P(AM-AMPS)微凝胶在不同交联剂下的合成研究

赵秀丽，刘 达

(大庆师范学院，黑龙江 大庆 163712)

微凝胶粒子是尺寸在纳微米级别、具有交联网络结构的聚合物胶体微粒。近年来，研究者致力于聚合物微凝胶粒子的物理特性及其应用开发研究[1]。微凝胶的制备方法较多，常见的有以下几种方法：溶液聚合、乳液聚合、微乳液聚合、无皂乳液聚合、非水分散聚合和沉淀聚合。聚合反应大多为自由基聚合，也有报道通过阴离子聚合制备微凝胶的方法[2-3]。本文选用两种不同的交联剂对P(AM-AMPS)微凝胶进行聚合，观察交联剂对微凝胶合成的影响。

1 实验部分

1.1 实验仪器

主要仪器有Bruker-Tensor 27型傅立叶变换红外光谱仪，磁力搅拌器，震荡器等。

1.2 实验步骤

(1)以N,N'-亚甲基双丙烯酰胺为交联剂合成微凝胶；

(2)以甲醛/苯酚为交联剂合成微凝胶；

(3)考查不同交联剂介质对微凝胶合成的影响。

2 实验方法

2.1 微凝胶的制备

用移液管称取一定量的无水乙醇及蒸馏水放入贴好标签的烧杯内，放置在搅拌器上搅拌均匀，用电子天平称取一定量的丙烯酰胺放入烧杯中使其充分溶解，然后称取稳定剂聚乙烯吡咯烷酮加入到烧杯搅拌使其完全溶解，再加入称量好的2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸使其充分溶解后放入环偶氮脒类引发剂，待其完全溶解后，用微量移液器加入指定的交联剂。将烧杯中的混合溶液移入200 mL的具塞试管中，在45℃震荡状态下进行反应[4]。

2.2 N,N'-亚甲基双丙烯酰胺为交联剂合成微凝胶

(1)根据文献资料，醇水比分别为9∶1、8∶2、7∶3，6∶4，5∶5，醇水总量为20mL的条件下，观察实验现象。

表1 醇水比不同条件下的参数

实验1至实验3初配成溶液时均为透明溶液，实验1常温下静置12 h后变为透明液体，在45℃恒温水浴震荡12 h后仍为液体无变化；实验2常温静置12 h后仍为液体，与溶液初配置时并无明显变化，在45℃恒温震荡12 h后溶液变浑浊；实验3醇水比为7∶3在常温静置12 h后无明显变化，在45℃恒温震荡12 h后为白色混浊液体静置到室温后变为白色膏状，表面亮泽；实验4和实验5温静置12 h后有白色沉淀产生，在45℃恒温震荡12 h后变化不明显。因此醇水比选为7∶3较为适宜。

(2)改变交联剂的用量，醇水比选为7∶3，醇水总量为20 mL，观察实验现象。

实验1常温静置12 h后仍为液体，与溶液初配置时并无明显变化，在45℃恒温震荡12 h后溶液变浑浊；实验2在常温静置12 h后无明显变化，在45℃恒温震荡12 h后为白色混浊液体静置到室温后变为白色膏状，表面亮泽；实验3常温静置12 h后有白色沉淀产生，在45℃恒温震荡12 h中出现大量的白色团状物，黏在试管底部。因此当前体系引发剂用量选为0.3 g为宜。

表2 引发剂用量不同条件下的参数

2.3 甲醛/苯酚为交联剂合成微凝胶

(1)根据文献资料，甲醛/苯酚以2∶1，总量5mL，观察醇水比分别为9∶1、8∶2、7∶3，6∶4，5∶5，醇水总量为20 mL的条件下实验现象。

表3 醇水比不同条件下的参数

实验1和实验2溶液为浅橘色，在常温下静置12 h无变化，在45℃恒温水浴震荡后同静置现象相同，并无变化。实验3颜色为淡黄色，经12 h震荡溶液颜色加深，略显粘稠；后经静置一段时间变为透明胶质。实验4和实验5经12 h震荡后出现沉淀分层的现象。因此醇水比选为7∶3比较适宜。

(2)改变交联剂的用量，醇水比选为7∶3，醇水总量为20mL的条件下，观察实验现象。

表4 引发剂用量不同条件下的参数

实验1为浅橘色，在常温下静置12 h无变化，在45℃恒温水浴震荡12 h后溶液稍显浑浊。实验2颜色为淡黄色，经12h震荡溶液颜色加深，略显粘稠；后经静置一段时间变为透明胶质。实验3颜色为淡黄色，经12 h震荡溶液颜色加深，黏度明显增大；后经静置一段时间变为透明胶质。实验4经12 h震荡后出现团状物，且颜色不均匀。因此当甲醛/苯酚以2∶1，总量为5～8 mL比较适宜。

3 实验结果与讨论

从图1和图2可知，虽然两种微凝胶合成过程中所用的交联剂不同，红外谱图显示的差距较大，但是基本的官能团位置还是很相似的。如在3200～3500 cm-1有吸收峰，产生该吸收峰的原因是N-H键的伸缩振动；2930 cm-1波数处出现了吸收峰，该处为主链亚甲基的C-H键的伸缩振动吸收；1600 cm-1附近有两处吸收峰，波数较大处的强吸收带为C=O的伸缩振动，波数较小处为侧链氨基上N-H的弯曲振动峰，由此说明存在AM结构单元。约1200 cm-1波数处有吸收峰，该处为O=S=O的反对称伸缩振动和S-CH3的面外摇摆振动吸收峰；约1050 cm-1波数处为O=S=O的对称伸缩振动吸收峰。因此可初步判定制得了P(AM-AMPS)微凝胶。

图1 以N,N'-亚甲基双丙烯酰胺为交联剂合成微凝胶的 红外谱图

图2 以甲醛/苯酚为交联剂合成微凝胶的红外谱图

4 结论

(1)分别以N,N'-亚甲基双丙烯酰胺和甲醛/苯酚为交联剂合成了两种微凝胶，并通过红外谱图确定为目标产物；

(2)由实验可知，分别以N,N'-亚甲基双丙烯酰胺和甲醛/苯酚为交联剂，在醇水比7∶3，醇水总量20 mL，其他试剂用量一定的条件下，选择合适的交联剂用量均可以合成微凝胶。

[1]张 瑞,郝 红,梁珊珊,等.聚合物微凝胶研究进展[J].离子交换与吸附,2012,28(6):570-575.

[2]曹同玉,刘庆普,胡金生.聚合物乳液合成原理、性能及应用[M].北京:化学工业出版社,1997:452-467.

[3]方道斌,郭睿威,哈润华,等.丙烯酰胺聚合物[M].北京:化学工业出版社,2006:497-502.

[4]孙齐伟,张翠红,高 燕,等.分散聚合法制备P(AM-AMPS)微凝胶及其性能研究[J].功能材料,2012,43(9):1151-1154.