盐水介质中丙烯酰胺与丙烯酸聚合物分散体的制备与表征

近年来，在盐水介质中通过水溶性单体分散聚合制备水溶性聚合物分散体已受到广泛关注。该方法以盐水为溶剂，通过加入少量水溶性聚合物作分散剂来制备速溶的聚合物水分散体。由于不使用有机溶剂和表面活性剂，克服了对环境的污染问题，该技术是一种环护和节能的绿色化学与化工技术。 本文首先通过浊度滴定法考察了聚丙烯酰胺、聚丙烯酸（钠）和不同聚电解质在盐水溶液中的相分离行为，以及聚电解质、小分子单体丙烯酰胺和丙烯酸（钠）对聚合物在盐水溶液中相分离行为的影响。结果表明：聚合物结构强烈影响聚合物在盐水溶液中的相分离行为，聚电解质能促进聚合物在盐水溶液中的相分离；单体对聚合物在盐水中的相分离具有较强的抑制作用。 通过在硫酸铵水溶液中丙烯酰胺和丙烯酸分散聚合的方法分别制备了高固含量、低粘度、稳定的聚丙烯酰胺、聚丙烯酸以及不同组成的丙烯酰胺与丙烯酸共聚物水分散体。采用不同的聚电解质如聚丙烯酸钠、聚2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸钠以及2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸钠与丙烯酸钠、甲基丙烯酸钠或丙烯酰胺的共聚物、聚丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵，聚甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵，聚二烯丙基二甲基氯化铵等作分散剂，系统研究了各种反应参数，如单体性质、组成、浓度，分散剂的结构、组成、分子量和浓度，介质浓度，引发剂类型、浓度，反应温度、搅拌状况等对合成分散体的影响，并对合成的分散体的粒子形态、粒径大小及其分布、稳定性、分散体粘度，单体转化率，形成聚合物的分子量及其分布等进行了系统的表征。采用FTIR和13C NMR对合成的聚合物结构进行了表征。 初步探讨了盐水介质中水溶性单体分散聚合的聚并分相成粒机理、稳定机理及增粘过程的实质。认为水分散体形成过程实际上是形成的聚合物逐渐相分离的过程，聚合过程中影响相分离和粒子稳定的反应因素都将影响最终粒子的大小、分布及粒子形貌。聚合过程中增粘的实质是没有相分离析出的聚合物溶解在介质中导致的。分散体的稳定主要靠粒子表面的稳定剂分子提供的空间位阻稳定作用和静电稳定作用而稳定的，同时粒子相的溶胀使粒子相与连续相的密度差较小，这也成为水分散体中粒子稳定的特殊性。