其转变温度范围宽化,使其对温度的敏感性降低,当Am和MBAM的加入量占NIPAAm单体的质量分数分别为13%和10%时,LCST升高至40℃左右,有利于温敏性聚合物微球用于体内的药物缓释载体。     

高吸水纤维的研制及其吸水性能的测试

采用水溶液聚合法，以丙烯酸(AA)、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸(AMPS)、丙烯酰胺(AM)和聚乙烯醇(PVA)为原料，以过硫酸钾为引发剂，分别合成AA／AMPS共聚物和AA／AMPS／AM共聚物，然后进行湿法纺丝，制得高吸水纤维并测定其吸(盐)水倍率．研究结果表明；在实验配比条件下，二元共聚吸水纤维随AMPS加入量增大，吸(盐)水倍率也随之增大；三元共聚吸水纤维随AMPS加入量增大，吸(盐)水倍率先增大后减小．     

可聚合离子液体AMPS-TEA的合成及其交联共聚物对有机溶剂的吸收行为

以丙酮为溶剂,以三乙胺（TEA）中和2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸（AMPS）,合成了阴离子带不饱和键的AMPS-TEA可聚合离子液体,采用差示扫描量热（DSC）、傅立叶变换红外光谱（FT-IR）、核磁共振技术（¹H-NMR）表征该离子液体;以过硫酸铵（APS）为引发剂,以N,N’-亚甲基双丙烯酰胺（NMBA）为交联剂,AMPS-TEA与丙烯酰胺（AAm）在水溶液中共聚,合成了Poly(AMPS-TEA-co-AAm)凝胶,研究了该凝胶的吸收行为.结果表明,AMPS-TEA的玻璃化温度为-59.4 ℃,Poly(AMPS-TEA-co-AAm)凝胶吸水可达218 g/g,吸收二甲亚砜可达68 g/g,并对1-丁胺、甲醇、乙醇、N-甲基吡咯烷酮等多种有机溶剂具有超强吸收作用.提出离子液体完全由阴、阳离子组成、处于完全电离状态,是可聚合离子液体的交联共聚物对有机溶剂具有超强吸收作用的关键原因.     

高强度P(AA-co-AM)水凝胶的合成及性能优化

以相对分子质量较大的聚乙二醇二甲基丙烯酸酯(PEGDMA)为交联剂,研究P(AA-co-AM)水凝胶的制备,以提高其机械强度.通过单因素实验,考察AA中和度、单体比例等因素对P(AA-co-AM)水凝胶强度和吸水倍率的影响.研究结果表明,当丙烯酸中和度为80％、n(AM)/n(AA)为2.5、引发剂用量为0.5％、n[(NH4)2S2O8]/n[Na2SO3]为1.0、反应温度为50℃、交联剂用量为0.6％时,水凝胶的强度及吸水倍率最好.     

AMPS抗盐弱凝胶的研究

采用AMPS系列聚合物和活性酚醛交联剂,在总矿化度为1×105 mg/L、二价阳离子Ca2 和Mg2 的质量浓度为2 000 mg/L以及温度为85℃条件下,通过室内弱凝胶成胶实验,研究了高矿化度下聚合物类型、聚合物浓度、交联剂浓度及总矿化度对弱凝胶成胶性能的影响.实验结果表明:AMPS共聚物的磺化度是影响抗盐弱凝胶性能的主要因素,高矿化度有利于AMPS共聚物与酚醛交联剂形成弱凝胶体系;聚合物质量浓度越高,形成的弱凝胶粘度越高且稳定性越好;交联剂质量浓度过高,弱凝胶的稳定性有所下降.     

Poly(AM／AMPS)反相乳液的Hofmann降解及其在脱除Cu2+方面的应用

通过Hofmann降解反应制备对铜离子(Cu²⁺ ) 具有高效吸附作用的两性聚合物-聚(丙烯酰胺／2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸／乙烯胺)(Poly(AM／AMPS／VAm))。首先以AM和AMPS为单体,通过反相乳液聚合法制备了Poly(AM／AMPS) 反相乳液,然后在反相乳液中通过Hofmann降解反应将Poly(AM／AMPS) 的部分酰胺基转变为氨基,得到两性聚合物Poly(AM／AMPS／VAm)。讨论了合成条件、降解反应条件对产物性能的影响。利用红外光谱对其结构进行表征,并利用电导法测定其胺化度。在模拟废水环境下,进行了重金属Cu²⁺的脱除试验,探讨了搅拌时间、温度、pH值、Cu²⁺ 摩尔浓度及两性聚合物Poly(AM／AMPS／VAm) 用量对Cu2+脱除率的影响。用SEM表征了产物表面吸附Cu²⁺前后的变化。结果表明该两性聚合物Poly(AM／AMPS／VAm) 是一种非常有效的Cu²⁺脱除剂。     

聚（丙烯酸-丙烯酰胺）高吸水剂的溶胀

采用反相悬浮聚合法合成了聚(丙烯酸-丙烯酰胺)(P(AA-AM))高吸水剂。采用N,N′-亚甲基双丙烯酰胺为交联剂,合成了交联剂摩尔分数分别为0.024 7%,0.053 6%,0.077 9%的3种不同的P(AA-AM)。通过对P(AA-AM)的溶胀动力学测试,研究了交联剂摩尔分数和溶胀介质对溶胀性能的影响,以及初始溶胀速率,溶胀速率常数,溶胀指数,溶胀系数和溶胀介质在水凝胶体系内的扩散行为。结果表明,P(AA-AM)在去离子水中的溶胀度为150~752 g/g,在质量分数为3.0%的NaCl水溶液中的溶胀度仅为31~43 g/g,其溶胀凝胶中的平衡含水率为95.24%~99.86%;溶胀速率常数随交联剂浓度、介质盐浓度的增大而增大;随着溶胀介质盐浓度的增大,溶胀指数减小,而溶胀常数却增大;吸水过程符合非Fick扩散,水的传输机理受扩散控制和松弛控制两种作用的共同影响,但松弛控制起主导作用。     

温敏性水凝胶的溶胀模型和仿真

采用沉淀聚合法合成了不同共聚组成的亚微米级N 异丙基丙烯酰胺-丙烯酰胺（NIPA-AM）共聚物水凝胶粒子，利用光子相关光谱（PCS）技术测定其在水中的温敏相变行为.结果表明，随着亲水性单体丙烯酰胺摩尔分数的增大，水凝胶粒子粒径增大.考虑交联剂交联效率和物理交联作用的影响，修正了Flory-Rehner弹性理论，并结合Choi混合自由能理论模型，提出了一种水凝胶体积相变热力学理论模型.模型计算结果与试验结果吻合很好，说明该模型能够准确预测共聚水凝胶的温敏溶胀行为.     

合成条件对酚醛树脂性能的影响

在对酚醛树脂合成的研究中,讨论反应时间、反应温度、催化剂用量及甲醛与苯酚摩尔比4个因素对树脂性能的影响.结果表明：随着反应温度的升高,反应时间的增加,催化剂用量增大,树脂的黏度和固含量增加,凝胶时间降低,游离甲醛含量降低;随甲醛与苯酚摩尔比的提高,树脂的黏度和固含量增加,凝胶时间降低,游离甲醛含量升高.酚醛树脂最佳合成条件：反应温度90℃,反应时间3h,催化剂Ba（OH）2用量8 g,n（甲醛）/n（苯酚）为1.6.     

透明质酸基双网络水凝胶的制备及性能

为提高水凝胶的稳定性和力学性能，扩展其应用，以天然多糖透明质酸(HA)、L-天冬氨酸(L-ASP)、丙烯酰胺(AM)为基础原料，以Zn²⁺为物理交联剂，以N,N′-亚甲基双丙烯酰胺(MBA)为化学交联剂，设计了一种物理-化学交联双网络(DN)水凝胶，并研究了Zn²⁺浓度对水凝胶性能的影响。结果表明：水凝胶具有均匀致密和强韧的孔道结构，孔径约为10～20μm；水凝胶具有良好的热稳定性，且热稳定性与Zn²⁺浓度有关，Zn²⁺浓度越高，热稳定性越好；水凝胶具有良好的力学性能和剪切稀化特性，提高Zn²⁺浓度，可以提高水凝胶的力学强度；水凝胶具有良好的溶胀能力，溶胀过程由扩散和松弛共同控制；水凝胶具有良好的保水性，能够保持水分在30～50 h左右，并且保水率与Zn²⁺浓度呈负相关；此外，水凝胶具有一定的pH敏感性，在碱性环境中溶胀受到阻碍。