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聚合物/蒙脱土纳米复合材料通过向蒙脱土片层中引入大分子以增强聚合物的性能日益成为制备高性能聚合物复合材料新的研究热点。但大多数研究都集中在提高聚合物熔体的热学、光学和机械性能,用于提高水溶液的流变性却研究的很少。水溶性缔合聚合物/蒙脱土纳米复合材料的研究至今未见报道。本论文通过探讨缔合聚合物与蒙脱土颗粒的相互作用以期能为制备出水溶性缔合聚合物/蒙脱土纳米复合材料提供必要的理论依据,该复合材料有望通过蒙脱土无机相的增强作用使其在水溶液中具有更优异的流变性能,为在石油工程中的应用提供新型材料。 本文首先合成出了水溶性缔合聚合物(AP)和对比聚合物部分水解聚丙烯酰胺(HPAM),分别测定了其分子参数并对AP进行了IR表征。通过对蒙脱土工业品的提纯精制、钠基化改型并进行离心分级,经激光粒度仪测定得到了三种粒径尺寸的蒙脱土颗粒。在水溶液中与AP分散复合得到了缔合聚合物与蒙脱土的复合分散体系(AP-MMT)。实验发现:适量的蒙脱土颗粒存在下,MMT与AP形成复合物并使体系缔合程度明显加大,AP-MMT显示出比AP溶液更低的临界缔合浓度,不同粒径尺寸的MMT分散复合的AP溶液粘度随MMT粒径尺寸的减小而增大,说明MMT颗粒与AP作用形成复合物是通过MMT的分散剥离并与AP的氢键、静电以及物理交联作用实现的。SEM证实AP与MMT颗粒在微米尺度上形成复合物,XRD证明复合后MMT颗粒晶层间距增大。比较不同疏水基含量的AP与同种粒径尺寸的MMT复合分散体系发现疏水基团含量越高体系的增粘越明显,由此证明AP与MMT发生作用主要是通过疏水基团与蒙脱土层间的静电吸引形成复合物并促进缔合造成的,该作用的强度随温度升高而增强表现出体系遇温增稠,随无机盐的增大先增强后减弱,其中胜利复合盐的影响大于二价盐,二价盐大于一价盐,AP-MMT体系比AP具有更优良的剪切稀释性,粒径越小的MMT复合的分散体系的K值大而n值小,证明复合体系形成的结构是随剪切可逆的。 通过缔合聚合物在蒙脱土上的吸附进一步考察了二者之间的相互作用,发现AP的吸附等温线与HPAM明显不同,没有明显的吸附平台而是先增大到最大值然后下降,吸附最高点的形成是吸附作用与缔合作用共同作用的结果。吸附量随温度升高先下降后有缓慢上升的趋势,再次证明温度升高将增强缔合聚合物与蒙脱土复合物的缔合作用。无机盐的加入使AP在MMT上的吸附量先迅速增大后基本保持不变,pH的升高及MMT浓度的增大均不利于AP的吸附。最后考察分析了缔合聚合物与蒙脱土颗粒之间相互作用的模型与方式。