采用RAFT聚合方法制备两性离子嵌段聚合物及其性能研究

发布时间：2020-04-27 10:23

【摘要】：可逆加成-断裂链转移聚合(RAFT)是一种反应条件温和,单体适用范围广的可控/“活性”自由基聚合,近年来在高分子合成领域备受关注。本文旨在利用RAFT聚合活性可控的特点,直接通过添加第二共聚单体的方法制备得到基于聚2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(PAMPS)的两性离子嵌段聚合物。初步研究两性离子嵌段聚合物溶液与两性离子无规共聚物溶液性质区别,以及两者在黏土上吸附行为的区别。论文由四部分组成,具体内容如下:1.制备大分子链转移剂Marco-AMPS。选用S-1-十二烷基-S'-(α,α'-二甲基-α"-乙酸)三硫代碳酸酯(DDMAT)作为链转移试剂与阴离子单体2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)通过RAFT聚合方法合成大分子链转移剂Macro-AMPS。考察时间、[DDMAT]0/[I]0、溶剂配比、溶质含量等反应因素对AMPS聚合的影响,发现实验条件为:[DDMAT]0和[I]0的比例为4～5,w(甲醇):w(水)=8:2,溶质含量在20wt%～25 wt%,pH≤7,温度65℃～75℃时,链转移剂DDMAT可以快速、可控地实现AMPS进行 RAFT 聚合,PDI 值1.3。2.制备两性离子嵌段聚合物PAMPS-b-PMAPTAC。以阳离子单体甲基丙烯酰丙基三甲基氯化铵(MAPTAC)为第二共聚单体,与Macro-AMPS进行RAFT聚合合成嵌段聚合物PAMPS-b-PMAPTAC。通过傅立叶变换红外光谱(FT-IR)、核磁共振氢谱(1H NMR)和凝胶渗透色谱(GPC)等方式对聚合物进行表征。证明PAMPS-b-PMAPTAC合成成功,PDI值1.4,可控性较强。3.两性离子嵌段聚合物PAMPS-b-PMAPTAC溶液与两性离子无规共聚物P(AMPS/MAPTAC)溶液进行性能对比。通过测试溶液的增比黏度,考察温度、NaCl和CaCl2对聚合物溶液的影响;环境扫描电子显微镜(SEM)测试微观形貌来验证现象;热重分析(TGA)分析聚合物的热稳定性。实验结果表明:(1)聚合物中阳离子链节分子量的提高,有利于提高PAMPS-b-PMAPTAC的抗温性能;(2)不断将NaCl添加入嵌段聚合物溶液中,增比黏度会出现先降、后小幅度回升、再下降的现象;(3)SEM测试表明,嵌段聚合物与无规共聚物在溶液中分子链主要以卷曲或折叠构象存在,有NaCl作用下,分子链伸展形成网状结构。4.研究嵌段聚合物在黏土上吸附行为。通过嵌段聚合物与无规共聚物和PAMPS对比分析,考察常温和高温情况下时间、温度、盐对聚合物在黏土上吸附行为,用元素分析测试确定吸附量,XRD、TGA验证聚合物在黏土上吸附的稳定性,原子力显微镜(AFM)研究聚合物吸附构象。实验结果表明:(1)聚合物在黏土上恒温吸附在12 h达到平衡;(2)分子量低,阳离子度高的嵌段聚合物能够更快地吸附在黏土上,但达到饱和吸附后吸附量会降低;(3)长时间的热滚,聚合物在黏土上吸附与解吸附作用趋于动态平衡。
【图文】：

图１－邋１邋ＲＡＦＴ聚合的机理１１５１逡逑（Ｉ）逦引发阶段：这部分与传统的自由基聚合相似，由引发剂分解成初级自由基，逡逑然后引发单体生成单体自由基Ｐｎ？

采用RAFT聚合方法制备两性离子嵌段聚合物及其性能研究

图２－３为本实验室合成的链转移剂ＤＤＭＡＴ的１Ｈ邋ＮＭＲ谱图，，测试溶剂ＣＤＣ１３
【学位授予单位】：西南石油大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：O631.5

【参考文献】