丙烯酰胺型阴离子表面活性单体的化学结构与其胶束化行为

对两种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; 2-丙烯酰胺基十二烷磺酸钠, NaAMC₁₂S)的化学结构与胶束化行为的关系进行了较深入的研究. 使用紫外分光光度法测定了NaAMC₁₄S, NaAMC₁₂S及十二烷基磺酸钠(SDS)在水中的溶解度, 同时采用表面张力法(环法)测定了它们在不同温度下的临界胶束浓度CMC; 采用稳态荧光探针法测定了不同浓度的胶束聚集数与本征胶束聚集数. 实验结果表明, 与普通表面活性剂相比, 由于丙烯酰胺型阴离子表面活性单体分子中具有两个亲水头基, 在水中的溶解性能较强, 故具有较低的Krafft温度; 在溶液表面的饱和吸附量低, 故降低水表面张力的能力较差, 即表面活性差; 疏水缔合的胶团较为疏松, 故聚集数很小; 胶束内分子间的疏水相互作用较弱, 故临界胶束浓度CMC较高.     

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.     

含辣素衍生结构疏水缔合聚合物PAAH的合成、表征及溶液性质

以辣素功能结构单体N-（4-羟基-3-甲氧基-苄基）-丙烯酰胺（HMBA）为疏水单体,与丙烯酰胺（AM）和2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸钠（NaAMPS）通过自由基胶束共聚,制得三元疏水缔合聚合物P（AM-NaAMPS-HMBA）（简称PAAH）. 采用紫外-可见光谱、核磁共振氢谱、热重分析及扫描电子显微镜对共聚物的结构及形貌进行表征,利用原子力显微镜对聚合物水溶液的微观形貌进行观察,并对其溶解性、疏水缔合性、耐温性及抑菌性能进行了研究. 结果表明,所得共聚物中疏水单体含量与投料比基本一致;PAAH具有良好的速溶性,当聚合物浓度超过一定值后,溶液黏度急剧增加,且随着疏水单体含量增加,疏水缔合性能增强;原子力显微镜观察证实了聚合物水溶液中网络结构的存在. 与未改性的P（AM-NaAMPS）（简称PAA）共聚物相比,引入具有生物活性且带有刚性苯环结构的HMBA单体可使PAAH共聚物热稳定性增强,耐温性能提高,并赋予其优良的抑菌性能.     

AM/DMC/C11AM疏水缔合聚两性电解质的合成、表征与溶液性质

通过Ritter反应合成弱阴离子型疏水单体丙烯酰胺基十一烷基酸(C11AM). 以丙烯酰胺(AM)、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(DMC)和丙烯酰胺基十一烷基酸(C11AM)为原料, 在水介质中合成新型疏水缔合聚两性电解质AM/DMC/C11AM. 利用1H NMR确证了疏水单体和共聚产物的分子结构. 流变性和芘荧光探针的研究结果表明, AM/DMC/C11AM系列疏水缔合聚两性电解质由于兼具疏水缔合性质和反聚电解质效应, 使其具有较好的耐盐性能.     

新一族疏水缔合聚丙烯酰胺NaAMC14S/AM与Gemini表面活性剂之间的相互作用

在水溶液中进行了表面活性单体丙烯酰胺基十四烷基磺酸钠(NaAMC14S)与丙烯酰胺(AM)的均相共聚合, 制备了具有微嵌段结构的疏水缔合聚丙烯酰胺NaAMC14S/AM, 合成了阳离子型Gemini表面活性剂二溴化-N,N′-二(二甲基十二烷基)己二铵(C12C6C12Br2), 采用表观粘度法和荧光探针法研究了共聚物NaAMC14S/AM与Gemini表面活性剂C12C6C12Br2的相互作用. 研究结果表明, 疏水缔合聚丙烯酰胺NaAMC14S/AM与Gemini表面活性剂C12C6C12Br2之间存在着很强的相互作用, 既存在静电相互作用, 又存在强烈的疏水相互作用, 表现在以下几方面: C12C6C12Br2的加入, 使共聚物NaAMC14S/AM在浓度小于其临界缔合浓度(cac)时即发生分子间的缔合; C12C6C12Br2在低于其临界胶束浓度时, 就与共聚物NaAMC14S/AM形成混合胶束; 当共聚物的浓度为0.30%(w)时, 随着C12C6C12Br2加入量的增多, 共聚物水溶液的粘度会发生大幅度的增加, 在最大值处粘度竟提高了3个数量级. 研究还发现, 共聚物NaAMC14S/AM与C12C6C12Br2之间的相互作用还与共聚物分子链中的疏水微嵌段含量有关, 疏水微嵌段含量越多, NaAMC14S/AM与C12C6C12Br2之间的相互作用越强, 溶液粘度增加的程度越大.     

环糊精功能化疏水缔合丙烯酰胺聚合物的制备与性能评价

以十六烷基二甲基烯丙基氯化铵(C₁₆DMAAC)为疏水单体、烯丙基环糊精(A-CD)为环糊精功能化单体,与丙烯酰胺(AM)通过自由基共聚作用制备了环糊精功能化疏水缔合丙烯酰胺聚合物P(AM/A-CD/C₁₆DMAAC)。采用红外光谱和电子扫描电镜对P(AM/A-CD/C₁₆DMAAC)的结构进行表征。并考察了聚合物的水溶性、粘浓性质、特性粘数和粘均分子量。发现聚合物具有良好的空间结构和溶解特性,临界缔合浓度为1600mg/L,粘均分子量达5.5×10⁶g/mol,聚合物具备作为三次采油的应用潜能。     

表面活性单体NaAMC14S/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.     

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.     

水溶性疏水缔合聚合物-膨润土纳米复合材料的研究

以有机改性膨润土、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸（AMPS）、 N,N-二甲基丙烯酰胺（DMAA）和季铵盐单体D-C₁₆Br为原料，通过原位聚合制备了一种新型水溶性疏水缔合聚合物-膨润土纳米复合材料。利用红外光谱、X-射线衍射仪对产物结构进行表征，并通过与纯共聚物AMPS/DMAA/D-C₁₆Br相比，研究了纳米黏土材料的引入对共聚物性能的影响。结果表明：在膨润土促进聚合物分子形成疏水缔合结构的作用下，具有复合插层结构的复合材料在热稳定性、耐温性、抗剪切性和黏弹性方面均优于纯聚合物，表明该纳米复合材料较纯共聚物具有良好的应用前景。     

SET-LRP法制备星型疏水缔合水溶性聚合物

采用丙烯酰胺(AM)、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸钠(NaAMPS)以及N-叔丁基丙烯酰胺(NtBA)为共聚单体,以Cu~0粉/三(2-二甲氨基乙基)胺(Me_6-TREN)为催化体系,四氯化碳(CCl_4)为引发剂,利用单电子转移自由基聚合(SET-LRP)方法合成星型疏水缔合水溶性聚合物P(AM/NtBA/NaAMPS)。采用控制变量法分别考察了引发温度、疏水单体含量、AMPS含量、引发剂用量、催化剂铜、单体浓度等因素对聚合物相对分子质量的影响,确定了最佳聚合条件并考察了聚合物的耐温抗盐性能。结果表明,当单体浓度为35%,引发温度为25℃,AM、AMPS、NtBA分别占单体总量的93.6%、5%、1.4%(摩尔比),引发剂质量分数为0.4942%,催化剂铜的质量分数为0.0848%,钝化剂的质量分数为0.1192%时,所得星型疏水缔合水溶性聚合物P(AM/NtBA/NaAMPS)的相对分子质量出现最高值为267万,同时具有一定的耐温抗盐性,其溶液性能与线型化的P(AM/NtBA/NaAMPS)相似,且在相同浓度下CaCl_2对聚合物表观粘度的影响比NaCl大。     

Association in Unsalted and Brine Solutions of a Water-Soluble Terpolymer with <Emphasis Type="Italic">p</Emphasis>-Vinylbenzyl-Terminated Octylphenoxy Poly(ethylene oxide)

An associating terpolymer (PAOE) of acrylamide (AM), sodium 2-acrylamido-2-methylpropane sulphonate (NaAMPS), and a novel macromonomer: p-vinylbenzyl-terminated octylphenoxy poly(ethylene oxide) (VOE, degree of polymerization: 4) was synthesized by aqueous free-radical copolymerization. The PAOE polymer exhibited excellent thickening properties in unsalted and brine solutions. The electrostatic shielding of repulsive interactions of the polymer was much weaker than that of the linear associating polymers with small hydrophobic monomers. This brine solution exhibited unexpected salt-thickening behaviors twice, and good resistance to salt and ageing. The intermolecular hydrophobic association in unsalted and brine PAOE solutions, as functions of polymer and NaCl concentration, were characterized by fluorescence spectroscopy. With the addition of NaCl, the polymer chains were comparatively extended and continuous network structures were formed via the intermolecular hydrophobic association in brine solutions as well as in unsalted solutions at 0.15–0.25 g⋅dL⁻¹ PAOE, as observed by a scanning electron microscope (SEM).     

Water-soluble copolymers. VII. Cerium (IV) induced graft copolymerization of acrylamide and sodium-2-acrylamido-2-methylpropane sulfonate onto dextran

Studies were conducted on grafting of acrylamide (AM) and sodium-2-acrylamido-2-methylpropane sulfonate (NaAMPS) comonomers onto dextran utilizing Ce(IV) induced initiation. The effects of reaction temperature, the Ce(IV)/dextran ratio, and the AM/NaAMPS ratio on grafting yield were investigated. The graft copolymerization behavior can be explained by exchange of the AMPS anion with one of the ligands on the Ce(IV) initiator. Oxidative modification of the dextran substrate improved the yield of graft copolymer. The dextran-g-poly(acrylamido-co-sodium-2-acrylamido-2-methylpropane sulfonate) samples prepared by this method were characterized as to copolymer composition and molecular weight utilizing elemental analysis, dilute solution viscometry, and aqueous size exclusion chromatography. Relationships of molecular weight and charge density to kinematic viscosity and salt sensitivity are discussed.     

The Fast Relaxation Process between Hydrophobically Modified Associating Polyacrylamide and Different Surfactants at the Water‐Octane Interface

In our previous work (Macromolecules 2004, 37:2930), we found that the hydrophobic blocks of polyacrylamide modified with 2‐phenoxylethyl acrylate (POEA) and anionic surfactant sodium dodecyl sulfate (SDS) may form mixed associations at octane/water interface. However, the process involving the exchange of surfactant molecules between monomers and mixed associations in interface is so fast that we cannot obtain its characteristic time. In this article, the interfacial dilational viscoelastic properties of another hydrophobically associating block copolymer composed of acrylamide (AM) and a low amount of 2‐ethylhexyl acrylate (EHA) (<1.0 mol%) at the octane‐water interfaces were investigated by means of oscillating barriers method and interfacial tension relaxation method respectively. The influences of anionic surfactant SDS and nonionic surfactant Triton X‐100 on the dilational viscoelastic properties of 7000 ppm polymer solutions were studied. The results showed that the interaction between P(AM/2‐EHA) and SDS was similar to that of P(AM/POEA) and SDS. Moreover, we got the relaxation characteristic time of the fast process involving the exchange of s Triton X‐100 molecules between monomers and mixed associations.

We also found that the interfacial tension response of hydrophobically associating water‐soluble copolymers to the sinusoidal oscillation of interfacial area at low bulk concentration is as same as that of the typical surfactants: the interfacial tension decreases with the decrease of interfacial area because of the increase of interfacial active components. However, the interfacial tension increases with the decrease of interfacial area at 7000 ppm P(AM/2‐EHA), which is believed to be correlative with the structure of absorbed film. The results of another hydrophobically associating polymer P(AM/POEA) and polyelectrolyte polystyrene sulfonate (PSS) enhanced our supposition. The phase difference between area oscillation and tension oscillation has also been discussed considering the apparent negative value.     

兼具有强阴离子性与疏水缔合性的丙烯酰胺三元共聚物

在微乳液介质中实施了丙烯酰胺 (AM)、苯乙烯 (St)、2 丙烯酰胺基 2 甲基丙磺酸钠 (NaAMPS)的共聚合 ,制备了既含有强阴离子性基团 (—SO3Na)又含有疏水基团 (St)的丙烯酰胺三元共聚物AM NaAMPS St;通过红外光谱法、紫外分光光度法及元素分析法对共聚物的结构及组成进行了表征 ;稀释外推粘度法测定了共聚物的特性粘数 ;测定了共聚物纯水溶液及盐水溶液的表观粘度 ;荧光探针法考察了三元共聚物的疏水缔合性以及离子基团对疏水缔合性的影响规律 .实验结果表明 ,在聚丙烯酰胺 (PAM )分子主链上同时引入强阴离子性基团与疏水基团后 ,阴离子的电粘效应与疏水基团的疏水缔合作用相互协同 ,会使共聚物水溶液的黏度显著提高 ;盐溶液对疏水缔合作用的增强效应与强阴离子基团对盐的较大容忍度相互结合 ,会使共聚物水溶液的抗盐性能明显得以提高 ;大分子链上的强阴离子基团磺酸根的存在 ,在一定程度上会削弱疏水基团之间的疏水缔合作用 ,即对疏水基团的疏水缔合行为会产生一定的负性影响 .     

水溶性高分子链中磺酸盐基团含量的电导滴定测定法

研究了N ,N ,N 三甲基十六烷基溴化铵 (CTAB)与丙烯酰胺 (AM) 2 丙烯酰胺基 2 甲基丙磺酸钠盐(NaAMPS)二元共聚物P(AM co NaAMPS)的复合作用 .在复合作用过程中 ,由于不断释放出高导电性的无机盐小离子 ,故随着表面活性剂的加入 ,聚电解质水溶液的电导率不断增大 .当采用较低浓度 (0 0 0 1mol·L- 1 )且使二者的离子等摩尔量发生复合作用时 ,体系的电导率会发生明显的转折 .利用电导率的这一转折性变化 ,建立起了复合作用电导滴定法测定共聚物P(AM co NaAMPS)分子链中磺酸盐单体NaAMPS含量的新方法 .与元素分析进行比较的结果表明 ,上述复合作用电导滴定法可作为测定水溶性大分子链中磺酸盐单体含量的方便而又准确的方法 ,而且预计还可用作为测定水溶性大分子链中其它离子性基团含量的简捷方法     

接枝丙烯酰胺共聚物的溶液性能和微结构

采用水溶液自由基聚合法合成了新型的丙烯酰胺(AM)/4-乙烯苄基辛烷基酚聚氧乙烯(18)醚(VE)/2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸钠(NaAMPS)接枝共聚物(PAE),以解决驱油聚合物抗高盐性能差的难题.通过傅里叶变换红外(FT-IR)光谱和核磁共振氢谱(1HNMR)对PAE的分子结构进行了表征.PAE盐溶液显示了两次盐增稠和热增稠效应.对于VE摩尔分数为0.93%的PAE,当其质量浓度为2.0g·L-1时,于30℃在5.0和90.0g·L-1NaCl溶液中的表观粘度分别为1167.0和338.0mPa·s,显示了优异的增粘和抗盐能力;并且于85℃在5.0g·L-1NaCl溶液中的表观粘度仍达685.0mPa·s,显示了良好的耐温性能.PAE还具有较好的表、界面活性.扫描电镜(SEM)照片显示,PAE在纯水中形成了独特的缔合结构,而且在盐水溶液中也形成了连续的微结构,这表明在水中伸展的分子链在盐水中的构象仍然较伸展.