铜络合物催化体系下丙烯酰胺-丙烯酸控制聚合反应研究

利用反向原子转移自由基聚合,在均相水介质中,采用铜(Ⅱ)催化体系,水溶性引发剂引发丙烯酰胺-丙烯酸的可控聚合。以过硫酸钾(KPS)为引发剂,以氯化铜与乙二胺(en)形成的络合物为催化剂,在水相中进行丙烯酰胺(AM)、丙烯酸(AA)反向原子转移自由基聚合反应。控制原料配比、聚合温度、单体浓度、反应时间、催化剂与配体配比等条件,可使反应呈现一定的可控性。通过测定单体转化率、聚合物黏均相对分子质量与转化率的关系,对丙烯酰胺聚合反应可控性进行了讨论。实验较佳控制条件为:原料配比为n(AM/AA)∶n(CuCl2)∶n(en)∶n(KPS)=400∶1∶2∶0.27,温度为45℃,反应时间为8 h。     

Fe(Ⅲ)体系催化的丙烯酰胺反向原子转移自由基聚合

以Fe(Ⅲ)催化体系为催化剂,在20℃下,以水溶性过硫酸钾(KPS)为引发剂,分别以邻二氮菲(phen)与乙二胺四乙酸(EDTA)为配体,对丙烯酰胺(AM)水溶液中的可控聚合反应进行了研究。结果表明,以单一的邻二氮菲或乙二胺四乙酸作为配体,丙烯酰胺聚合的可控性较差;而以两者的混合物作为配体,反应单体转化率随时间增加缓慢,动力学曲线ln([M]0/[M])-t呈现了良好的线性关系,证实了反应符合反向原子转移自由基聚合过程。     

Fe(Ⅲ)体系催化的丙烯酰胺反向原子转移自由基聚合

以Fe(Ⅲ)催化体系为催化剂,在20℃下,以水溶性过硫酸钾(KPS)为引发剂,分别以邻二氮菲(phen)与乙二胺四乙酸(EDTA)为配体,对丙烯酰胺(AM)水溶液中的可控聚合反应进行了研究。结果表明,以单一的邻二氮菲或乙二胺四乙酸作为配体,丙烯酰胺聚合的可控性较差;而以两者的混合物作为配体,反应单体转化率随时间增加缓慢,动力学曲线ln([M]0/[M])-t呈现了良好的线性关系,证实了反应符合反向原子转移自由基聚合过程。     

镍络合物对丙烯酰胺可控聚合作用

以EDTA、EDTA/en为配体分别与镍盐形成络合物作为催化体系,水溶性KPS为引发剂,选择非离子性丙烯酰胺为单体,研究镍络合体系对丙烯酰胺的原子转移自由基聚合反应的影响。通过测定聚合过程单体转化率,聚合物相对分子质量及动力学曲线线性相关性结果表明,两种体系均具有可控性。但是单独使用EDTA为配体时聚合温度45℃,线性相关系数为0.940 78,EDTA/en混合为配体时聚合温度较低(30℃)且当KPS浓度为3.521mmol/L、络合物浓度为4.499mmol/L时可控性更好,线性相关系数达到0.991 68,且黏均相对分子质量达到千万级。     

反相悬浮法合成AA/AM/AMPS耐盐高吸水性树脂

为了提高高吸水性树脂的吸液性能,实验采用反相悬浮聚合法,向丙烯酸(AA)/丙烯酰胺(AM)二元体系中引入2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)作为第三种聚合单体合成高吸水性树脂.通过正交试验研究单体配比、丙烯酸中和度、交联剂用量和引发剂用量四个因素对产品性能的影响.红外光谱和扫描电镜测试结果显示产物为AA/AM/AMPS三元共聚物,粒子呈球形,球表面为褶皱状.最佳实验条件:单体摩尔配比(AA/AM/AMPS)为1.25∶1∶0.7,丙烯酸中和度为90%,交联剂用量(占单体总量)为0.08%,引发剂用量为0.7%.此条件下产品的吸蒸馏水率可达1 720 mL/g,吸盐水率达165 mL/g.     

丙烯酸-马来酸酐共聚物的合成及其螯合分散性能

以丙烯酸和马来酸酐为聚合单体,过硫酸铵为引发剂,采用水溶液自由基聚合反应合成丙烯酸-马来酸酐二元共聚物(PAA-MA)。研究了合成因素对共聚物螯合、分散性能的影响,优化了合成工艺条件;采用红外光谱分析表征了共聚物分子结构,并研究了共聚物对双氧水稳定性能。研究结果表明:共聚物合成工艺条件为n(MA)∶n(AA)=1∶2.5,引发剂用量为单体总量的7%,丙烯酸和引发剂滴加时间为90 min,聚合反应温度为80℃,反应时间为2 h时,所合成共聚物具有良好的螯合性能和分散性能。红外光谱法验证了产物为共聚结构。共聚物具有较好的双氧水稳定性能,能较好地抑制双氧水的分解,可以与水玻璃及稳定剂GJ101媲美。     

疏水缔合阳离子聚丙烯酰胺的合成与应用

采用水溶液自由基胶束聚合方式,使用氧化还原体系（K2S2O8-Na2S2O3）与热分解引发剂偶氮二异丁腈（AIBN）组成的复合引发体系引发聚合,得到有机高分子聚合物--丙烯酰胺-二甲基二烯丙基氯化铵-丙烯酸丁酯共聚物P(AM-DMDAAC-BA);探讨了合成条件对聚合物性质的影响,并对聚合物的相关性质及结构进行了表征.实验结果表明,使用复合引发体系可以提高反应的转化率和聚合物的分子量.制备P(AM-DMDAAC-BA)的最佳条件为：复合引发体系中各物质的质量配比为m(Na2S2O3)∶m(K2S2O8)∶m(AIBN)=1.0∶2.0∶1.0,反应单体的物质的量配比为n(AM)∶n(DMDAAC)∶n(BA)=68.6∶29.4∶2.0,引发剂、表面活性剂、尿素分别占单体总质量的0.15%、2.0%、2.5%.IR光谱图证明AM、DMDAAC、BA三种单体已参加聚合反应.聚合物的絮凝效果表明,P(AM-DMDAAC-BA)对含油污水具有显著的除油效果.     

APS/NaHSO_3引发双水相中淀粉接枝丙烯酰胺聚合反应

对以聚乙二醇为分散剂、(NH4)2S2O8(缩写APS)/NaHSO3引发体系引发的双水相中淀粉接枝丙烯酰胺聚合反应进行了研究,考察了引发剂浓度、引发剂配比、反应温度及预引发时间的影响。通过实验得到聚合反应的最佳条件:聚乙二醇20000质量分数为10%,n[(NH4)2S2O8]∶n(AM)=0.001 2∶1,n[(NH4)2S2O8]∶n(NaHSO3)=1∶2.0,温度为30℃,预引发时间为10 min,反应时间9 h。在此条件下得到的产品的单体转化率为95.39%,接枝率为113.03%,接枝效率为63.91%。     

改性羧甲基纤维素絮凝剂的制备及性能研究

以羧甲基纤维素(CMC)为主要原料、过硫酸铵为引发剂、N-N-亚甲基双丙烯酰胺(MBA)为交联剂,以丙烯酸(AA)、丙烯酰胺(AM)、二甲基二烯丙基氯化铵(DMDAAC)等单体为改性剂,在一定条件下进行接枝共聚,制备了改性CMC絮凝剂,分析了质量比、反应时间等因素对接枝共聚反应的影响,并将改性CMC絮凝剂用于去除浊度试验。结果表明:最优制备条件为CMC∶单体总量比为3.5∶10,单体配比AA∶AM∶DMDAAC为4∶3∶3,反应温度75℃,反应时间3 h,引发剂用量0.25%;当p H值为8.5,絮凝剂投加量20 mg/L,依次先180 r/min搅拌10 min、再30 r/min搅拌15 min、最后静置1 h混凝沉降条件下,絮凝效果最佳。     

光辅助引发制备两性离子型P(AM-DAC-AANa)共聚物

采用光辅助引发技术,通过水溶液聚合法制备丙烯酰胺(AM)、丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(DAC)和丙烯酸钠(AANa)的共聚物P(AM-DAC-AANa)。考察了m(DAC+AANa)∶m(AM)、引发温度、单体(AM+DAC+AA)质量分数、反应液pH值、硫脲质量分数、偶氮类引发剂质量分数等因素对聚合反应结果的影响,并与传统的引发剂引发聚合结果进行了对比。在m(DAC+AANa)∶m(AM)=15∶85,引发温度20℃,单体质量分数32%,pH值6,硫脲质量分数1.0%,偶氮类引发剂质量分数0.010 0%的条件下,得到了溶解时间66min,特性黏数为13.56dL·g-1的聚合物,并用FT-IR对其结构进行了表征。     

耐温型降滤失剂AMPS/AM/AA三元共聚物的合成

以2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)、丙烯酰胺(AM)和丙烯酸(AA)为单体,采用过硫酸铵和亚硫酸氢钠氧化还原体系,通过水溶液聚合法合成了耐温型降滤失剂。通过正交试验和条件试验确定了聚合反应的最佳条件:引发温度40℃,引发剂质量分数0.010%,pH=4.0,m(AMPS)∶m(AM)∶m(AA)=10∶26∶4,在此条件下得到产物特性黏数为7.52 dL.g-1。对其结构用红外光谱进行了表征,并在淡水基浆中对产品的降滤失性能进行了室内评价,结果表明产物具有良好的耐温和降滤失能力。     

双水相中过硫酸钾-尿素引发淀粉基絮凝剂的合成与应用

以过硫酸钾和尿素构成氧化还原体系,引发双水相体系中的淀粉接枝丙烯酰胺聚合反应.对接枝聚合反应的引发剂配比、分散体系的构成、反应温度、反应时间等因素进行了研究.确定最佳工艺条件为:聚乙二醇为分散剂,质量分数为6%;n(K2S2O8):n(AM)=1.1:1×104;n(K2S2O8):n[CO(NH2)2]=1:2.5;...     

水分散型阴离子聚丙烯酰胺的合成及其表征

在(NH4)2SO4水溶液中,以2-丙烯酰胺基-2-甲基-1-丙磺酸(AMPS)和丙烯酰胺(AM)为单体原料,聚2-丙烯酰胺基-2-甲基-1-丙磺酸钠(PSAMPS)为分散剂,采用水分散聚合技术合成了环境友好型水分散型阴离子聚丙烯酰胺P(AMPS/AM)。重点探讨了单体配比、反应温度和硫酸铵用量对水分散体系的影响,并利用透射电镜观察其颗粒形貌。结果表明,制备稳定水分散型P(AMPS/AM)的适宜条件分别是n(AMPS)∶n(AM)为15∶85,反应温度50℃,(NH4)2SO4质量分数20%~28%;透射电镜显示,沉淀聚合物为2.3~4.5μm的球形或椭球形颗粒。     

以淀粉为基材的两性天然高分子絮凝剂的合成

报道了两性天然高分子絮凝剂的合成方法 :以淀粉为基材、二甲基二烯丙基氯化铵(DMDAAC)、丙烯酰胺、甲基丙烯酸等为原料 ,利用反相乳液聚合技术 ,采用四元聚合的方法。论述了引发剂用量、乳化剂用量、油水体积比、单体浓度、单体配比、反应温度、反应时间等因素对反应产物的转化率、接枝率、接枝效率、阳离子化度、阴离子化度等方面的影响。利用正交实验确定了最佳实验条件 :(NH4) 2 S2 O8浓度 0 .330mmol/L ,NH2 CONH2 浓度 2 .5 0mmol/L ,单体质量分数30 % ,单体与淀粉质量比 1.5∶1,AM、DMDAAC、MAA质量比 70∶2 0∶10 ,乳化剂质量分数 8%、油水体积比 1.4∶1,引发时间 10min ,反应温度 4 5℃ ,反应时间 4h。     

提输卤管道用减阻剂的合成、表征及其性能

为了降低深层卤水提输过程的能耗,开展耐温耐盐的提输卤管道用减阻剂研究具有重要的现实意义。以丙烯酰胺(AM),2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)和丙烯酸(AA)为单体, 采用氧化还原引发剂体系水溶液聚合法合成耐温耐盐的提输卤管道用减阻聚合物P(AM/AMPS/AA)。以聚合物在常温卤水管道中的减阻率为考核指标,设计四因素三水平正交试验,确定最佳合成条件为:反应系统pH为1,反应温度为30 ℃,单体质量配比为m(AM)∶m(AMPS)∶m(AA)=15∶3∶2,引发剂加入质量为单体总质量的0.04%。根据在线红外分析结果确定最佳反应时间为3 h。利用FTIR和¹H NMR等手段对P(AM/AMPS/AA)的结构进行表征并用多角激光光散射仪测定其分子量。在自制的减阻率测试环道上对合成聚合物的减阻性能进行测试,合成聚合物表现出较好的耐温耐盐性能,减阻效果明显。如在模拟卤水质量浓度150 g/L、水温15 ℃、流量950 L/h、减阻剂用量为20 mg时,合成减阻聚合物的减阻率可以达到41.2%。与现有减阻剂相比,合成的P(AM/AMPS/AA)减阻聚合物减阻性能大幅度提高,具有较好的开发应用前景。     

SAMPS/NVP/AM/SAA四元共聚物的制备与表征

以 2 -丙烯酰胺基 - 2 -甲基丙磺酸钠 ( SAMPS)、N-乙烯基吡咯烷酮 ( NVP)、丙烯酰胺 ( AM)和丙烯酸钠 ( SAA)为单体原料 ,合成了 SAMPS/ NVP/ AM/ SAA四元共聚物。通过系列试验 ,得到了共聚物的制备条件 :反应温度 60℃ ,保温时间 4h,单体配比n( SAMPS)∶ n( NVP)∶ n( AM)∶n( SAA) =2∶ 1∶ 6∶ 1 ,单体质量分数 2 0 % ,引发剂质量分数 0 .1 0 %。四元共聚物的特征吸收峰较好地显示在相应的红外光谱图上。热重分析图谱表明 ,该四元共聚物具有较高的热稳定性。由元素分析结果可以推断 :AM单体的竟聚率大于 SAMPS单体     

磺酸基团对高吸水性聚合物耐盐性的影响

针对高吸水性聚合物(SAP)耐盐性较差的问题,采用水溶液聚合法以丙烯酸(AA)、丙烯酰胺(AM)和2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸(AMPS)为单体合成三元共聚的SAP,研究磺酸基团对聚合物耐盐性的影响.单体配比研究表明,引入AMPS前后,SAP在蒸馏水中30 min的吸液率分别为615 g/mL和695 g/mL; 在0.9%NaCl溶液中吸液率分别为50 g/mL和75 g/mL.研究出合成SAP的较佳条件AMPS∶AM∶AA的摩尔比为0.5∶4∶3; 反应温度为60 ℃; 引发剂的用量为0.125%; 交联剂的用量为0.02%.合成的SAP在蒸馏水中和0.9%NaCl溶液中达饱和时的吸液率分别为1 350 g/mL和125 g/mL.表明AMPS的引入有效地改善了高吸水性聚合物的耐盐性.     

淀粉基复合型高吸水材料的制备

以淀粉、丙烯酸、高岭土为主要原料,采用复合引发体系过硫酸铵-亚硫酸氢钠为引发剂、N,N′-亚甲基双丙烯酰胺(MBA)为交联剂制备了高吸水复合材料,主要考察了物料配比、引发剂用量及配比、反应温度等因素对产物吸液性能的影响。复合吸水材料制备的较佳工艺条件为:m(AA)∶m(starch)∶m(kaolin)=6∶1∶0.3,丙烯酸的中和度为75%,m(initiator)∶m(starch)=0.015,其中n[NaHSO3]∶n[(NH4)2S2O8]=3,m(MBA)∶m(AA)=0.001,温度85℃。在此条件下,合成的高吸水材料吸蒸馏水倍率为607g/g,吸生理盐水倍率为65g/g。     

新型颗粒调剖剂及交替调剖的研究与应用

为改善普通聚合物耐温抗盐性差、易高温水解等缺点,通过室内实验制备调剖颗粒聚合物;量取一定质量丙烯酰胺(AM)、丙烯酸(AA)、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸(AMPS)以及其他助剂,其中n(AM)/n(AA)/n(AMPS)=9∶4∶1,其他助剂适量,通过氧化还原引发聚合体系反应制得调剖颗粒凝胶。现场应用表明,该调剖颗粒凝胶有较强的耐温抗盐性能,测得45 ℃下、矿化度为3700mg/L的地层水配置2000mg/L该产物黏度为700mPa·s。利用该颗粒调剖聚合物与常规聚合物交替注入进行调剖分析得出:较相同浓度常规聚合物,该颗粒凝胶可起到良好的封堵作用,并能充分发挥常规聚合物的驱油效率。