疏水缔合聚丙烯酰胺与双子表面活性剂的自组装

通过荧光光谱、动/静态激光光散射研究了疏水缔合聚丙烯酰胺(HAPAM)自组装行为及双子表面活性剂(双十四酸乙二酯双磺酸盐(DMES-14))对其的影响.实验结果表明:聚合物HAPAM在溶液中能够通过自组装形成疏水微区,表现出芘的发射光谱中第一振动峰(373nm)与第三振动峰(383nm)的荧光强度之比(I1/I3)值随聚合物浓度的增大而下降,当聚合物HAPAM浓度(CP)达到一定值后,I1/I3值不再变化;当加入表面活性剂时,HAPAM能够与双子表面活性剂在溶液中形成混合胶束,在聚合物浓度一定时,I1/I3值随表面活性剂浓度(CS)的增大急速下降,当表面活性剂浓度达到30mg·L-1时,I1/I3值趋于恒定;当表面活性剂浓度一定时,聚合物/表面活性剂二元体系中聚集体的聚集数随HAPAM浓度的增大出现先下降再增加的过程;一定量的双子表面活性剂对HAPAM分子间的缔合起促进作用,过量的双子表面活性剂对HAPAM分子间的缔合起抑制作用,使HAPAM的表观重均分子量(Mw,a)、均方根回转半径()和流体力学半径()随表面活性剂浓度增加先增大后减小,而HAPAM的/比值则随表面活性剂浓度增大出现一定程度的上升,表明HAPAM分子链段变得相对舒展.     

含孪尾型丙烯酰胺的HAPAM在新胶束聚合体系中的制备及其疏水缔合性

以表面活性单体2-丙烯酰胺基十二烷磺酸钠(NaAMC12S)为表面活性剂构建了新的胶束共聚合体系,实施了丙烯酰胺(AM)与N,N-二正十二烷基丙烯酰胺(DiC12AM)的胶束共聚合,制备了含孪尾型丙烯酰胺的疏水缔合聚丙烯酰胺(HAPAM),该聚合物为三元共聚物DiC12AM/NaAMC12S/AM.通过控制共聚合条件,制得了微结构系列变化的共聚物;采用红外光谱法表征了三元共聚物的化学结构,用荧光探针法与表观粘度法重点研究了共聚物DiC12AM/NaAMC12S/AM的大分子链微结构与其疏水缔合性的关系.结果表明:新胶束共聚合体系大大简化了胶束的共聚合操作,而且由于表面活性单体进入共聚物主链,使三元共聚物DiC12AM/NaAMC12S/AM具有更强的疏水缔合性.与由单尾型丙烯酰胺N-正十二烷基丙烯酰胺(C12AM)为疏水单体制备的HAPAM相比,由DiC12AM制得的HAPAM疏水缔合性更为显著.     

疏水缔合(丙烯酰胺十六烷基二甲基烯丙基氯化铵-2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸)三元共聚物的合成与性能研究

疏水缔合水溶性聚合物是指在聚合物亲水性大分子链上引入少量疏水基团的一类水溶性聚合物[1～5].在水溶液中,疏水基团之间由于憎水作用而发生聚集,使大分子链产生分子内与分子之间缔合.在临界缔合浓度以上,以分子间缔合为主,增大了流体力学体积,因此,具有较好的增粘作用.疏水基的加入可大幅度地改变聚合物的流变性能.在聚合物驱油中的流度控制,提高波及效率、以及调剖中起到非常重要的作用.     

表面活性单体NaAMC_(14)S/丙烯酰胺共聚物的分子链微结构与疏水缔合性

在实施丙烯酰胺型阴离子表面活性单体2-丙烯酰胺基十四烷磺酸钠(NaAMC14S)与丙烯酰胺(AM)水溶液均相共聚合过程中,分别通过改变AM与NaAMC14S的投料比、改变外加电解质NaCl的加入量以及引发剂的用量,制备了分子链微结构系列变化的具有微嵌段结构的共聚物NaAMC14S/AM;采用荧光探针法与表观粘度法研究了共聚物分子链微结构与其疏水缔合性能之间关系,探索了共聚物分子链中疏水微嵌段含量、疏水微嵌段长度及共聚物分子量诸微结构因数对共聚物疏水缔合性的影响.结果表明,共聚物NaAMC14S/AM的疏水缔合性随着疏水微嵌段含量的增加而增强,随着疏水微嵌段长度的增长而增强,当疏水微嵌段含量和嵌段长度一定时,共聚物的疏水缔合性随分子量的增大而增强.     

丙烯酰胺-苯乙烯双亲嵌段共聚物水溶液的粘度性能

通过改变丙烯酰胺 (AM)与苯乙烯 (St)两单体的投料比 ,在微乳液介质中制备了分子组成系列变化的丙烯酰胺 苯乙烯双亲嵌段共聚物 (PAM b PSt) ,使用旋转粘度计测定了共聚物水溶液的表观粘度 ,详细考察了共聚物浓度、共聚物链结构、剪切速率、盐度及温度等因素对共聚物水溶液表观粘度的影响规律 .研究结果表明 ,由于PAM b PSt分子链中的PSt疏水嵌段链段之间具有强的疏水缔合作用 ,导致其具有独特的流变性能 .当共聚物水溶液的浓度高于某一临界值后 ,疏水缔合作用以分子间的缔合为主 ,大分子链之间会形成动态物理交联网络 ,增大了流体力学体积 ,使PAM b PSt水溶液可产生良好的增稠性能 ;疏水缔合作用是一吸热过程 ,升高温度有利于分子间的缔合 ,因此PAM b PSt水溶液具有良好的耐温性 ;聚合物水溶液中盐类物质的存在 ,会增强溶剂的极性 ,有利于分子间的缔合 ,使PAM b PSt水溶液具有良好的耐盐性 .     

疏水缔合聚丙烯酰胺在盐水中的自组装行为

使用静态光散射、动态光散射以及原子力显微镜(AFM)研究了疏水缔合聚丙烯酰胺(HAPAM)在盐水溶液中的自组装行为.研究了聚合物分子在不同盐浓度中的表观重均分子量(Mw,a),均方根回转半径(),流体力学半径(),第二维里系数(A2)的变化,并根据/的比值得出聚合物分子的聚集形态.实验结果表明:随着盐浓度的增强,聚合物溶液的分子链由舒展变得卷曲.     

疏水缔合聚丙烯酰胺在表面活性单体胶束溶液中的制备及其流变特性

配制了表面活性单体2-丙烯酰胺基十二烷磺酸钠(NaAMC12S)与十二烷基硫酸钠(SDS)的胶束溶液,分别测定了强疏水单体N-正十二烷基丙烯酰胺(C12AM)在两种胶束溶液中的增溶性能;在此基础上,于两种胶束溶液中分别进行了丙烯酰胺(AM)与C12AM的胶束共聚合,制备了疏水缔合聚丙烯酰胺(HAPAM),它们分别为二元共聚物C12AM/AM与三元共聚物C12AM/NaAMC12S/AM;测定了两种共聚物的红外光谱;采用荧光探针法与表观粘度法重点研究了它们的疏水缔合性与流变性能.结果表明,在表面活性单体NaAMC12S的胶束溶液中,可顺利地实现AM与疏水单体的胶束共聚合,由于表面活性单体也参与了共聚合,故制得的产物为三元共聚物C12AM/NaAMC12S/AM;与在SDS胶束溶液中制备的二元共聚物C12AM/AM相比,前者的疏水缔合性更强,其强疏水缔合性以强疏水单体C12AM的贡献为主,以表面活性单体NaAMC12S的贡献为辅.     

丙烯酰胺-苯乙烯双亲嵌段共聚物的微结构及水溶液行为

通过改变丙烯酰胺(AM)与苯乙烯(St)的投料比、苯乙烯与表面活性剂的加入量之比及引发剂加入量,在微乳液中制备了分子链微结构系列变化的丙烯酰胺-苯乙烯双亲嵌段共聚物(PAM-b-PSt),用荧光探针法与表面活性测定法详细地研究了共聚物中PSt嵌段长度、含量及分子量等微结构因素对共聚物在水溶液中的疏水缔合性与表面活性的影响.结果表明,当共聚物水溶液的浓度高于临界缔合浓度时,PAM-b-PSt的疏水缔合作用以分子间的缔合为主.若共聚物中PSt嵌段含量及分子链长一定时,随着PSt疏水嵌段长度增长,PAM-b-PSt的疏水缔合性增强,而对共聚物的表面活性影响很小.若共聚物中PSt疏水嵌段长度及分子链长一定时,PAM-b-PSt的疏水缔合性随着PSt嵌段含量的变化而变化,当PSt嵌段含量一定时,使大分子链之间产生最强的疏水缔合作用;而其表面活性则随着PSt嵌段含量的增大而增强.若共聚物中PSt疏水嵌段长度及含量一定时,分子量对其表面活性有较大的影响,分子量越高,表面活性越差;同时,在较稀的溶液浓度范围内,分子量对PAM-b-PSt的疏水缔合性的影响则很小.     

α、ω-双香豆素长链化合物激基缔合物的研究

通过α、ω－双香豆素长链化合物详细研究了香豆素激基缔合物的荧光行办，通过吸收光谱、荧光光谱和激发光谱，考察了香豆素激基缔合物的发光位置与激发波长，借助单光子技术确定了形成的是分子内的激基缔合物，通过1HNMR谱研究了不同双香豆素长链化合物的构象分布，揭示了在水溶液中由于疏水相互作用促进了长链化合物分子内激基缔合物的形成．     

丙烯酰胺-苯乙烯双亲嵌段共聚物水溶液的表面活性及增溶性

在微乳液介质中制备了系列的丙烯酰胺 (AM)与苯乙烯 (St)的双亲嵌段共聚物 (PAM b PSt) ,用紫外分光光度法测定了共聚物的组成 ,用乌氏粘度计测定了共聚物的特性粘数 [η],并用其相对表征共聚物的分子量大小 .重点研究了双亲嵌段共聚物 (PAM b PSt)疏水链段在水溶液中的缔合行为、共聚物的表面活性及其对有机物的增溶性能 ,考察了共聚物分子组成 (疏水链段含量 )与分子量对其表面活性与增溶性能的影响规律 .研究结果表明 ,由于疏水链段的憎水性 ,PAM b PSt的分子链在水溶液表面会形成表面吸附 ,从而降低水溶液的表面张力 ;而在水溶液中 ,在疏水相互作用下 ,PAM b PSt分子链中的苯乙烯疏水链段会形成分子间或分子内的胶束 ,烃类有机物可增溶其中 ;疏水链段含量越大 ,分子量越小 ,PAM b PSt的表面活性与增溶性能越强     

主链含环三硅氮烷的聚硅氧烷的合成——环硅氮阴离子引发环硅氧烷开环聚合

在极性溶剂中合成了六苯基环三硅氮烷锂盐（Ｐ３ＮＬｉ） ．在促进剂的作用下,此锂盐成功地引发了环硅氧烷的开环聚合．通过对聚合物的含氮量、１Ｈ ＮＭＲ、２９Ｓｉ ＮＭＲ 谱的测试,结果证明所得到的聚合物中含有六苯基环三硅氮烷,并研究了聚合物的分子量（ＧＰＣ） 与特性粘数的关系．     

Self-assembly of hydrophobic associating polyacrylamide prepared by aqueous dispersion polymerization

Abstract

Hydrophobic associating polyacrylamide (PDH) was prepared via aqueous dispersion polymerization in the presence of ammonium sulfate. In order to dissolve the polymer at high salt solution concentration, a hydrophobic precursor monomer with two cationic heads was synthesized. Upon polymerization, spherical PDH polymer particles were obtained with an average size of about 9.1?µm. The PDH was fully dispersed in water in twenty seconds, leading to a transparent gel. PDH demonstrated superior properties compared to the partially hydrolyzed polyacrylamide, for instance, regarding salt tolerance and shear resistance. Addition of a small amount of an anionic surfactant significantly affected the PDH dispersion viscosity due to the formation of mixed micelles. The viscosity slightly decreased after strong shearing (>500?s^?1), showing excellent shear resistance. These features indicate that the synthesized PDH offers a great potential for application in hydraulic fracturing and enhanced oil recovery.     

水溶性聚酯浓溶液的流变特性

研究了由对苯二甲酸二甲酯、间苯二甲酸、间苯二甲酸二甲酯 5 磺酸钠与乙二醇等共缩聚合成的PET型水溶性聚酯浓水溶液 (质量浓度 3 0 % )的流变特性 .研究表明 ,溶液的表观粘度随切变速率的变化规律呈现一定的切力增稠特征 ,流动指数范围为 1 0 4～ 1 2 0之间 ;其lgηa τ曲线呈线性 ,零切粘度值为 1 5 8～3 5 2cP ,随分子量、分子结构和温度而异 ,其中分子链中间苯二甲酸乙二醇酯 5 磺酸钠链节含量对溶液粘度影响较大 ;粘流活化能因分子结构和切变速率而变 ,其值范围为 1 2 0～ 2 3 9kJ/mol.     

聚丙烯酰胺类疏水缔合物的增黏因素研究

合成了6种不同修饰度的聚丙烯酰胺疏水聚合物(PAM1~PAM6), 考察了聚合度、 共聚物片段含量及疏水基团大小等内部因素和聚合物的抗剪切能力、 剪切恢复性及抗盐性等外部因素对这些疏水聚合物分子间、 分子内缔合的影响规律.     

离子液体中AM/AMPS/N8AM三元共聚物的合成及溶液性能

以丙烯酰胺(AM)和2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)为亲水单体, 以N-辛基丙烯酰胺(N8AM)为疏水单体, 在离子液体[bmim]BF4中实现了疏水缔合丙烯酰胺三元共聚物的合成.     

An Alternative Way towards Preparation of Hydrophobically Associating Polyacrylamide:Chemical Post-Modification

Hydrophobically associating polyacrylamides (HAPAMs) are derivatives from polyacrylamides by incorporating a small amount of hydrophobic moieties along the water-soluble mainchain. They are now becoming a class of promising candidates as thickeners or rheology modifiers in the formulations where rheology is necessary to be regulated, such as tertiary oil recovery, drilling fluids, hydraulic fracturing and coatings. Due to association of hydrophobes in nano-domains, their aqueous solutions exhibit very interesting rheological properties and better stability against salts than the unmodified precursor, polyacrylamide.Generally, there are two synthetic routes to introduce hydrophobic portion onto water-soluble polymer chains; i.e., direct copolymerization of hydrophobic and hydrophilic monomers, and post-polymerization functionalization[1]. In the case of HAPAM polymers, a commonly accepted method is micellar copolymerization in which an appropriate surfactant is employed to solubilize both monomers. However, it is widely reported[2] that the obtained polymers via micellar polymerization are characterized by: (i) blocky distribution of the hydrophobes; (ii) compositional inhomogeneity and (iii) strong dependence of solution properties on the block length.In this work, the alternative process, i.e., chemical post-modification, is employed to synthesize HAPAM polymers by direct N-alkylation of parent polyacrylamide (Figure 1) in dimethyl sulfoxide[3,4].PAM HAPAMFig. 1 Schematic route to prepare HAPAM by direct N-alkylation of PAMIt is found that the final incorporation of hydrophobic groups is in good agreement with the feed ratio[4], in contrast with that from micellar copolymerization which always brings about composition drift. Furthermore, unique rheological responses to shear rate, salt, temperature are also evidenced[5].     

疏水改性羟乙基纤维素的流变性能研究

对疏水改性羟乙基纤维素(HMHEC)溶液的流变性质进行了系统研究,探讨了不同的浓度、温度、盐浓 度、pH值和剪切速率对其溶液表观粘度的影响.结果表明HMHEC溶液临界缔合浓度为0.3 g/100 ml.当HMHEC的浓度低于临界缔合浓度时,HMHEC溶液增稠以分子内缔合为主,增稠幅度小;当高于临界缔合浓度后,便会形成以大分子间缔合为主的动态物理交联网络结构.HMHEC水溶液具有良好的耐温耐盐及抗剪切性能,而且pH稳定性良好.     

Solution properties of thermothickening copolymers bearing hydrocarbon end‐capped oxyethylene units

Novel thermothickening copolymers composed of acrylamide and a macromer bearing hydrocarbon end‐capped oxyethylene units were synthesized. Influences of polymer concentration, salt content, shear rate, and temperature on the solution behavior were investigated. The polymer solution exhibited shear‐thickening behavior at low‐to‐moderate shear rates (<50 s^?1), and the shear‐thickening behavior was dependent on polymer concentration, NaCl content, and temperature. With the increase of salinity, apparent viscosity of polymer solution increased dramatically (especially at low shear rates). At higher NaCl content (>20 wt %), polymer solutions became physical gel, and the apparent viscosity increased by several orders of magnitude. The polymer solutions exhibited excellent thermothickening behavior, even at the low concentration of 0.15 wt %. The results of rheological measurements showed that the storage and loss modulus were successfully fitted to a single Maxwell element at low temperature (<60 °C). © 2010 Wiley Periodicals, Inc. J Polym Sci Part B: Polym Phys 48: 1799–1808, 2010