新型兩性聚丙烯酰胺類的合成研究

穆振斌(中國石油大慶煉化公司聚合物一廠黑龍江 大慶163411)

一.如何制作新型兩性梳形聚合物

把AM稱取出來混合自行研制的功能單體，再放入適量的去離子對其進行水溶解；用甲醛合次亞硫酸氫鈉/過硫酸銨將其引發，放在氮氣環境中進行絕熱共聚合反應。待其完全聚合后，再用丙酮洗滌聚合物將尚未反應的單體清除掉，真空條件下干燥，即可以獲取到新型兩性梳形聚合物，按國際GB12005.1-89方法對聚合物的相對分子質量進行測定處理，采用紅外光的方法，驗證新型兩性梳形聚合物的結構。

二.兩性梳形單體表征

（1）用兩相滴定法對兩性梳形單體的結構進行驗證

通過合成作用制得的溴化甲基丙烯酰氧乙基二甲基梭壬基銨甜菜堿，并對其進行性能分析，發現其顯示出兩性離子表面活性劑的特性，在對兩性離子表面活性劑的結構進行定性確定的時候，可以采用溴酚蘭兩相滴定法和亞甲蘭兩相滴定法。

首先稱取5克，作為試樣，加入100ml的水將其稀釋，吸取一滴溶液放入試管中，再按先后順序依次滴入5ml氯仿、0.1%溴酚蘭-乙醇溶液5ML及6M鹽酸，使勁晃動使其混合充分，直至氯仿層有黃色出現，然后把試樣放在酸性環境下，觀察期表面活性劑是否有陽離子的性質表現出來；在另外個試管中滴入一滴溶液，加入0.1%亞甲基蘭溶液5Ml、氫氧化鈉溶液1ml及氯仿5ML，使勁振蕩混合充分，使其靜止分層，讓氯仿層有藍色出現，在堿性條件下，觀察試樣陰離子表面是否有活性劑的性狀表現出來。通過以上實驗定性分析，得出結論，試樣是一種兩性化化合物，所得化合物性質符合理論分子結構。

（2）兩性梳形單體的結構表征

在對兩性梳形單體溴化甲基丙烯酰氧乙基二甲基梭壬基銨的IR譜圖進行分析之后可以得知，在伸縮振動峰范圍為1726.25cm-1為C=O區間，因C=O與相鄰的C=C組成共軛結構，其波數從1750CM-1左右降到1726.25CM-1；伸縮振動峰為1250.12CM-1為酯基上C-O范圍；面外彎曲振動峰950-910CM-1多重峰為O-H；反對稱振動峰處1170.21CM-1為CO-C，以上幾處吸收峰證明了有酯基和羧基的存在于化合物結構中；所以綜上所述分析可以得出結論，自制合成的新型可聚合兩性梳形單體的結構符合理論結構，最終制得設計所需的化學物-溴化甲基丙烯酰氧乙基二甲基羧壬基銨。

三.研究制備的新型兩性梳形聚合物

（1）對共聚條件進行優化

運用低溫符合引發技術，使自由基水溶液中行共聚合反應，進行新型兩性梳形聚合物的合成，在共聚合反應的過程中，用多少引發劑、單體配比的多少、引發溫度的高低以及各種加入的添加劑都會對共聚產物的性能產生一定的影響，基于之前條件得出的實驗結果基礎上，再做正交試驗，使新型兩性梳形聚合物的合成條件得到優化。為了使合成條件達到最佳狀態，將相對分子質量影響程度比較小的4個因素（ABIN用量：50PPM尿素用量：10ppm,甲酸鈉用量：100ppm EDTA用量：100PPM）進行固定，選擇對聚合物相對分子質量影響比較大的三個條件聚合引發溫度、聚合單體配比、引發劑濃度，采用L9正交表進行實驗。在實驗結束后，我們得出這樣的結論：能夠使優化新型兩性梳形共聚物合成的條件為：引發溫度30攝氏度，單體配比為1:50，引發劑濃度為100，將丙烯酰胺與新型可聚合兩性梳形單體在此優化條件下進行聚合，得到梳形聚合物相對分子質量達1.28x10 7。

（2)隨共聚物特性粘數的增大共聚物溶液的表現黏度也會增大，去離子水溶液表現黏度增長快速，雖然標準鹽水溶液表面增長放慢，但整體也是呈增長趨勢；在酸性環境下，PH值的增加不會在很大程度上影響表面黏度，在堿性環境下，隨著PH值的升高，其表觀黏度會呈較大增幅，這是緣于在共聚物中疏水締合單體的疏水鏈末端含有羧基，羧基在堿性條件下解離增加溶液表觀黏度；

四.結論

（1）甲基丙烯酸二甲氨乙酯與10-溴代葵酸是制作具有親水連結構的兩性功能性單體的首先材料；溴化甲基丙烯酰氧乙基二甲基羧壬基銨單體與丙烯酰胺發生化學反應后，可以產生一種新的丙烯酰胺類共聚物，該種聚合物跟兩性聚合物和梳形聚合物有著共同的特性，即是優良抗鹽性能和高粘彈性特點。

（2）我們發現了合成新型可聚合兩性梳形功能性單體優化的工藝條件，并對其做了進一步的明確,即是：過量的溶劑劑量，保持55攝氏度的反應溫度，甲基丙烯酸二甲氨乙酯與10-溴代葵酸的摩爾配比為2:1，反應時間大概8小時，置于以上條件進行反應，每8小時濾出一次固體產物，將催化劑加入濾液使其繼續反應，反復操作4次，產率可達78%。

（3）通過分析1H-NMR和IR譜圖確定，反應制作出來的化合物，就是我們實驗設計所需的兩性功能性單體：溴化甲基丙烯酰氧乙基二甲基羧壬基銨，其具有親水鏈結構和可聚合性。

（4）溴化甲基丙烯酰氧乙基二甲基羧壬基銨與丙烯酰胺在發生反應后，利用IR光譜技術分析其生成的共聚物發現，溴化甲基丙烯酰氧乙基二甲基羧壬基銨和丙烯酰胺能夠產生共聚反應，并生成新型兩性梳形共聚物。

（5）合成之后，我們對共聚物研究了其性能方面的特性，發現優良的抗剪切性能是共聚物溶液所具有的特性，而且在抗鹽性方面也有優異的表現，粘彈性則會在濃度達到一定的狀態時表現出來，并且還表現出疏水締合共聚物溶液的典型流變特性。

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