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本论文是以水分散型预交联聚丙烯酰胺分散体系的制备和性能研究课题为背景,着重设计和合成了分散聚合过程中的稳定剂,以及稳定剂对聚丙烯酰胺分散聚合的影响规律,同时研究了其他条件对聚丙烯酰胺分散聚合的影响规律。
本论文选用阴离子单体AMPS、IA和阳离子单体DMC,采用水溶液自由基共聚法合成了阴离子均聚物P-AMPSNa、阴离子共聚物P-(AMPS-co-IA)、两性离子共聚物P-(AMPS-co-DMC)稳定剂,并用红外光谱法证明合成了聚合产物。P-AMPSNa的最佳合成条件:单体浓度15%,以过硫酸钾为引发剂,用量为0.1%～0.2%,反应时间5h,反应温度45℃～50℃,pH7～8;考察了AMPS与IA的摩尔比对P-(AMPS-co-IA)特性粘数的影响以及AMPS与DMC的摩尔比对P-(AMPS-co-DMC)特性粘数的影响。
对所合成的稳定剂水溶液的粒径分布和Zeta电位进行了研究,结果表明:三种稳定剂的粒径依次减小,P-AMPSNa的粒径分布主要在2000nm～10000nm范围内、P-(AMPS-co-IA)粒径分布主要在500nm～4000nm范围内、P-(AMPS-co-DMC)粒径分布主要在400nm～1000nm范围区间内;同样,P-AMPSNa的Zeta电位最大,达到-60mV;P-(AMPS-co-IA)的Zeta电位居中,-44mV～53mV范围内;P-(AMPS-co-DMC),的Zeta电位最小,-34mV～44mV范围内;随着浓度增大,P-AMPSNa的粒径分布变化不大,Zeta电位逐渐减小。
选用丙烯酰胺(AM)、丙烯酸(AA)作为反应单体,以硫酸铵(AS)作为相分离剂,水溶性偶氮类引发剂VA-044作为引发剂,反应6h～8h,反应温度40℃～45℃,合适的通氮气时间条件下,能平稳可控的进行聚丙烯酰胺水分散聚合反应。
系统探讨了合成聚丙烯酰胺水相胶乳的最佳合成工艺:硫酸铵浓度17%～20%,单体浓度12%～13%,引发剂用量为0.039/0～0.05%,特性粘数为2.33dL·g-1～3.15dL·g-1范围内的P-AMPSNa,作为稳定剂,用量为单体质量分数的8%～10%效果最好,可以制备出稳定的、表观粘度低、高分子量的聚丙烯酰胺水相胶乳。显微镜和扫描电镜实验结果表明:聚丙烯酰胺水相胶乳中聚合物粒子基本上呈球形或椭球形,粒径范围在几十纳米到几微米之间。