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[摘 要]利用200#溶剂油和无水乙醇混合溶剂将反相微乳液聚合的缔合结构聚合物沉淀出来,并通过FT-IR、NMR、DSC、TG和IE-C与不含疏水单体的PAM进行对比,均发现疏水基团引起的差异,经过综合对比,相互佐证,可以确定疏水单体与AM发生了共聚。
[关键词]结构表征;离子色谱;反相微乳液;缔合结构
中图分类号:TE357.12 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2018)37-0162-01
1 NMR分析
由于疏水单体在HAPAM中的含量很低,一般很难准确利用1H NMR的积分面积来确定HAPAM中疏水单体的含量。从图1可以看出,在HAPAM-1.00的1H NMR中都能找到相对应氢的化学位移:1.3 ppm处为长链烷烃(-CH2-)14的位移;0.8ppm为长链烷烃末端甲基的化学位移,通过将该处特征峰的积分面积与HAPAM主链积分面积比较,可以计算出疏水单体含量为0.97%;通过13C NMR可计算出AMPS的含量约为29%。
2 TG分析
从图2可以发现,90C均有一个吸热峰,这表示聚合物中的水分散失。对于PAM,在268C和324C分别有一个热降解峰,而HAPAM的热降解峰出现在294C与324C。由于C-C键的稳定性高于C-N键,所以引入疏水单体后,热降解温度略偏高。疏水单体均聚物不溶于水,共聚物溶解后未有不溶解物,说明没有疏水单体均聚物。
从图3和表1可以看出,APAM与HAPAM的热失重行为相似。在热重分析曲线中,两个聚合物均有三个热失重转折点,第一个转折点以前的热失重是聚合物中低分子化合物(例如,水)的失重,基本都在105C,Silva[5]与Jackson等[6]在其研究中也证实了这一点;对于PAM,在269C有一个热失重转折点,这可能是酰胺基中的亚胺反应以及微量酰胺基团的热分解,造成了PAM的热失重;在381C以后,大量的酰胺基团热分解和聚合物主链的分解;而对于HAPAM,这两个对应温度分别在292C和402C,这表明引入疏水单体以后,热失重的温度略微升高,聚合物的热稳定性增加,说明疏水单体与AM发生了共聚。
3 IE-C分析
在HAPAM中,溴是以离子状态结合,用离子色谱直接测量HAPAM溶液中Br-1时,由于聚合物在色谱柱中的吸附滞留等因素,致使每次测定的结果重现性不好,因此改为氧瓶燃烧法处理样品。处理后的样品为小分子,更易于色谱柱的分离。从表2可以看出,疏水单体与AM的摩尔比在聚合前后有一定差异,聚合后的摩尔比小于入料比。这可能是其中一部分疏水单体在进入油水界面,没有参与反应。
4 结论
HAPAM相对比于PAM,在FT-IR、NMR、DSC、TG和IE-C的比对结果都可以发现不同之处:红外光谱中的2850 cm-1有CH2中等γ振动吸收峰,可以说明分子结构中存在多个CH2;核磁共振光谱中根据氢谱和碳谱的峰面积比对,可以计算出疏水单体含量为0.97%,与实加值1%相符;热重结果显示,HAPAM的失重峰相应的向高温移动,疏水单体共聚成功,因为共聚改变了分子链刚性,从而耐温性增加;离子色譜直接捕捉到了反离子的存在。所以,通过数种综合表征手段,能够精确的表征复杂体系(反相微乳液)中的HAPAM的分子结构。
参考文献
[1]Barton, J. Free-radical polymerization in inverse microemulsions. Prog. Polym. Sci.,1996,21,399
[2]Can, L.M.; Chew, C. H.; Lye, I. Effect of water- soluble cosurfactants on microemulsion polymerization of styrene. Polymer, 1993, 34, 3860
[3]Kozakiewicz, J. J.; Lip, D. W. Cationic microemulsified polymers. EP374457,1990
[关键词]结构表征;离子色谱;反相微乳液;缔合结构
中图分类号:TE357.12 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2018)37-0162-01
1 NMR分析
由于疏水单体在HAPAM中的含量很低,一般很难准确利用1H NMR的积分面积来确定HAPAM中疏水单体的含量。从图1可以看出,在HAPAM-1.00的1H NMR中都能找到相对应氢的化学位移:1.3 ppm处为长链烷烃(-CH2-)14的位移;0.8ppm为长链烷烃末端甲基的化学位移,通过将该处特征峰的积分面积与HAPAM主链积分面积比较,可以计算出疏水单体含量为0.97%;通过13C NMR可计算出AMPS的含量约为29%。
2 TG分析
从图2可以发现,90C均有一个吸热峰,这表示聚合物中的水分散失。对于PAM,在268C和324C分别有一个热降解峰,而HAPAM的热降解峰出现在294C与324C。由于C-C键的稳定性高于C-N键,所以引入疏水单体后,热降解温度略偏高。疏水单体均聚物不溶于水,共聚物溶解后未有不溶解物,说明没有疏水单体均聚物。
从图3和表1可以看出,APAM与HAPAM的热失重行为相似。在热重分析曲线中,两个聚合物均有三个热失重转折点,第一个转折点以前的热失重是聚合物中低分子化合物(例如,水)的失重,基本都在105C,Silva[5]与Jackson等[6]在其研究中也证实了这一点;对于PAM,在269C有一个热失重转折点,这可能是酰胺基中的亚胺反应以及微量酰胺基团的热分解,造成了PAM的热失重;在381C以后,大量的酰胺基团热分解和聚合物主链的分解;而对于HAPAM,这两个对应温度分别在292C和402C,这表明引入疏水单体以后,热失重的温度略微升高,聚合物的热稳定性增加,说明疏水单体与AM发生了共聚。
3 IE-C分析
在HAPAM中,溴是以离子状态结合,用离子色谱直接测量HAPAM溶液中Br-1时,由于聚合物在色谱柱中的吸附滞留等因素,致使每次测定的结果重现性不好,因此改为氧瓶燃烧法处理样品。处理后的样品为小分子,更易于色谱柱的分离。从表2可以看出,疏水单体与AM的摩尔比在聚合前后有一定差异,聚合后的摩尔比小于入料比。这可能是其中一部分疏水单体在进入油水界面,没有参与反应。
4 结论
HAPAM相对比于PAM,在FT-IR、NMR、DSC、TG和IE-C的比对结果都可以发现不同之处:红外光谱中的2850 cm-1有CH2中等γ振动吸收峰,可以说明分子结构中存在多个CH2;核磁共振光谱中根据氢谱和碳谱的峰面积比对,可以计算出疏水单体含量为0.97%,与实加值1%相符;热重结果显示,HAPAM的失重峰相应的向高温移动,疏水单体共聚成功,因为共聚改变了分子链刚性,从而耐温性增加;离子色譜直接捕捉到了反离子的存在。所以,通过数种综合表征手段,能够精确的表征复杂体系(反相微乳液)中的HAPAM的分子结构。
参考文献
[1]Barton, J. Free-radical polymerization in inverse microemulsions. Prog. Polym. Sci.,1996,21,399
[2]Can, L.M.; Chew, C. H.; Lye, I. Effect of water- soluble cosurfactants on microemulsion polymerization of styrene. Polymer, 1993, 34, 3860
[3]Kozakiewicz, J. J.; Lip, D. W. Cationic microemulsified polymers. EP374457,1990