疏水相互作用对阳离子聚电解质与染料键合的影响

用平衡渗析法研究了阳离子聚电解质PAm·MG 和P(St-Am·MG)与甲基橙(MO)及P(St-Am·MG)与MO的同系物乙基橙(EO)、橙武Ⅳ(O-Ⅳ)在25、35、45和55 ℃下相互作用的热力学. 由K1otz方程, 求得键合常数K_1和热力学参数ΔG、ΔH及ΔS. 含疏水基的P(St-Am·MG)与MO的键合能力比不含疏水基的PAm·MG 强. P(St-Am·MG)与不同染料作用时, 键合程度为O-Ⅳ>EO>MO, 即染料的疏水性越强, 与高聚物的作用程度越大.键合体系加入脲或甲醇, 疏水相互作用受到破坏, 导致高聚物与染料之间的键合受到削弱.     

新型阳离子(苯乙烯—丙烯酰胺)共聚物的研究——Ⅰ.阳离子(苯乙烯—丙烯酰胺)共聚物的合成和表征

以 AIBN为引发剂,丙烯酰胺与苯乙烯在1 4—二氧六环溶剂中进行共聚,得到无规共聚物P(St-Am)。使P(St-Am)与过量甲醛反应,生成羟甲基化产物。该产物在酸性条件下进一步与二氰二胺反应,制得分子链上同时含有离子和疏水基团的高分子苯乙烯—丙烯酰胺基甲撑脒基脲盐酸盐共聚物P(St-Am·MG)。P(St-Am) 和P(St-Am·MG) 的结构用红外光谱法鉴定,组成用元素分析法测定。 P(St-Am·MG) 在 MeOH/H_2O混合溶剂中的粘性行为表明它是带有疏水基的聚电解质,用电导滴定法和小角激光光散射法分别测定其电荷密度和分子量。     

新型阳离子聚丙烯酰胺离解行为的研究

前文曾报导,以聚丙烯酰胺为母体,通过甲醛为桥梁引入二氰二胺可合成一种新型阳离子聚电解质,简称PAm·MG,它是一种弱聚碱的盐酸盐,结构式如下(S 为取代度):PAm·MG 对含活性艳红染料的废水有明显的絮凝脱色作用,其絮凝效果受聚合物的取代度、介质的pH 以及外加盐浓度的影响,而这些影响因素又直接与聚碱的离解行为或胺基离子化度(指已离子化的胺基占全部胺基的分数)密切相关.为此,本文对影响PAm·MG 离解行为和离子化度的一些因素作进一步探讨,并通过粘度测定考察离解行为对聚合物在水中形态的影响,为PAm·MG 的实际应用提供理论根据.     

聚丙烯酰胺的改性和表征

用甲醛(F)和二氰二胺(D)改性聚丙烯酸胺(PAm),制得新型阳离子聚电解质PAm·MG,对PAm·MG的合成和表征进行了研究。合成反应通过两步进行,先使PAm与F反应,生成羟甲基化产物PAm·M,然后在酸性条件下使PAm·M与D反应,制得PAm·MG.控制F用量,得到不同取代度的PAm·M.和PAm·MG。PAm·MG在水溶液中能与阴离子聚电解质形成复合物沉淀证明PAm·MG带有阳离子基团。元素分析及电位、浊度滴定结果表明PAm·M中的羟基完全与D发生了反应。SALLS测得的M_w证实了PAm在改性过程中分子链未发生降解。     

丙烯酰胺-二氰二胺大单体及其与苯乙烯共聚物的研究(Ⅱ)——共聚物与甲基橙及其同系物的相互作用

用平衡渗析法研究了主链含疏水基、侧链含亲水基的接枝共聚物P-M-St和二氰二胺同甲醛、氧化铵的缩合物D-F与甲基橙MO及乙基橙EO,橙黄ⅣO-Ⅳ相互作用的热力学.由Klotz方程求得键合常数K₁和△G、△H和△S.D-F与P-M-St相比,其与MO的键合作用较弱.P-M-St与染料的键合程度:O-Ⅳ>EO>MO.脲或甲醇能削弱高聚物与染料的相互作用.     

J-聚集体生成中阴离子菁与外加盐反离子相互作用的量热瘀电化学活度测量

用量热和反离子活度测量法研究了阴离子菁(Ⅰ)在DMF-水(35%DMF, V/V)中生成J-聚集体时, 染料与外加盐反离子之间的相互作用。当外加盐为CdCl_2或LaCl_3时, 由量热曲线获得J-聚集焓△H_9, 分别为-42.6, -42.0 kJ·mol~(-1), 染料(Ⅰ)束缚的Cd~(2+), La~(3+)量与染料量之比分别为0.48:1和0.31:1。由反离子活度的电化学活度测量获得束缚的Cd~(2+)离子量与染料量之比为0.47:1, 这些结果表明J-聚集体中, 染料与其反离子形成了盐型的总体。     

阴离子疏水单体改性的P(AM-co-DMC)的合成及絮凝性能

在少量阴离子疏水单体4-(ω-丙烯酰氧乙氧基)苯甲酸(PEBA)的参与下,合成了丙烯酰胺(AM)-丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(DMC)共聚物。通过表观黏度及芘探针发射谱测定了疏水改性P(AM-co-DMC)溶液的临界缔合浓度(CAC)。透射电镜观察表明:在水溶液中,当疏水改性P(AM-co-DMC)浓度高于CAC时,因静电及疏水作用可形成微球状缔合体。对高岭土悬浮液的絮凝表明,与普通P(AM-co-DMC)共聚物相比,疏水改性P(AM-co-DMC)具有较好的絮凝能力及较宽的窗体用量。pH对絮凝效果的影响表明,除疏水作用外,高分子链间的静电作用是提高絮凝效果的另一原因。     

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.     

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     

J-聚集体生成中阴离子菁与外加盐反离子相互作用的量热与电化学活度测量

用量热和反离子活度测量法研究了阴离子菁(Ⅰ)在DMF-水(35%DMF,V/V)中生成J-聚集体时,染料与外加盐反离子之间的相互作用。当外加盐为CdCl_2或LaCl_3时,由量热曲线获得J-聚集焓△H_9,分别为-42.6,-42.0kJ·mol~(-1),染料(Ⅰ)束缚的Cd~(2 ),La~(3 )量与染料量之比分别为0.48:1和0.31:1。由反离子活度的电化学活度测量获得束缚的Cd~(2 )离子量与染料量之比为0.47:1,这些结果表明J-聚集体中,染料与其反离子形成了盐型的总体。     

P(DMOAB-AM)共聚物的制备及其与表面活性剂的相互作用

以二甲基十八烷基(3-丙烯酰胺丙基)溴化铵(DMOAB)和丙烯酰胺(AM)为单体,十八烷基三甲基氯化铵(OTAC)为混合胶束剂,采用自由基胶束共聚法制备了兼具离子性和疏水缔合两种结构特性的疏水缔合聚丙烯酰胺P(DMOAB AM),其结构经FT-IR表征。运用表观粘度法初步研究了表面活性剂对P(DMOAB-AM)溶液表观粘度的影响。结果表明：油酸钾(KOA)对P(DMOAB-AM)溶液表观粘度的影响明显优越于OTAC。KOA与P(DMOAB-AM)之间存在协同增粘效应,且P(DMOAB-AM)/阴离子表面活性剂缔合体系“网络结构”的强弱取决于表面活性剂烷基链的长度。     

疏水缔合聚丙烯酰胺与阳离子双子表面活性剂的相互作用

通过表面张力法和电导率法分别考察了阳离子双子表面活性剂(12-2-12)与非离子疏水缔合聚丙烯酰胺(HMPAM)和普通聚丙烯酰胺(PAM),传统表面活性剂十二烷基三甲基溴化铵(DTAB)与HMPAM和PAM之间的相互作用。结果表明,12-2-12 HMPAM复合体系与12-2-12水溶液体系相比,在w(聚合物含量)CMC时,复合体系的电导率(κ)具有下降的趋势,且κ随着w的增大下降的趋势越明显,说明12-2-12与HMPAM之间存在相互作用。     

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 .     

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 .     

聚(丙烯酰胺/丙烯酸钠/N,N-二辛基丙烯酰胺)与表面活性剂的相互作用

利用粘度法研究了孪尾疏水缔合水溶性聚(丙烯酰胺/丙烯酸钠/N,N-二辛基丙烯酰胺)[P(AM/NaAA/D iC8AM)]与表面活性剂十二烷基硫酸钠(SDS)、十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)、壬基酚聚氧乙烯醚(OP-10)的相互作用。研究表明SDS、CTAB的加入,能显著地降低P(AM/NaAA/D iC8AM)水溶液的临界缔合浓度。表明P(AM/NaAA/D iC8AM)与SDS、CTAB的疏水缔合作用较强,而与OP-10的疏水缔合作用较弱。     

苯乙烯-苯乙烯磺酸钠共聚物的制备及其流变性能

采用乳液聚合合成了一种可作为聚丙烯(PP)纤维可染改性添加剂的苯乙烯-苯乙烯磺酸钠共聚物P(St-co-NaSS)。通过傅里叶转换红外光谱仪(FT-IR)和核磁共振氢谱仪(~1 H-NMR)对共聚物的苯乙烯磺酸钠结构单元进行了表征,研究了反应条件对共聚物磺化度的影响;通过差示扫描量热仪(DSC)和热重分析仪(TG)研究了磺酸基团的引入对共聚物的玻璃化转变温度和起始分解温度的影响;通过旋转流变仪研究了磺化度对共聚物剪切黏度的影响;初步探讨了PP/P(St-co-NaSS)共混体系的染色性能。结果表明:当反应时间为2h,反应温度为70℃,引发剂质量分数为0.6%,苯乙烯磺酸钠的摩尔分数为0.01时,共聚物的磺化度f=6.68%(零切黏度η0=19 620Pa·s,属牛顿流体);在10~(-2)~10~(-1) s~(-1)的剪切速率范围内,P(St-co-NaSS)表现出假塑性流体的特征,具有较好的加工流动性。对于PP/P(St-co-NaSS)共混体系,使用阳离子染料染色时,染色深度(K/S值)为2.603 2,使用分散染料染色时,K/S值为10.168 8。P(St-co-NaSS)适合作为聚丙烯纤维的可染改性添加剂。     

荧光探针法研究疏水改性聚丙烯酰胺溶液的疏水缔合行为

采用胶束共聚 共水解方法合成疏水改性水溶性聚合物聚(丙烯酰胺/丙烯酸钠/N 辛基丙烯酰胺)[P(AM/NaAA/C8AM)],并以芘为荧光探针,应用稳态荧光光谱法研究了它的疏水缔合行为。结果表明,随聚合物浓度、疏水单体摩尔分数、疏水侧链长和温度的增加,疏水缔合作用增强;不同疏水单体含量的P(AM/NaAA/C8AM)的临界缔合浓度为1.5~3.0 g/L;表面活性剂十二烷基硫酸钠(SDS)与P(AM/NaAA/C8AM)发生了强烈的疏水相互作用,形成混合胶束,得到SDS的临界胶束浓度(CMC)为8×10-3 mol/L;由于聚合物链上羧基的存在,使其具有良好的 pH敏感性,随 pH值的增大,P(AM/NaAA/C8AM)的疏水缔合作用呈现先减弱后恒定再增强的变化。     

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.     

孔雀石绿与牛血清白蛋白的相互作用

运用荧光光谱和紫外-可见吸收光谱研究了在缓冲溶液中不同温度下孔雀石绿(MG)与牛血清白蛋白(BSA)之间的相互作用. 实验结果表明, MG对BSA的内源荧光猝灭为静态猝灭过程. 测定了该反应在不同温度下的结合常数KA, KA分别为7.69×10⁴ L·mol-1(10 ℃)、5.31×10⁴ L·mol-1(20 ℃)和4.85×10⁴ L·mol-1(37 ℃), MG与BSA以摩尔比1:1结合. 根据Forster非辐射能量转移理论, 求出了37 ℃时给体(MG)和受体(BSA)之间能量转移效率和结合距离分别为E=0.1635 和r=2.30 nm. 计算出的热力学参数表明, MG 和BSA之间的作用力主要是通过氢键和范德华力相互作用.     

Dawson结构聚金属氧酸盐有机-无机复合物[{Y(DMSO)5(H2O)3}{Y(DMSO)8}][P2W18O62]·2DMSO·2H2O的合成、性质及晶体结构

以α-H6P2W18O62·nH2O,Y2O3,DMSO(二甲亚砜)为原料合成了Dawson结构聚金属氧酸盐有机-无机复合物犤狖Y(DMSO)5(H2O)3狚狖Y(DMSO)8狚犦犤P2W18O62犦·2DMSO·2H2O(1),化合物晶体属于单斜晶系,P21/c空间群,Mr=5803.06,a=1.7614(4)nm,b=3.1527(6)nm,c=2.1523(4)nm,β=90.40(3)°,V=11.963(4)nm3,Dc=3.222g·cm-3,μ=18.566mm-1,Z=4,F(000)=10464。由17342个可观测衍射点犤I≥2σ(I)犦用于精修所有的结构参数,得一致性因子R=0.0745,wR=0.1438。结构解析表明,化合物中两个Y3+离子的配位环境均为八配位的畸变双冠三棱柱构型。CV行为研究表明,标题化合物中阴离子(pH=5.5)存在五步还原过程,得电子数依次为1,1,1,1,2。化合物的IR光谱和X-射线衍射结果表明,固态条件下配阳离子与杂多阴离子之间存在较强的相互作用。