环糊精包合作用对疏水缔合聚合物流变调节与应用

近年来,利用超分子作用力调节体系流变行为备受人们关注,已在多领域中展现出广泛的应用前景。而环糊精包合作用是一类重要的超分子作用力,向缔合聚合物水溶液中加入环糊精,将拆散缔合结构,引起粘度和粘弹性急剧下降;竞争客体或酶的加入又会诱导分子间发生新的组装行为,使体系流变性得到恢复。本文综述了基于环糊精包合作用的分子组装与流变调节在理论及应用方面的研究现状,重点介绍了环糊精对不同缔合聚合物溶液的流变影响规律和外加物质对体系流变恢复的调节。     

疏水基含量和微嵌段长度对缔合聚合物溶液弹性的影响

研究了疏水基含量和微嵌段长度对缔合聚合物,聚(丙烯酰胺-丙烯酸钠-十六烷基二甲基烯丙基氯化铵)[P(AM-NaAA-C16DMAAC)],弹性行为的影响规律。研究结果表明,对于结构类似且具有相近零剪切粘度的缔合聚合物,疏水基含量越高,聚合物分子链间形成稠密网络结构的疏水缔合能力越强,其第一法向应力差N1越大,N1出现拐点处对应剪切速率越小,缔合聚合物溶液弹性越好;并且缔合聚合物溶液的弹性随着疏水微嵌段长度的增加先增加后降低,存在最佳微嵌段长度。因此,可以通过调整分子结构有效改变缔合聚合物溶液的弹性行为。     

温敏性共聚物P(DMA-co-DAAM)的合成与热缔合行为研究

以N,N-二甲基丙烯酰胺(DMA)和双丙酮丙烯酰胺(DAAM)为共聚单体,在水溶液中采用常规自由基聚合以K_2S_2O_8-Na_2SO_3双氧化还原体系为引发剂,合成了一系列具有最低临界溶解温度(LCST)的温敏性聚合物P(DMA-co-DAAM).采用紫外可见分光光度计、动态光散射、芘荧光探针法和变温核磁共振氢谱等多种手段研究共聚物在不同温度下的溶液结构,结果表明共聚物P(DMA-co-DAAM)具有明显的热致缔合行为,在低温下聚合物以单链形式溶解,温度升高超过LCST之后由于P(DMA-co-DAAM)分子链上DAAM侧基发生亲水-疏水性变化,部分疏水链段缔合形成微相分离的胶束聚集体.进一步的研究还表明通过改变共聚物组成和溶液浓度能够有效调节共聚物溶液的缔合转变温度,共聚物P(DMA-co-DAAM)的LCST值与DAAM含量成很好的线性关系,DAAM含量越高LCST温度越低.采用常规自由基聚合所带来的链间异质性以及分子量的多分散性等特点并没有显著影响共聚物P(DMA-co-DAAM)的温敏性.     

疏水缔合聚合物分子量分布曲线的测定

在体积百分浓度为50%1,3-丙二醇、0.2 mol/L Na Cl和水溶剂条件下,消除疏水缔合聚合物(HAWSP)溶液中疏水缔合作用,屏蔽溶液中的聚电解质效应,使HAWSP分子在稀溶液中处于单分子分散状态.然后利用膜孔径分离原理,选择不同孔径的微孔滤膜,用微孔滤膜流动实验装置对疏水缔合聚合物进行分级,将不同分子量的聚合物分离开来.用二次方程拟合滤出液质量-过滤时间关系曲线得到各级分聚合物溶液的质量,以分光光度法测定各级分聚合物溶液的浓度,根据质量和浓度计算得到各级分的累积百分含量.结合静态光散射和毛细管法标定了疏水缔合聚合物Mark-Houwink方程[η]=0.182M~(0.586),用于准确测定疏水缔合聚合物各个级分的分子量.选择四参数方程曲线,根据各级分的分子量M和累积百分含量W,得到分子量的分布曲线.与动态光散射分析进行比较的结果表明,两种方法测试结果一致.     

基于光引发剂分解动力学调控聚合过程的研究

通过采取定期取样的办法,利用紫外分光光度仪测得不同时间下的同一时刻的丙烯酰胺的转化率和光引发剂2-羟基-2-甲基-1-[4-(2-羟基乙氧基)苯基]-1-丙酮在混合物中的含量,可以发现丙烯酰胺的光聚合过程存在明显的3个阶段,根据同一时刻下丙烯酰胺的转化率对应的引发剂的含量,建立以光引发剂消耗量划分聚合过程的三阶段模型,将聚合过程分为聚合前期、聚合中期和聚合后期,通过光照强度、狭缝宽度和旋转速度研究了光引发剂的分解动力学,计算出不同条件下的引发剂的分解速率常数kd.结果表明,实验条件下光引发剂分解速率常数kd在4.00×10~(-4)s~(-1)内可调控,在聚合三阶段模型中存在最佳kd组合,即第一阶段kd为4.00×10~(-4)s~(-1),第二阶段kd为1.90×10~(-4)s~(-1),第三阶段kd为1.90×10~(-4)s~(-1),得到合成聚丙烯酰胺(PAM)的最佳自由基浓度是10.82×10~(-8)~12.56×10~(-8)mol·L~(-1)s~(-1),光引发剂的初始浓度[I]0应控制在100~110 mg/L.     

疏水缔合聚合物在石英砂表面的吸附——疏水基含量和微嵌段长度对吸附的影响

研究了不同分子结构的疏水缔合聚合物和部分水解聚丙烯酰胺在45、55和65 ℃下的静态吸附特征。 实验结果表明,疏水缔合聚合物的疏水基含量和微嵌段长度可以改变聚合物在石英砂表面的最大吸附量,而其中疏水基含量是主要影响因素,等温吸附曲线出现2个平台区。 随着温度的升高, 部分水解聚丙烯酰胺吸附量增大,而缔合聚合物则表现出相反的规律;缔合聚合物通过改变疏水基含量和微嵌段长度来影响其吸附性能。     

不同类型表面活性剂对纳米SiO2流体粘度的影响

系统地研究了不同类型的表面活性剂对低浓度纳米SiO2流体粘度的影响规律,并在此基础上深入探讨了不同碳链长度的阳离子和非离子表面活性剂对纳米SiO2流体粘度的影响。结果表明,阴离子表面活性剂十二烷基苯磺酸钠(SDBS)对纳米流体粘度的影响较小,其相对粘度值维持在1.23左右;而阳离子表面活性剂十四烷基三甲基溴化铵(TTAB)、十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)、十八烷基三甲基溴化铵(OTAB)、十六烷基氯化吡啶(CPC)、非离子表面活性剂OP-8、OP-10和两性离子表面活性剂DXS14、DXS18对纳米流体粘度的变化影响较大,其最大相对粘度值分别能达到3.42、1.82和8.87。同时也发现,阳离子表面活性剂碳链越长,纳米流体最高粘度值越大,且纳米流体最高粘度所对应的表面活性剂浓度均在其临界胶束浓度值附近。     

微嵌段疏水缔合聚合物/十二烷基硫酸钠溶液体系的流变特性

研究了疏水微嵌段长度和阴离子表面活性剂十二烷基硫酸钠(SDS)对聚/表体系的流变性的影响。研究表明,微嵌段长度对疏水缔合聚合物溶液的粘性有较大影响,嵌段越长聚合物越容易发生分子间缔合其溶液粘度越大。随着SDS的加入,各聚/表体系粘度短期内出现一个极值,然后降至一个稳定值,嵌段长度越长,其极值点越大。聚合物与SDS体系表现出的剪切增稠和粘弹性特征也随嵌段长度增加而增大。通过研究不同体系平台区模量(G0)和特征松弛时间(TR)的变化规律,发现嵌段长度和SDS含量对聚/表体系物理交联缔合点的密度有较大影响,对缔合点强度影响较小。本文有助于更好地解释微嵌段疏水缔合聚合物与表面活性剂相互作用的内在因素。     

碱性水溶液中单6-氧-对甲苯磺酰-β-环糊精酯的非均相合成

不引入有机溶剂,低温下将对甲苯磺酰氯与β-环糊精在NaOH水溶液中进行非均相反应,得到了单6-氧-对甲苯磺酰-β-环糊精酯(6-OTs-β-CD).借助1H NMR谱证实了环糊精单磺酰化机理.考察了产物的水解因素,研究了反应条件对产率的影响.实验结果表明,投料摩尔比n(CD)∶n(TsCl) =4∶1,碱液浓度0.75...