双水相聚丙烯酰胺乳液的合成及表征

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双水相聚丙烯酰胺乳液是将水溶性单体(如AM)和其它水溶性物质形成水溶液,该混合体系中的单体再在一定条件下聚合形成的水溶性聚合物(PAM)分散体系。这种双水相聚合体系粘度较低,单体固含量高,可克服均相聚合反应中出现的搅拌及散热困难的问题。合成出的双水相聚丙烯酰胺乳液中的聚丙烯酰胺能够速溶于水中,应用便捷。此外,双水相聚丙烯酰胺乳液符合绿色化学的发展方向,具有广阔的开发前景。以丙烯酰胺和不同分散剂为原料,在甲醇与水的混合液中合成了双水相聚丙烯酰胺乳液。通过间歇法考察了单一和氧化还原复合引发体系中,引发剂浓度、单体浓度、分散剂种类及用量、乳化剂种类及配比、pH值以及聚合温度等因素对乳液性能及乳液聚合反应动力学的影响,确立适宜的反应条件。结果表明:采用氧化还原复合引发体系,以聚乙烯吡咯烷酮(PVP)为分散稳定剂,乳化剂辛基酚聚氧乙烯醚(OP-10)和十二烷基硫酸钠(SDS)复配为复合乳化剂,在30℃及pH=6.5时引发聚合,所得聚合物分子量较高(1.15×106)。动力学研究结果表明:反应速率Rp与引发剂浓度CI、丙烯酰胺浓度CAM、聚乙烯吡咯烷酮浓度CPVP、十二烷基硫酸钠浓度CSDS的关系为:双水相聚合反应的表观活化能Ea = 40.95 kJ·mol-1。利用724型分光光度计测定了半连续滴加聚合工艺下制得的乳液的稳定因子W,求得CCC值,讨论了引发剂、乳化剂和pH值对乳液电解质稳定性的影响。结果表明:引发剂用量增加,CCC值增大。但引发剂用量超过0.15wt%时,CCC值趋于定值;SDS和OP-10复合乳化剂中的SDS质量比例增大,CCC值先增大后减小,当w(SDS):w(OP-10)=3:2时,CCC值最大;pH值增大,CCC值也增大,但pH值高于9时,PAM会水解,合适的pH值取6.5。由Reerink和Overbeek近似理论、DLVO理论拟合A分别为4.4×10-15J、3.47×10-21J,均不在A值的合理区间,均不能较合理的解释双水相乳液体系的稳定性。
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