新型两性聚丙烯酰胺类的合成研究

穆振斌(中国石油大庆炼化公司聚合物一厂黑龙江 大庆163411)

一.如何制作新型两性梳形聚合物

把AM称取出来混合自行研制的功能单体，再放入适量的去离子对其进行水溶解；用甲醛合次亚硫酸氢钠/过硫酸铵将其引发，放在氮气环境中进行绝热共聚合反应。待其完全聚合后，再用丙酮洗涤聚合物将尚未反应的单体清除掉，真空条件下干燥，即可以获取到新型两性梳形聚合物，按国际GB12005.1-89方法对聚合物的相对分子质量进行测定处理，采用红外光的方法，验证新型两性梳形聚合物的结构。

二.两性梳形单体表征

（1）用两相滴定法对两性梳形单体的结构进行验证

通过合成作用制得的溴化甲基丙烯酰氧乙基二甲基梭壬基铵甜菜碱，并对其进行性能分析，发现其显示出两性离子表面活性剂的特性，在对两性离子表面活性剂的结构进行定性确定的时候，可以采用溴酚兰两相滴定法和亚甲兰两相滴定法。

首先称取5克，作为试样，加入100ml的水将其稀释，吸取一滴溶液放入试管中，再按先后顺序依次滴入5ml氯仿、0.1%溴酚兰-乙醇溶液5ML及6M盐酸，使劲晃动使其混合充分，直至氯仿层有黄色出现，然后把试样放在酸性环境下，观察期表面活性剂是否有阳离子的性质表现出来；在另外个试管中滴入一滴溶液，加入0.1%亚甲基兰溶液5Ml、氢氧化钠溶液1ml及氯仿5ML，使劲振荡混合充分，使其静止分层，让氯仿层有蓝色出现，在碱性条件下，观察试样阴离子表面是否有活性剂的性状表现出来。通过以上实验定性分析，得出结论，试样是一种两性化化合物，所得化合物性质符合理论分子结构。

（2）两性梳形单体的结构表征

在对两性梳形单体溴化甲基丙烯酰氧乙基二甲基梭壬基铵的IR谱图进行分析之后可以得知，在伸缩振动峰范围为1726.25cm-1为C=O区间，因C=O与相邻的C=C组成共轭结构，其波数从1750CM-1左右降到1726.25CM-1；伸缩振动峰为1250.12CM-1为酯基上C-O范围；面外弯曲振动峰950-910CM-1多重峰为O-H；反对称振动峰处1170.21CM-1为CO-C，以上几处吸收峰证明了有酯基和羧基的存在于化合物结构中；所以综上所述分析可以得出结论，自制合成的新型可聚合两性梳形单体的结构符合理论结构，最终制得设计所需的化学物-溴化甲基丙烯酰氧乙基二甲基羧壬基铵。

三.研究制备的新型两性梳形聚合物

（1）对共聚条件进行优化

运用低温符合引发技术，使自由基水溶液中行共聚合反应，进行新型两性梳形聚合物的合成，在共聚合反应的过程中，用多少引发剂、单体配比的多少、引发温度的高低以及各种加入的添加剂都会对共聚产物的性能产生一定的影响，基于之前条件得出的实验结果基础上，再做正交试验，使新型两性梳形聚合物的合成条件得到优化。为了使合成条件达到最佳状态，将相对分子质量影响程度比较小的4个因素（ABIN用量：50PPM尿素用量：10ppm,甲酸钠用量：100ppm EDTA用量：100PPM）进行固定，选择对聚合物相对分子质量影响比较大的三个条件聚合引发温度、聚合单体配比、引发剂浓度，采用L9正交表进行实验。在实验结束后，我们得出这样的结论：能够使优化新型两性梳形共聚物合成的条件为：引发温度30摄氏度，单体配比为1:50，引发剂浓度为100，将丙烯酰胺与新型可聚合两性梳形单体在此优化条件下进行聚合，得到梳形聚合物相对分子质量达1.28x10 7。

（2)随共聚物特性粘数的增大共聚物溶液的表现黏度也会增大，去离子水溶液表现黏度增长快速，虽然标准盐水溶液表面增长放慢，但整体也是呈增长趋势；在酸性环境下，PH值的增加不会在很大程度上影响表面黏度，在碱性环境下，随着PH值的升高，其表观黏度会呈较大增幅，这是缘于在共聚物中疏水缔合单体的疏水链末端含有羧基，羧基在碱性条件下解离增加溶液表观黏度；

四.结论

（1）甲基丙烯酸二甲氨乙酯与10-溴代葵酸是制作具有亲水连结构的两性功能性单体的首先材料；溴化甲基丙烯酰氧乙基二甲基羧壬基铵单体与丙烯酰胺发生化学反应后，可以产生一种新的丙烯酰胺类共聚物，该种聚合物跟两性聚合物和梳形聚合物有着共同的特性，即是优良抗盐性能和高粘弹性特点。

（2）我们发现了合成新型可聚合两性梳形功能性单体优化的工艺条件，并对其做了进一步的明确,即是：过量的溶剂剂量，保持55摄氏度的反应温度，甲基丙烯酸二甲氨乙酯与10-溴代葵酸的摩尔配比为2:1，反应时间大概8小时，置于以上条件进行反应，每8小时滤出一次固体产物，将催化剂加入滤液使其继续反应，反复操作4次，产率可达78%。

（3）通过分析1H-NMR和IR谱图确定，反应制作出来的化合物，就是我们实验设计所需的两性功能性单体：溴化甲基丙烯酰氧乙基二甲基羧壬基铵，其具有亲水链结构和可聚合性。

（4）溴化甲基丙烯酰氧乙基二甲基羧壬基铵与丙烯酰胺在发生反应后，利用IR光谱技术分析其生成的共聚物发现，溴化甲基丙烯酰氧乙基二甲基羧壬基铵和丙烯酰胺能够产生共聚反应，并生成新型两性梳形共聚物。

（5）合成之后，我们对共聚物研究了其性能方面的特性，发现优良的抗剪切性能是共聚物溶液所具有的特性，而且在抗盐性方面也有优异的表现，粘弹性则会在浓度达到一定的状态时表现出来，并且还表现出疏水缔合共聚物溶液的典型流变特性。

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