新一族疏水缔合聚丙烯酰胺NaAMC 14SAM与Gemini表面活性剂之间的相互作用
新一族疏水缔合聚丙烯酰胺NaAMC 14S/AM 与Gemini 表面活性剂之间的相互作用
江立鼎
高保娇*
李
刚
(中北大学化学工程系,太原
030051)
摘要:
在水溶液中进行了表面活性单体丙烯酰胺基十四烷基磺酸钠(NaAMC 14S)与丙烯酰胺(AM)的均相共聚
合,制备了具有微嵌段结构的疏水缔合聚丙烯酰胺NaAMC 14S/AM,合成了阳离子型Gemini 表面活性剂二溴化?N,N ′?二(二甲基十二烷基)己二铵(C 12C 6C 12Br 2),采用表观粘度法和荧光探针法研究了共聚物NaAMC 14S/AM 与Gemini 表面活性剂C 12C 6C 12Br 2的相互作用.研究结果表明,疏水缔合聚丙烯酰胺NaAMC 14S/AM 与Gemini 表面活性剂C 12C 6C 12Br 2之间存在着很强的相互作用,既存在静电相互作用,又存在强烈的疏水相互作用,表现在以下几方面:C 12C 6C 12Br 2的加入,使共聚物NaAMC 14S/AM 在浓度小于其临界缔合浓度(cac)时即发生分子间的缔合;C 12C 6C 12Br 2在低于其临界胶束浓度时,就与共聚物NaAMC 14S/AM 形成混合胶束;当共聚物的浓度为0.30%(w )时,随着C 12C 6C 12Br 2加入量的增多,共聚物水溶液的粘度会发生大幅度的增加,在最大值处粘度竟提高了3个数量级.研究还发现,共聚物NaAMC 14S/AM 与C 12C 6C 12Br 2之间的相互作用还与共聚物分子链中的疏水微嵌段含量有关,疏水微嵌段含量越多,NaAMC 14S/AM 与C 12C 6C 12Br 2之间的相互作用越强,溶液粘度增加的程度越大.关键词:表面活性单体;疏水缔合聚丙烯酰胺;Gemini 表面活性剂;疏水相互作用;混合胶束中图分类号:
O647
Interaction between Cationic Gemini Surfactant with Hydrophobically
Associatied Polyacrylamide of a New Family
JIANG Li ?Ding GAO Bao ?Jiao *LI Gang
(Department of Chemical Engineering,North University of China,Taiyuan
030051,P.R.China )
Abstract:Hydrophobically modified polyacrylamide with hydrophobic microblocks was prepared by homo ?copolymerization of sodium 2?acrylamido ?tetradecane sulfonate (NaAMC 14S)and acrylamide (AM)in water,and cationic Gemini surfactant hexylene ?1,6?bis (dodeccyldimethylammonium bromide)(C 12C 6C 12Br 2)was synthesized.Apparent viscosity measurement and fluorescence probe methods were used to study the interaction between copolymer NaAMC 14S/AM and Gemini surfactant C 12C 6C 12Br 2.The experiment results showed that the interaction was strong and exhibited in several aspects as follows:addition of C 12C 6C 12Br 2enabled the copolymer NaAMC 14S/AM to produce intermolecular association below its critical association concentration in the absence of C 12C 6C 12Br 2;the mixed micells of NaAMC 14S/AM and C 12C 6C 12Br 2formed below the critical micellar concentration of C 12C 6C 12Br 2;for the aqueous solution of 0.30%(w )copolymer NaAMC 14S/AM,the apparent viscosity increased dramatically with the increase of C 12C 6C 12Br 2concentration,and the maximum value of the viscosity was enhanced three orders of magnitude higher than the initial value without C 12C 6C 12Br 2.It was found that the interaction between copolymer NaAMC 14S/AM and C 12C 6C 12Br 2was dependent on the microstructure of copolymer NaAMC 14S/AM,and the greater the content of hydrophobic microblocks,the stronger the interaction and the greater the enhanced magnitude of viscosity.Key Words:Surface ?active monomer;Hydrophobically polyacrylamide;
Gemini surfactant;
Hydrophobic
interaction;Mixed micell
Received:August 31,2006;Revised:October 20,2006.
*
Corresponding author.Email:gaobaojiao@https://www.360docs.net/doc/761203751.html,;Tel:+86351?3921414.山西省自然科学基金(20040402JJ)资助项目
鬁Editorial office of Acta Physico ?Chimica Sinica
物理化学学报(Wuli Huaxue Xuebao )
March Acta Phys.鄄Chim.Sin .,2007,23(3)：337-342
[Article]
https://www.360docs.net/doc/761203751.html,
337
Acta Phys.鄄Chim.Sin.,2007Vol.23
疏水缔合聚丙烯酰胺(HAPAM)由于其独特的
流变性能,在众多科学研究与工业领域中具有广泛
的应用,如三次采油、可控药物释放及水基涂料等方
面[1,2].目前,制备HAPAM大多采用胶束共聚合的方法,这是一种微杂相聚合体系[3],共聚合体系中小分子表面活性剂的加入带来诸多的负面影响[4,5],本课题组在前期的研究中,采用表面活性单体与丙烯
酰胺(AM)水溶液均相共聚合的方法合成了疏水缔
合聚丙烯酰胺,并研究了共聚合机理、共聚物水溶液
的流变性能及微结构与流变性能的关系.在浓度高
于表面活性单体的临界胶束浓度时,表面活性单体
与AM遵循微嵌段共聚合的机理[6-8],而且疏水微嵌段的长度相当于聚合前胶束的聚集数,因此,与胶束
共聚合制得的HAPAM相比(其疏水微嵌段的长度
取决于聚合前胶束中增溶的疏水单体的分子数目N H,N H的数值较小),该HAPAM分子链上分布的疏
水微嵌段长度更长,因此在水溶液中,大分子链之间
具有更强的疏水缔合作用[9,10],因此可称为新一族疏水缔合聚丙烯酰胺.但到目前为止,关于该新一族HAPAM的疏水缔合性能还未引起关注.
近年来,人们对疏水缔合聚丙烯酰胺与表面活
性剂的相互作用进行了一些研究[11-14],发现它们之间具有相互作用,可形成混合胶束,并能在很大程度上改变聚合物水溶液的流变性能,HAPAM与表面活性剂之间的相互作用主要决定于HAPAM的疏水性与表面活性剂的结构.Gemini(或称二聚型)表面活性剂是一类新型的表面活性剂,与相应的单链表面活性剂相比,Gemini表面活性剂特殊的结构使得碳氢链之间具有更强的相互作用,因而具有更高的表面活性[15,16].目前关于普通HAPAM与Gemini 表面活性剂之间相互作用的研究还甚少[17],而关于新一族HAPAM与Gemini表面活性剂之间相互作用的研究则未见报道.本文重点研究新一族疏水缔合聚丙烯酰胺NaAMC14S/AM与Gemini表面活性剂之间的相互作用,研究发现,共聚物NaAMC14S/ AM与Gemini表面活性剂之间除存在静电相互作用外,还存在非同寻常的疏水相互作用,加入Gemini 表面活性剂后,共聚物水溶液的粘度竟然提高了3个数量级,表现出了奇特的流变性能.通过分析NaAMC14S/AM与Gemini表面活性剂混合体系中二者聚集形态变化过程,对此宏观物理化学行为进行了较为深入的研究.1实验部分
1.1试剂与仪器
具有疏水微嵌段结构的共聚物NaAMC14S/AM 按文献[9]制备；Gemini表面活性剂C12C6C12Br2参照文献[15]的方法制备,用乙醇/乙酸乙酯重结晶多次进行纯化；芘(pyrene,Aldrich产品)；十二烷基三甲基溴化铵(DTAB),分析纯,北京化学试剂公司;实验用水均为二次蒸馏水；其它试剂均为市售分析纯试剂.
HITACHI F?2500荧光光度计,美国Brookfield LV DV?Π+型粘度计,上海博迅实业有限公司医疗器械厂的THZ?92气浴恒温振荡仪.
1.2共聚物水溶液表观粘度的测定
准确称取一定量的共聚物,先在蒸馏水中溶胀1-3天后,放在恒温振荡仪上振荡7-12天使之完全溶解；稀释配制浓度系列变化的共聚物水溶液,在水溶液中加入Gemini表面活性剂C12C6C12Br2,形成混合液,在恒温(25.0±0.1)℃下,使用Brookfield LV DV?Π+型旋转粘度计,在低转速(1.3s-1)条件下测定混合液的表观粘度.
1.3共聚物水溶液中芘荧光光谱的测定
准确称取一定量的芘,溶解于乙醇后转移到50 mL容量瓶中,并用乙醇稀释至刻度,配制成2×10-4 mol·L-1的芘的乙醇溶液；用微量进样器移取该溶液100μL至若干容量瓶中,通氮气将乙醇吹干；分别移取一定量的不同组成的C12C6C12Br2/共聚物混合液,用蒸馏水稀释至刻度,配制含有探针芘的浓度系列变化的C12C6C12Br2/共聚物混合液,这些混合液中芘的浓度均为1×10-6mol·L-1.将所配制的混合液置于恒温振荡仪上恒温振荡数天,使芘均匀分散于其中,再放置48h,常温下测定探针芘的荧光发射光谱,激发波长为335nm,狭缝为2.5nm,扫描范围350-450nm.
2结果与讨论
2.1共聚物NaAMC14S/AM的化学结构与组成
在NaAMC14S的浓度高于其临界胶束浓度的条件下,在水溶液中与AM均相共聚合,制备了具有疏水微嵌段结构的共聚物NaAMC14S/AM,并通过改变单体投料比,制得了疏水微嵌段含量不同但分子量基本相同(特性粘数(浊)基本相同)的共聚物,共聚物的化学组成与结构见表1与Scheme1,而共聚物的链结构可用Scheme2表示之.
338
No.3
江立鼎等：新一族疏水缔合聚丙烯酰胺NaAMC 14S/AM 与Gemini 表面活性剂之间的相互作用2.2共聚物NaAMC 14S/AM 与C 12C 6C 12Br 2的相
互作用
在共聚物NaAMC 14S/AM 水溶液中加入1mmol ·L -1的Gemini 表面活性剂C 12C 6C 12Br 2,图1(a)为水溶液的表观粘度随共聚物浓度的变化曲线,而图1(b)为不加C 12C 6C 12Br 2时,水溶液的表观粘度随共聚物浓度的变化曲线.
从图1(b)看到,在共聚物溶液中未加Gemini 表面活性剂C 12C 6C 12Br 2时,共聚物由分子内缔合向分子间缔合转变的临界缔合浓度(critical association concentration,cac)在0.2%(w )附近[9],但在加入C 12C 6C 12Br 2的体系中(图1(a)),共聚物的cac 减小至0.05%(w ).这是由于Gemini 表面活性剂C 12C 6C 12Br 2与共聚物NaAMC 14S/AM 的疏水缔合性发生了协同作用,共聚物NaAMC 14S/AM 分子链中的疏水侧链与C 12C 6C 12Br 2分子中的碳氢链形成了混合胶束,混合胶束对NaAMC 14S/AM 分子链之间的相互作用发挥了桥连作用,或起到了交联剂作用[18,19],使NaAMC 14S/AM 大分子链在较低的浓度时即可发生分子间的缔合作用,从而使体系表观粘度开始剧增,导致了cac 的提前.从图1(a)还清楚地看到共聚物NaAMC 14S/
AM 与Gemini 表面活性剂C 12C 6C 12Br 2之间强烈的相互作用,越过cac 后,随着共聚物浓度的增大,体系的表观粘度急剧增大,对于共聚物CP ?2.3,当浓度只有0.30%时,表观粘度增至1.86×104,是不加C 12C 6C 12Br 2的聚合物溶液粘度的200倍.NaAMC 14S/AM 与C 12C 6C 12Br 2强烈的相互作用,在水溶液中形成了庞大的物理交联网络,聚集体的流体力学体积很大,导致了很高的表观粘度.
2.3NaAMC 14S/AM 与C 12C 6C 12Br 2的相互作用
机制
使共聚物的浓度保持高于其临界缔合浓度(0.30%,w ),在水溶液中加入不同浓度的Gemini 表面活性剂C 12C 6C 12Br 2,混合体系的表观粘度随表面活性剂浓度(c S )的变化规律示于图2(a).为了进行比较,在共聚物溶液中加入单链阳离子表面活性剂十二烷基三甲基溴化铵(DTAB),采用同样的混合方式,
Scheme 2Schematic illustration of copolymer chains
with microblock structure
Scheme 1Chemical structure of copolymer of
NaAMC 14S and
AM
图1水溶液的表观粘度随共聚物浓度的变化曲线
Fig.1Apparent viscosity of copolymer aqueous solution as a function of copolymer concentration
(a)with the presence of C 12C 6C 12Br 2(1mmol ·L -1),(b)without C 12C 6C 12Br 2
w (%)w (%)
w :mass fraction of initiator K 2S 2O 8in the total feed ；
η:intrinsic viscosity
Copolymer Feed ratio of w (%)η/(mL ·g -1)NaAMC 14S (%)
PAM 0.00.07889.6CP ?1.8 1.80.07873.7CP ?2.0 2.20.07880.6CP ?2.3
2.5
0.07
860.6
表1共聚物的化学组成
Table 1Copolymers with different chemical compositions
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Acta Phys.鄄Chim.Sin.,2007
Vol.23
测定了混合体系的表观粘度,测定结果示于图2(b).
从图2(a)可以看到在C 12C 6C 12Br 2浓度较大的变化范围内共聚物NaAMC 14S/AM 与Gemini 表面活性剂C 12C 6C 12Br 2之间相互作用的变化过程.在低于C 12C 6C 12Br 2临界胶束浓度时,随着C 12C 6C 12Br 2浓度的增大,混合液的粘度逐渐变大,达到最大值,然后继续增加浓度时,尤其是在越过C 12C 6C 12Br 2的cmc 后,混合液的粘度又逐渐变小.图2(a)所示的体系中,共聚物NaAMC 14S/AM 的浓度为0.30%(w ),在cac 以上,因此在未加表面活性剂时,大分子链间的缔合已存在.加入Gemini 表面活性剂C 12C 6C 12Br 2后,一方面NaAMC 14S/AM 的磺酸根负离子与C 12C 6C 12Br 2的季铵正离子存在强的静电相互吸引作用,另一方面C 12C 6C 12Br 2的碳氢链之间又具有较强的缔合作用,因此,在共聚物NaAMC 14S/AM 疏水侧链的诱导作用及两种物质正负离子静电吸引作用的协同下,使得C 12C 6C 12Br 2在其浓度远离cmc 时,也会成核发生聚集[19],形成胶束,此胶束以表面活性剂为主,也含有共聚物的疏水侧链,因此称为混合胶束,而混合胶束的形成,又大大加强了共聚物大分子链之间的相互作用,不但使体系的粘度增加,甚至在疏水相互作用与正负离子静电相互作用的协同下形成凝胶,产生相分离[20,21],图2(a)中虚线部分即为产生相分离的浓度范围.再继续加入C 12C 6C 12Br 2时,Gemini 阳离子表面活性剂已将NaAMC 14S/AM 的负电荷完全中和,静电吸引作用不复存在,但随着C 12C 6C 12Br 2浓度的继续增大,共聚物NaAMC 14S/AM 与C 12C 6C 12Br 2之间的疏水相互作用不断被加强,大分子链之间的疏水相互作用则逐渐被削弱[21],最后导致体系又变为均相体系,当C 12C 6C 12Br 2的浓度增
至1mmol ·L -1时,体系的粘度达最高值1.5伊104mPa ·s,比初始80mPa ·s 的数值(不加表面活性剂时的数值)提升了3个数量级,这样大的增幅在文献报道中实属罕见,充分显示了共聚物NaAMC 14S/AM 与Gemini 表面活性剂C 12C 6C 12Br 2之间具有强烈的疏水相互作用.越过最高值,进一步增大C 12C 6C 12Br 2的浓度,尤其是超过cmc 后,体系中会形成更多的C 12C 6C 12Br 2自由胶束[18],结果使混合胶束中的共聚物大分子链上的某一簇疏水侧链单独地增溶于一个表面活性剂胶束中,使交联的聚合物网络受到破坏与解体,体系的粘度下降,因此,此时表面活性剂的自由胶束对共聚物分子链之间的相互作用产生了屏蔽作用(masking or screening)[17,21].NaAMC 14S/AM 与C 12C 6C 12Br 2混合体系中聚集体形态的变化可用Scheme 3表示.
从图2(b)中看到,单链表面活性剂DTAB 与共聚物NaAMC 14S/AM 之间也有相互作用(粘度出现最大值即为相互作用的特征[19]),但与Gemini 表面活性剂C 12C 6C 12Br 2相比,相互作用要弱得多,表现在两个方面：形成混合胶束的浓度在DTAB 的cmc 之
图2混合体系的表观粘度随表面活性剂C 12C 6C 12Br 2(a)及DTAB (b)浓度的变化规律
Fig.2Apparent viscosity of copolymer aqueous solution as a function of C 12C 6C 12Br 2(a)or DTAB (b)concentration
concentration of copolymer:w
=0.30%
Scheme 3Schematic diagram for the interaction
process of NaAMC 14S/AM and C 12C 6C 12Br
2
340
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江立鼎等：新一族疏水缔合聚丙烯酰胺NaAMC 14S/AM 与Gemini 表面活性剂之间的相互作用
后；体系最大的粘度值为2000mPa ·s,与初始的数值相比,仅增加了2个数量级.DTAB 与C 12C 6C 12Br 2之所以产生如此大的差别,根本的原因在于Gemini 表面活性剂C 12C 6C 12Br 2的碳氢链具有强的疏水缔合性.尽管DTAB 与共聚物NaAMC 14S/AM 之间的相互作用不及C 12C 6C 12Br 2,但DTAB 与共聚物NaAMC 14S/AM 之间的相互作用远比DTAB 与一般的疏水缔合聚丙烯酰胺之间的相互作用强[21,22],这一实验事实从另一角度说明了新一族疏水缔合聚丙烯酰胺NaAMC 14S/AM 具有更强的疏水缔合性.
总之,新一族疏水缔合聚丙烯酰胺NaAMC 14S/AM 与Gemini 表面活性剂C 12C 6C 12Br 2之间强烈的
相互作用,主要体现在两个方面：
混合胶束出现在低于C 12C 6C 12Br 2的cmc 浓度范围,这是区别疏水缔合聚合物与表面活性剂之间相互作用强弱的主要标志(若混合胶束出现在低于表面活性剂cmc 的浓度范围,则说明两者之间具有强的作用力)[21]；混合体系最大粘度值有3个数量级的增加也是重要的体现.强烈的相互作用来自于它们特殊的化学结构,NaAMC 14S/AM 大分子链上长的疏水微嵌段使之具有强的疏水缔合性,C 12C 6C 12Br 2分子中联接基团(spacer)使两个单体分子紧密地连接导致碳氢链具有很强的疏水缔合性,再辅之以相互之间的静电相互作用,使两种强疏水缔合性物种混合接触时,产生了强烈的相互作用.
2.4共聚物NaAMC 14S/AM 微结构的影响
对三种疏水微嵌段含量不同的共聚物与Gemini 表面活性剂C 12C 6C 12Br 2之间的相互作用进行了考察,图3为三种混合体系表观粘度测定的结果.图中
显示三种混合体系表观粘度的最大值不同,共聚物NaAMC 14S/AM 分子链中的疏水微嵌段含量越多,疏水缔合作用越强,与C 12C 6C 12Br 2之间的相互作用就越大,混合体系粘度的最大值也就越大.显然,共聚物NaAMC 14S/AM 的微结构影响它与表面活性剂的相互作用.
测定了探针芘在三种均相混合体系中的荧光发射光谱,图4为比值I 1/I 3随C 12C 6C 12Br 2浓度的变化曲线.芘探针荧光光谱的I 峰与III 峰强度之比值I 1/
I 3通常被称作为“极性标尺”,芘探针所处微环境的极性越小,比值I 1/I 3越小.从图4同样可以看到NaAMC 14S/AM 的微结构对它与C 12C 6C 12Br 2相互作用的影响.疏水微嵌段含量越多的共聚物,由于疏水缔合作用强,与C 12C 6C 12Br 2的相互作用强,混合胶束中疏水链的密度越大,胶束内的极性越弱,故I 1/I 3的数值就越小.
从图4中I 1/I 3随C 12C 6C 12Br 2浓度的变化,还能进一步分析NaAMC 14S/AM 与C 12C 6C 12Br 2聚集形态的变化过程.对于纯C 12C 6C 12Br 2水溶液,其I 1/I 3随浓度的变化曲线呈现常规表面活性剂的S 形状,在cmc 处I 1/I 3突然减小,这是形成胶束的信号.对于浓度为3%(w )的NaAMC 14S/AM 水溶液,在加入C 12C 6C 12Br 2之前,由于已产生分子间的缔合形成聚集体,故比值I 1/I 3很低；随着表面活性剂浓度c S 的增大,体系产生相分离,当聚合物再次发生溶解后,比值I 1/I 3增大,在cmc 附近又几乎保持恒定,然后又增大并趋于C 12C 6C 12Br 2的曲线.在不同c S 区间比值I 1/I 3的走势如同表观粘度一样,显示出了NaAMC 14S/AM 与C 12C 6C 12Br 2相互作用的变化.在
图4I 1/I 3随C 12C 6C 12Br 2浓度的变化曲线Fig.4Value I 1/I 3as a function of C 12C 6C 12Br 2for aqueous solutions of three different copolymers
concentration of copolymer:w =0.30%
图3三种混合体系的表观粘度与C 12C 6C 12Br 2浓度的关系
Fig.3Apparent viscosity of copolymer solution as a
function of C 12C 6C 12Br 2concentration for three
different copolymers
concentration of copolymer:w
=0.30%
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Acta Phys.?Chim.Sin.,2007Vol.23
NaAMC14S/AM水溶液中加入C12C6C12Br2形成混合
胶束后,可能由于混合胶束内的微极性与原共聚物NaAMC14S/AM聚集体的微极性有一定的差别[17],故
比值I1/I3有所增大；在cmc附近,NaAMC14S/AM与C12C6C12Br2相互作用最强,形成庞大的交联网络,网
络内的微极性几乎不变,故比值I1/I3保持恒定；当c S 进一步增大时,由于混合体系中的C12C6C12Br2逐渐形成自由胶束,故比值I1/I3逐渐接近于纯C12C6C12Br2水溶液的曲线.
3结论
由表面活性单体丙烯酰胺基十四烷基磺酸钠与丙烯酰胺的均相共聚合制备的共聚物NaAMC14S/ AM,分子链上分布的疏水微嵌段比较长,疏水缔合性强,且含有磺酸根负离子；Gemini表面活性剂C12C6C12Br2分子中联接基团使两个单体分子连接紧密,导致碳氢链具有强的疏水缔合性,且带有阳离子头基；两种强疏水缔合性的物种在水溶液中都有强烈的减少与水接触的倾向,因此彼此之间产生了强烈的疏水相互作用,且协同有静电相互作用.它们之间的疏水相互作用依赖于聚合物分子链的微结构(疏水微嵌段的含量、长度、疏水侧链的长度等)与Gemini表面活性剂的结构(联接基团的长度、碳氢链的长度等),需要进一步地深入研究. References
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絮凝剂生产厂家分享PAM制备方法
絮凝剂生产厂家分享PAM制备方法 絮凝剂生产厂家分享PAM制备方法 工业上，AM及其衍生物的单体都是通过自由基聚合反应制备均聚物或共聚物，而AM的自由基聚合又可采用溶液聚合法、反相乳液聚合法、悬浮聚合法和固态聚合法、以获得各种类型的产品。对产品的共同要求是分子量可控、易溶水及残余单体少，使产品质量均一、稳定、便于使用和降低生产成本是当今絮凝剂PAM生产技术发展的方向。絮凝剂,水溶剂,水处理药剂 (1)均相水溶液聚合法 菌相水溶液聚合是絮凝剂PAM生产历史最久的方法，它采用水溶性无机过氧化物类及氧化—还原引发体系或水溶性偶氮类引发剂，不必回收溶剂，产品可直接使用。由于以水为溶剂，体系杂质少，且单体向水溶剂的链转移常数极小，因此，该法具有产品纯度好、分子量高的特点。 (2)分散相聚合法 用分散相聚合法制备絮凝剂PAM常用的方法为反相乳液聚合法、反相微乳液聚合法、悬浮聚合法、沉淀聚合法4种。 ①反相乳液聚合法是将单体的水溶液借助油包水型(W/O)乳化剂分散在油的连续介质中，引发聚合后，所得产品是被水溶胀者的亚微观聚合物粒子(100nm~1000nm)在油中的胶体分散体，即W/O型胶乳。 ②反相微乳液聚合法近年来，在反相乳液聚合理论与技术的基础上又出现了反相微乳液聚合法，目前已有AM及AM与其他单体共聚的反相微乳液聚合报道。所谓微乳液通常是指一种各向同性，清亮透明，粒径在8nm~80nm的热力学稳定的胶体分散体系，通过各种方法制造的水溶性聚合物微胶乳，具有粒子均一、稳定性好等特点。 ③悬浮聚合法AM水溶液在分散稳定剂存在下，可分散在惰性有机介质中进行悬浮聚合，产品粒径一般在1.0um~500um。而产品粒径在0.1nm~1.0nm时，则称为柱状聚合。在悬浮聚合中，AM水溶液在S pan-60，无机氨化物、脂肪酸钠或醋酸纤维素等分散稳定剂存在下，在汽油、二甲苯、四氯乙烯中形成稳定的悬浮液，引发后聚合。絮凝剂,水溶剂,水处理药剂 ④沉淀聚合法这种AM聚合是在有机溶剂或水和有机混合溶液中进行。这些介质对单体是溶剂，对聚合物PAM是非溶剂。因此，聚合开始时反应混合物是均相的，而在聚合反应过程中，絮凝剂PAM一旦生成就沉淀析出，使反应体系出现两相。因此聚合是在非均相体系中进行，称为沉淀聚合。 (3)固态聚合法 AM的固态聚合，一般情况下应用不十分广泛。AM可用辐射法引发进行固态聚合反应。AM晶体在0 ~60℃用γ射线连续照射，然后移去辐射源，可使之在较高的温度下进行聚合;在紫外线下也可聚合。聚合反应发生在晶体表面，因而其厚度便成为控制因素，聚合速率较γ射线照射要低，所以聚合物是高度支化的，且分子量低。另外，在温度上升时，聚合物可能出现转变，而且此种方法本身又十分不易散热，所以此法至今未工业化，仅停留在实验室研究阶段。絮凝剂,水溶剂,水处理药剂
疏水缔合聚合物的制备
1.1 疏水缔合水溶性聚合物 疏水缔合水溶性聚合物是最近十多年来用于水流体流变性能控制的一种新材料。在水溶性聚合物(通常是聚丙烯酰胺)分子中引入少量的疏水基团就能得到水溶性疏水缔合聚合物。疏水缔合作用是指有机分子溶于水后，水分子要保持其原有的结构而排斥有机分子的倾向，而有机分子倾向于相互聚集以减少与水的接触[1]。在水溶液中，聚合物分子链上的疏水基团之间由于疏水作用而发生簇集，使大分子链产生分子内和分子间缔合，增大了流体力学体积而具有良好的增粘性。在盐溶液中，由于溶液极性增加，使疏水缔合作用增强，表现出明显的抗盐性能。这种聚合物分子量不高，故当受到剪切作用时，其分子链不易剪断，表现出优良的抗剪切性能[2]。 疏水缔合聚合物在水溶液中同时存在分子内和分子间的缔合效应。在蒸馏水中可能是由于受到分子链上的电荷排斥作用，主要靠分子链上的电荷排斥效应使聚合物分子更为舒展，而分子内和分子间的缔合均较少，基本上看不到疏水缔合效果。 溶液矿化度很低时，分子链上的电荷排斥效应占优势，溶液矿化度越高，分子链上的电荷排斥效应越小，疏水缔合聚合物在溶液中分子越卷曲，溶液粘度逐渐降低；当溶液矿化度升高到缔合临界矿化度后，分子内和分子间的缔合效应占优势。分子间的缔合使聚合物产生超分子结构，宏观上表现出“相对分子质量增大”的现象，聚合物溶液粘度增大，而分子内的缔合使聚合物分子大大卷曲，溶液粘度大大下降。在较低矿化度范围内，分子链上的电荷排斥效应还存在，这时发生分子内缔合的概率小于分子间缔合，随着溶液矿化度的增大，分子间缔合效应大于分子内缔合效应，所以粘度升高。在高矿化度范围时，分子链上的电荷排斥效应基本上不存在，这时发生分子内缔合的概率大于分子间缔合，随着溶液矿化度的增大，分子内缔合效应大于分子间缔合效应，因而粘度下降。高价离子降低分子链上电荷排斥的能力更强，疏水缔合聚合物在氯化钙溶液中的增稠曲线相当于在氯化钠溶液中的增稠曲线被压缩和前移。 在较低矿化度和温度范围内，当聚合物浓度大于临界缔合浓度时，发生分子内缔合的概率小于分子间缔合，随着溶液浓度的增大，疏水缔合效果明显，溶液粘度迅速升高；在高矿化度范围时，发生分子内缔合的概率大于分子间缔合，随着溶液浓度的增大，溶液粘度不出现迅速升高的现象。也就是说，矿化度和温度越高，疏水缔合增稠效果越差[3]。 1.2 合成方法 疏水缔合水溶性聚合物由亲水部分和疏水部分组成。亲水部分使聚合物能够
疏水缔合聚合物与三次采油
1.1.1 三次采油概述 石油是重要的能源和化工原料，其作为不可再生的资源越来越宝贵。开发可大幅度提高石油采收率的化学剂，发展三次采油技术是当前迫切的任务[1-2]。 三次采油(简称EOR)，是在注水保持油层压力基础上，又依靠注入大量新的驱油剂，改善油水流度比，降低油水界面张力，不仅进一步扩大了注入水波及范围，而且使分散的束缚在毛细管中的残余油重新聚集而被采出，洗油效率提高，从而能使采收率进一步提高。在EOR技术中，聚合物驱油技术与一般水驱相比可加速采油过程，实施工艺较简单，在我国大庆等油田取得良好试验结果，并已在生产中大规模应用，年增油量达1000万吨。开发新型高效聚合物驱油剂始终是我国采油用化学剂行业的重点研发内容[3]。 在我国油田所进行的三次采油中，聚合物驱发展最快，是提高油气采收率的重要途径。例如在大庆、胜利等油田的现场试验结果表明，采用聚合物驱平均可提高采收率10％，平均每注入1吨聚合物可增油150吨。实践证明以聚合物驱为主的化学驱油方法对采出水驱后的残余油是很有效的，对注水开发的油田也有很好的适应性。但随着油藏开采难度的进一步加大，对驱油用聚合物的耐温耐盐等性能也提出了更高的技术要求，如大庆油田出于环境保护和水资源合理利用的考虑，油田要求利用采出污水配制聚合物水溶液：胜利油田由于有大约三分之二油藏地层条件属高温高矿化度，使其至今没有找到合适的驱替剂，这些都使提高聚合物的抗温抗盐性成为国内外近来研究的焦点。 1.1.2 聚合物驱油[4-5] 聚合物驱和复合驱作为一项重要的三次采油方法近年来引起了国内外石油工程技术人员的广泛重视。其驱替机理主要是通过减少水油的流度比，减少水的指进，达到活塞式驱替，以提高驱油剂的波及指数，从而提高油层的采收率[6-7]。 1.1.3 疏水缔合水溶性聚合物 疏水缔合水溶性聚合物，是指聚合物亲水性大分子链上带有少量疏水基团（摩尔分数为2 %～5 %）的水溶性聚合物[8]。由于其特有的两亲结构使其溶液特性与一般水溶性聚合物溶液大相径庭。在水溶液中，此类两亲聚电解质的疏水基团相互缔合，以及带电离子基团的静电排斥与吸引相互竞争与协同，使大分子链产生分子内或分子间的缔合作用，形成各种不同形态的胶束纳米结构—超分子网络结构[9]。在稀溶液中，大分子主要以分子内缔合为主，使大分子链发生卷曲,流体力学体积减小，特性黏数下降。当聚合物的浓度高于某一临界值时，大分子链形成以分子间缔合作用为主的超分子结构—“动态物理胶联网络结构”，溶液黏度大幅上升。小分子电解质的加入使溶液的极性增加，疏水缔合作用增强[10]，具有明显的抗盐性。在高剪切作用下，疏水聚合物缔合形成的“胶联网络”被破坏，
疏水缔合聚丙烯酰胺
1.2水溶性疏水缔合聚丙烯酞胺的研究进展 1.2.1水溶性疏水缔合聚合物的溶液性质[33-39] 水溶性疏水缔合聚合物，也包括水溶性疏水改性聚合物，是指在聚合物的亲水性大分子链上含有少量疏水基团的水溶性聚合物，疏水基团的摩尔分数一般不超过2%。与HPAM相比，这类聚合物的分子量不高，但其特有的两亲结构使其溶液特性与一般水溶性聚合物溶液有很大的区别。在水溶液中，水溶性疏水缔合聚合物的疏水基团相互缔合，带电离子基团的静电排斥与吸引作用的相互竞争与协同，使聚合物的大分子链产生分子内或分子间的缔合作用。因此疏水缔合聚合物在溶液中存在一个临界浓度，称为临界缔合浓度(CAC) o 当水溶性疏水聚合物的浓度小于CAC时，链段间的疏水作用主要发生在分子内，分子链发生卷曲，流体力学体积较低，体系的特性粘度较小;随聚合物浓度增大并高于CAC聚合物分子链间疏水作用主要以分子间为主，聚合物分子间由于疏水作用缔合形成大的空间网状结构，即“动态物理交联网络结构”，溶液f}k度显著增大。当溶液中存在电解质时，由于溶液极性增大而使得疏水基团间的疏水缔合作用显著增强，聚合物表现出明显的抗盐性。当对溶液进行高剪切作用时，聚合物的疏水基团缔合形成的“交联网络”结构被破坏，溶液勃度降低;剪切作用消除后，聚合物分子间“交联网络”结构重新形成，粘度重新恢复，与常规聚合物不可逆降解不同，聚合物分子表现出一定的抗剪切性。此外，由于疏水缔合是熵驱动的吸热效应，其溶液具有一定的耐温增粘性。与普通聚合物相比显著的耐温、抗盐性及抗剪切性使得水溶性疏水缔合聚合物在三次采油中能得到广泛的应用。另外水溶性疏水缔合聚合物在涂料、药物缓释、污水处理以及纳米粒子、生物大分子的制备等方面也有很人的应用价值。1.2.2水溶性疏水缔合聚合物单体的合成 水溶性疏水缔合聚合物通常是由亲水单体和疏水单体共聚制得的。常用的亲 水单体是丙烯酞胺(AM)及其衍生物，这主要是由于与其他类型单体相比，丙烯 酸胺及其衍生物非常适用于制备相对分子质量较高的水溶性聚合物，而且根据之 前文献，在水溶液中制备浓度小于1}(摩尔比)的水溶性疏水缔合物时，丙烯 酞胺是最成功的。疏水单体有阴离子型、阳离子型、两性离子型和非离子型[[40,41] 而阳离子型(大多为季钱型)疏水单体应用最为广泛。下面我们举例进行介绍。 (1)亲水单体2一甲基一2一丙烯酞胺基一1一丙磺酸(AMPS)的合成(38,42]0 AMP S是丙烯酞胺的衍生物，是常用的水溶性疏水缔合聚合物的亲水单体， 因其分子中的磺酸基团是强酸性基团，故水溶性强，能改善对盐的敏感性，是比 较常用的水溶性疏水缔合聚合物的亲水单体。合成AMPS的反应方程式如下: 罕H3 }___}仇 H2C=C-CH3+HpC=CH-CN一 了HZ-SO’一丫 H3C-了一N=C-CH=CHZ—AMPS CH3 (2)季钱盐型阳离子疏水单体的合成1431 季铰盐型活性单体是很常用的一类阳离子型疏水单体，在这里以嗅化二甲基 十二烷基(2一丙烯酞胺基乙基)钱(DAMAB)为例介绍其合成，DAMAB的熔点为 70.5 }-720C。合成DAMAB的反应方程式如下: PCI3 H,C=CH-C-OH 一-一一，卜H,C=CH-C-CI CC
表面活性剂
表面活性剂及其洗涤原理 表面活性剂是这样一种物质，加入少量就能显著改变界面状态。习惯上减低溶剂的表面张力或界面张力，称之为表面活性剂。可产生润湿，乳化，增溶，发泡，洗涤等一系列作用。 所有的表面活性剂在结构上具有相同点，分子中有基本结构——有一个对溶剂（主要是水）不亲和的基团，称为疏水基团，另一个是对溶剂亲和的基团，称为亲水基团。因而表面活性剂是一种两亲分子，这样的结构使之一部分溶于水，另一部分易从水中逃离而具有双重性质。 一、洗涤的基本过程： 在表面活性剂溶液中，自固体表面去除污垢的洗涤过程涉及到润湿、分散、起泡、增溶及乳化等各种作用。最早作为洗涤剂的肥皂，是由动植物油脂和苛性碱皂化而成的。由于它在酸性溶液中生成不溶性的脂肪酸，所以在硬水中与Ca：+、M92+等离子生成不溶的脂肪酸盐，这一方面影响了它的使用效果，另一方面，不溶物也会污染被洗涤的表面。自合成洗涤剂出现之后，因为它具有良好的去污能力，并且对污垢具有分散及悬浮作用，使之不能再次沉积于被洗涤物的固体表面，故它在很大程度上代替了肥皂的使用。 去除污垢的洗涤作用涉及到固体表面、洗涤剂、溶剂和污垢表面的性质杂。 但从宏观上看，我们可以把洗涤作用视为固体表面、污垢，、洗涤剂、介质相互作用的结果。因此，可用下面的关系式表示洗涤过程。 基物·污垢+洗涤剂—一基物·洗涤剂+污垢·洗涤剂通常洗涤过程分成两个阶段，首先在洗涤溶液作用下，污物自被洗物上除去；其次将脱离被洗物的污垢稳定在介质中，防止再沉积到已清洗的被洗物上。对于第一个阶段起直接作用的主要是表面活性剂和络合物，无机电解质等对表面活性剂性能发挥起辅助作用。第二个阶段中起主要作用的除表面活性剂外，尚有抗再沉积的添加剂。在洗涤溶液作用下，污垢与基物之间的附着力被减弱或消除，使污垢与基物分离并进入介质。这样洗涤过程中表面活性剂在各个界面上的吸附就成为去除污垢的重要条件。将污垢在洗涤液中稳定悬浮，不再沉积到已清洗的基物上。也是基于表面活性剂和其他助剂在污垢表面的吸附并形成一层保护膜，这也是界面吸附问题。 二、污垢的去除 1．液体污垢的去除 洗涤作用的第一步是洗涤液润湿表面，否则洗涤液的洗涤作用不易发挥。水在一般天然纤维上的润湿性较好（如棉、毛纤维），但在人造纤维（如聚丙烯、聚酯及聚丙烯腈等）上的润湿性则较差。 洗涤作用的第二步就是油污的去除，即润湿了表面的洗涤液如何把油污顶替下来。液体污垢的去除是通过卷缩机理而实现的，即洗涤液优先润湿固体表面，而使液体油污卷缩起来。油污原来是以一铺开的油膜粘在固体表面上，后来在洗涤液优先润湿的作用下，逐渐卷缩成为油珠，最后被冲洗而离开固体表面。 两种液体在固体表面上（在空气中）的粘附张力是油污被洗涤液从固体表面卷走这一过程的重要参数，而不是简单的两种液体在固体上的粘附功。若洗涤液对固体的粘附张力超过油对固体的粘附张力之量，大于（至少是等于）水溶液与油的界面张力，则油污将被彻底洗去。被液流的力冲走。
疏水缔合型聚丙烯酰胺后水解工艺的正交试验研究
基金项目:国家863项目子课题 海上注聚提高采收率及配套技术(2001AA602014-3) 部分研究内容收稿日期:2008-09-18;改回日期:2008-10-24 作者简介:王鹤(1983 ),男,西南石油大学在读硕士研究生,从事油田三采领域研究。E -mail:wanghe071598@si na com 。 文章编号:1008-2336(2009)01-0067-05 疏水缔合型聚丙烯酰胺后水解工艺的正交试验研究 王 鹤1,郭拥军2,冯茹森2,孙怀宇2,柳建新1,付 俊1 (1 西南石油大学研究生院,四川成都610500; 2 油气藏地质及开发工程国家重点实验室 西南石油大学,四川成都610500) 摘 要:随着疏水缔合型聚丙烯酰胺作为一种驱油剂在油田的应用越来越广泛,对其聚合物的要求不断提高。依据疏水缔合型聚丙烯酰胺本身特殊的分子结构及其特殊的溶液结构,设计了一组针对疏水缔合型聚丙烯酰胺的后水解工艺的正交试验,试图通过后水解工艺各个因素的调节,来改善聚合物的溶解性、溶液黏度等参数,从而可以更大的满足油田上的要求。在综合考虑了聚合物的溶解性,溶液的表观黏度和特性黏数的基础上,通过正交试验来优选出水解剂种类、水解温度、水解时间及加水量的工艺参数。结果表明,最佳的后水解工艺条件为:水解剂为N a 2CO 3/NaOH 混合物,水解时间为3h,水解温度为90 ,加水量为60g 。关键词:疏水缔合型;后水解;交联;降解中图分类号:T E357 46 文献标识码:A An orthogonal test study of posthydrolysis process of hydrophobic associative polyacrylamide Wang He,Guo Yongjun,Feng Ruoshen,Sun Huaiyu,Liu Jianxin,Fu Jun (1 T he Gr aduate School of Southwest Petroleum Univ er sity ,Chengdu 610500;2 S tate Key L abor ator y of Oil and Gas Reser voir Geology and Ex p loitation Southw est Petr oleum Univer sity ,Chendu 610500) Abstract:Hydrophobic associative polyacrylamide were used as an oil displacement agent in oilfields,the requirements of its polymers w ere also improved In this paper,based on special molecular structure of the solution and its special structure,an orthogonal test of the posthydrolysis process of hydrophobic association polyacrylam ide w as designed to regulate all factors of posthy drolysis process and im prove the solubility of polym er and viscosity of the solution w hich can meet the demands of the oilfields Polymer solubility,v iscosity and intrinsic viscosity w ere taken into consideration and the types of hy drolytic agent,hydrolytic temperature,hydrolytic time and the w ater quality were selected based on orthogonal test The results showed that the best conditions for the posthydrolysis process were:hydrolytic agent is the mix ture of Na 2CO 3/NaOH,hydroly tic time is 3h,hydrolytic temperature is 90 ,and w ater is 60g Key words:hydrophobic associative;posthydrolysis;cross -linking ;deg radation 疏水缔合型聚丙烯酰胺(H ydrophobically Associated Polyacrylamide)是指在普通聚丙烯酰胺(HPAM )的主链上引入极少量的疏水基团的一类新型水溶性聚合物,疏水基团的摩尔分数一般 小于2%。它与油田常用的普通聚丙烯酰胺相比,具有良好的增黏性、耐温性、抗盐性和抗剪切性。因此,它有望代替HPAM 用作高温、高盐油藏三次采油的聚合物驱油剂、调堵剂、复合驱主剂 海 洋 石 油 第29卷 第1期 O FFSHORE OIL 67
PAM絮凝剂多少钱
在现代污水处理中被使用最多的污水处理剂就是PAM絮凝剂，从化学的角度来说就是聚丙烯酰胺，一般上它主要分为阴离子、阳离子、非离子等，不同的类型其价格也有所不同，一般阳离子比阴离子和非离子价格要高，根据当前的市场价格行情来看，关于PAM絮凝剂的价格一般的阴离子聚丙烯酰胺价格在13000-20000元左右，阳离子价格一般在17000-30000元左右左右，另外要看分子量，分子量不同价格差别也比较大，同时国产的与进口的还不一样，所以大家在判断价格之前首先要清楚自己需要的是哪种，根据不同的类型来让厂家报价。除了以上其实影响其价格的因素还有很多，例如以下几点： 1、原材料 聚丙烯酰胺的主要原材料是丙烯酰胺，而丙烯腈是生产丙烯酰胺的主要原
料，而工业上一般将丙烯酰胺含量在50%以上的聚合物统称为聚丙烯酰胺。因此，丙烯腈的价格涨跌，必然会影响其制成品的售价。除此之外，在生产所需的天然气、碱、酸、丙烯酸、生产阳离子聚丙烯酰胺所需要的DAC/DMC等原材料价格因素都会影响聚丙烯酰胺价格。 2、环保问题 如果区域性的受一些环境政策的影响，造成了市场上某些原材料或聚丙烯酰胺产品断缺，物以稀为贵，其它地区的厂商或市场上库存产品价格必然有波动。 3、市场要素 除了以上性质可以影响聚丙烯酰胺价格外，市场要素也是不可疏忽的重中之重，随着市场化的开展，而且聚丙烯酰胺型号用处的范围不同，需求量的不同都
会对其价格形成一定的影响；所以聚丙烯酰胺价格其实不仅会随着市场需求的变化而变化，而且还由其自身的化学性质决定。 以上就是今天带给大家的简单分享，希望对大家有所帮助，同时也感谢大家一直以来的关注与支持！
疏水缔合聚丙烯酰胺聚合物驱油剂的制备及应用研究
疏水缔合聚丙烯酰胺聚合物驱油剂的制备及应用研究 摘要 随着当今科技的迅猛发展，水溶性高分子材料己经从最初的几个系列产品，发展成为完整的水溶性高分子工业，并以其难以替代的卓越性能，在国民经济和日常生活的各个方面得到广泛应用。特别是在石油工业方面，在油气开采的各个坏节都可以见到水溶性高分子材料的踪影，特别是我国，由于三次采油的需要，大量使用了水溶性高分子材料。其中最为热门的要数疏水缔合水溶性聚合物，事实上这也是当今国际上的水溶性高分子研究的热点。 本文着重研究疏水缔合水溶性高分子的合成和应用。本文以长脂肪链疏水单体丙烯酸十八酯(ODA),与丙烯酰胺(AM)、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)通过自由基共聚法制得一种新型疏水缔合聚丙烯酰胺水溶性聚合物。确定了最适宜的合成条件，研究了聚合物的耐剪切，耐盐，耐温的溶液性质。结果表明,临界缔合浓度为0.27wt%,疏水缔合能力在临街浓度后迅速增强。聚合物溶液属于假塑性流体。在矿化度为1-4万时,U-OPAM盐溶液黏度要高于纯水溶液，有一定耐盐性;80℃粘度保持率达到60.99%。引入疏水单体ODA,赋予聚合物良好的溶液性能。驱油应用试验表明疏水缔合型聚丙烯酰胺比常规聚丙烯酰胺驱油效果更好，驱油率比普通聚丙烯酰胺提高10%左右总而言之，本文通过自由基聚合的方法合成聚丙烯酰胺聚合物，结合文献，研究疏水缔合聚丙烯酰胺水溶性聚合物溶液的特性与驱油的应用研究。 关键词：疏水缔合，水溶性聚合物，聚丙烯酰胺，驱油剂
The Preparation of Hydrophobically Associating Polyacrylamide Flooding Oil Polymer and Application of Research ABSTRACT With the rapid development of science and technology, water-soluble polymer materials have been several series of products from the initial development of a complete water-soluble polymer industry and it’s hard to replace the excellent performance in the national e conomy and daily life in all has been widely used. Especially in the oil industry, the trace of the bad section of the oil and gas exploration can all see the water-soluble polymer material, especially in China, due to the needs of tertiary oil recovery, extensive use of water-soluble polymer material. One of the most popular to the number of hydrophobically associating water-soluble polymer, in fact, that today's international research focus of water-soluble polymer. This paper focuses on the synthesis and applications of hydrophobically associating water-soluble polymer. Long aliphatic chain hydrophobic monomer octadecyl acrylate (ODA) - methyl propane sulfonic acid (AMPS) and acrylamide (AM), 2 - acrylamide-2-yl radical copolymerization prepared by a novel hydrophobic The association of polyacrylamide water-soluble polymer. Determine the most appropriate synthesis conditions, the resistance to shear, salinity and temperature of solution properties of the polymer. The results show that the critical association concentration of 0.27wt%, the hydrophobic association ability street concentration is rapidly increasing. The polymer solution is pseudoplastic fluid. Salinity 1-4 million U-OPAM salt solution viscosity is higher than pure water, some salt tolerance; 80 ℃viscosity retention rate of 60.99%. The introduction of hydrophobic monomers of ODA, giving the polymer solution properties. Flooding application tests show that the hydrophobically associating polyacrylamide flooding better than the conventional polyacrylamide flooding rate was 10% higher than the ordinary polyacrylamide All in all, by free radical polymerization method of synthesis of polyacrylamide polymers, combined with literature, applied research to study the characteristics of hydrophobically associating water-soluble polymer solution of polyacrylamide flooding. KEY WORDS:hydrophobically associating，water-soluble polymer，Polyacrylamide Displacing agent
表面活性剂习题与答案
第一章概述 1.表面活性剂的定义 在加入量很少时即能明显降低溶剂的表面张力，改变物系的界面状态，能够产生润湿、乳化、起泡、增溶及分散等一系列作用，从而达到实际应用的要求的一类物质。 2.表面活性剂的分类（按离子类型和亲水基的结构） 离子类型：a.非离子型表面活性剂 b.离子型表面活性剂（阳离子表面活性剂、阴离子表面活性剂、两性 表面活性剂） 亲水基：羧酸盐型、磺酸酯盐型、磷酸酯盐型、胺盐型、季铵盐、鎓盐型、多羧基型、聚氧乙烯型 第二章表面活性剂的作用原理 表面活性、表面活性物质、表面活性剂？ 因溶质在表面发生吸附（正吸附）而使溶液表面张力降低的性质被称为表面活性，这类物质被称为表面活性物质。 表面活性剂：是一类表面活性物质，其在浓度极低时能明显降低溶液表面 张力的物质。 表面活性如何表征？ 假如ψ。是水或溶剂的表面张力，ψ为加入表面活性剂后溶液的表面张力，则表面（界面）张力降低值π可表现为π5ψ。2ψ，在稀水溶液中可以用表面张力降低值与溶液浓度的比值π/c来衡量溶质的表面活性。当物质的浓度c很小时，ψ-c略成直线，每增加一个–CH2，π/c增加为原来的3倍。 表面活性剂的两大性质是什么？如何解释？ 两大性质：降低表面张力和胶束的形成 降低表面张力：是由亲水、亲油基团相互作用、共同决定的性质，表面活性剂分子吸附于液体表面，用表面自由能低的分子覆盖了表面自由能高的溶剂分子，因此溶液的表面张力降低 胶束的形成：达到吸附饱和，表面活性剂的浓度再增加，其分子会在溶液内部采取另一种排列方式，即形成胶束。 什么是临界胶束浓度及其测定方法？ 开始形成胶束的最低浓度被称为临界胶束浓度（critical micelle concentration,简写为cmc）。 测量依据：表面张力、电导率等性质随着表面活性剂浓度的变化，上述性质发生突变的浓度。
新型疏水缔合型聚丙烯酰胺的合成及其应用可行性研究报告
新型疏水缔合型聚丙烯酰胺合成 及其应用的可行性报告 一、选题必要性 疏水缔合型水溶性聚合物是指聚合物亲水性大分子链上引入少量疏水基团的水溶性聚合物。在聚合物溶液中，疏水基团由于憎水作用而发生聚集，使大分子链产生分子内和分子间缔合。这种疏水结构的形成，使聚合物溶液表现出独特的溶液性能，如高的增粘能力及对剪切作用的特殊响应，可调节流体粘度、流变性能等。在油田三次采油、涂料油漆、造纸、水处理、医药等行业有广泛的优异的应用前景，因而得到了各国科研人员的广泛关注。 （一）、项目所处技术生政策 本项目研究所处技术领域为精细化工，省重点攻关项目指南中“聚丙烯酰胺聚合新工艺及其下游产品开发。主要内容是探索合成新型结构的有机化合物，要求具有疏水性，同时还具有聚合反应性，目的是制备改性的聚丙烯酰胺，并广泛应用于传统聚丙烯酰胺但性能欠佳的领域，特别是近年来高技术发展要求特殊性能材料的领域。本课题研究的目标产物可以以无机导电粉ATO与有机高分子复合包装材料的界面剂为目标开发其用途，也可以做油墨涂料的增稠流平剂，造纸、选矿、水处理，纺织印染等领域的功能助剂开发其用途。我省是一个资源性大省，有丰富的矿产资源，造纸也是我省的重要产业之一，开发高性能的选矿、造纸、水处理等方面用途的聚丙烯酰胺产品，提高效率、节省资源，减少污染，同时进一步带动开发农大化工的丙烯酰胺单体应用具有积极的社会和经济意义。 （二）、相关技术领域国内外发展现状和趋势 聚丙烯酰胺由于它在石油开采、水处理、造纸、医药、纺织、印染、选矿等国民经济领域具有广泛的用途，有“百业助剂”之称。但是目前在应用的大量聚丙烯酰胺中，因聚丙烯酰胺及其衍生物中大量侧基酰胺基团具有亲水性，在一定条件下易被水解成羧酸基团，使用过程存在着明显的不足之处。主要表现在耐盐性、耐温性差，受剪切作用或化学反应作用时易降解、沉淀，随时间和温度变化易水解或去水化作用、粘度越来越小，降低使用效能。为了克服上述缺点，近年来各国科学家正在致力于研究各种方法和途径，对聚丙烯酰胺改性，以满足应用领域的高性能要求，此外，各种应用场合对聚丙烯酰胺的
PAC和PAM药剂区别
水处理药剂配制 1、聚丙烯酰胺（PAM） 聚丙烯酰胺（Polyscrylamide）简称PAM，俗称絮凝剂或凝聚剂，分子式为：+CH2-CHn是线性高分子聚合物，固体产品外观为白色或略带黄色粉末，液态为无色粘稠胶状体，易溶于水，温度超过120℃时易分解。 聚丙烯酰胺特性： PAM为水溶性高分子聚合物，不溶于大多数有机溶剂，具有良好的絮凝性，可以降低液体之间的摩擦阻力。 采购品名：阴离子聚丙烯酰胺 配置步骤： 聚丙烯酰胺溶液配置浓度：≈0.15% 1. 准备1.5 kg阴离子聚丙烯酰胺固体，备用； 2. 将溶药罐内注入清水1000L左右； 3. 启动搅拌机，将1.5kg阴离子聚丙烯酰胺固体分批逐次加入溶药 罐中（每次0.5 kg，每次间隔时间约20分钟）； 4. 所有阴离子聚丙烯酰胺固体投加完毕后，搅拌约60～90分钟， 仔细观察溶液状态，待颗粒状及稠团状完全消失时溶液配制完成。 2、聚合氯化铝（PAC） 聚合氯化铝介绍：聚合氯化铝（Polyaluminium Chloride）简称PAC。通常也称作碱式氯化铝或混凝剂等，它是介于ALCL3和AL(OH)3之间的一种水溶性无机高分子聚合物，化学试[AL2(OH)NCL6-NLm]其中m代表聚合程度，n表示PAC产品的中性程度。 颜色呈黄色或淡黄色、深褐色、深灰色树脂状固体。该产品有较强的架桥吸咐性能，在水解过程中，伴随发生凝聚，吸附和沉淀等物理化学过
程。 采购参考：巩义市龙洋滤料有限公司聚合氯化铝 聚合氯化铝含量：26%—30%。规格：70目—120目 聚合氯化铝溶液配置浓度：3～5% 配置步骤： 1. 准备该品种聚合氯化铝固体50kg，备用； 2. 将溶药罐内注入清水150L左右； 3. 启动搅拌机，将50kg该品种聚合氯化铝固体加入溶药罐中； 4. 将溶药罐内清水注入至1000L； 5. 清水注入完毕后，搅拌约60～90分钟，仔细观察溶液状态，待 颗粒状及稠团状完全消失时溶液配制完成。 为了搞清楚混凝剂和絮凝剂的区别，首先要把混凝与絮凝的定义作些分析和比较。 絮凝剂是用来提高沉降、澄清、过滤、气浮、离心分离等工艺过程的速度和效率。絮凝过程就是悬浮液中许多单独颗粒形成聚集体（絮团或矾花）的过程。 水处理中，混凝和絮凝代表两种不同的机制。 混凝 水中悬浮的颗粒在粒径小到一定程度时，其布朗运动的能量足以阻止重力的作用，而使颗粒不发生沉降。这种悬浮液可以长时间保持稳定状态。而且，悬浮颗粒表面往往带电（常常是负电），颗粒间同种电荷的斥力使颗粒不易合并变大，从而增加了悬浮液的稳定性。 混凝过程就是加入带正电的混凝剂去中和颗粒表面的负电，使颗粒“脱稳”。于是，颗粒间通过碰撞、表面吸附、范德华引力等作用，互相结合变大，以利于从水中分离。 混凝剂是分子量低而阳电荷密度高的水溶性聚合物，多数为液态。它们分为无机和有机两大类。无机混凝剂主要是铝、铁盐及其聚合物。 絮凝 絮凝是聚合物的高分子链在悬浮的颗粒与颗粒之间发生架桥的过程。“架桥”就是聚合物分子上不同链段吸附在不同颗粒上，促进颗粒与颗粒聚集。 絮凝剂为有机聚合物，多数分子量较高，并有特定的电性（离子性）和电荷密度（离子度）。 实际过程要比上述理论复杂得多。由于混凝剂/絮凝剂都是高分子物质，同一产品中大大小小的分子都有，所谓“分子量”只是一个平均概念。所以，在用某一混凝剂或絮凝剂处理污水是，“电中和”和“架桥”作用会交织在一起同时
疏水缔合聚合物及其溶液性质
1.1.1 疏水缔合水溶性聚合物的概况 疏水缔合水溶性聚合物（包括水溶性疏水改性聚合物），是指聚合物亲水性大分子链上带有少量疏水基团（摩尔分数为2％～5％）的水溶性聚合物[1~15]。由于其特有的两亲结构使其溶液特性与一般水溶性聚合物溶液大相径庭。在水溶液中，此类两亲聚电解质的疏水基团相互缔合，以及带电离子基团的静电排斥与吸引相互竞争与协同，使大分子链产生分子内或分子间的缔合作用，形成各种不同形态的胶束结构——超分子网络结构。在稀溶液中，大分子主要以分子内缔合为主，使大分子链发生卷曲，流体力学体积减小，特性粘度下降。当聚合物的浓度高于某一临界值时，大分子链形成以分子间缔合作用为主的超分子结构——“动态物理交联网络结构”[16~23]，溶液粘度大幅上升。小分子电解质的加入使溶液的极性增加，疏水缔合作用增强，具有明显的抗盐性。在高剪切作用下，疏水聚合物缔合形成的“交联网络”被破坏，溶液粘度下降；当剪切作用消除后，大分子间交联网络重新形成，粘度再度恢复；而不发生一般高分子聚合物的不可逆剪切降解。此外，由于疏水缔合是熵驱动的吸热效应，其溶液具有一定的耐温增粘性，因此其在涂料、药物缓释、油气开采、污水处理以及生物大分子、纳米粒子制备等方面具有巨大的应用潜力[24~32]。 目前人们对疏水缔合聚合物的研究给予了极大的重视和热情，工作重点主要集中在疏水缔合聚合物的合成、表征和结构研究等工作中。下面我们就来了解下疏水缔合聚合物的合成方法。 1.1.2 疏水缔合聚合物的合成方法 目前，合成疏水缔合水溶性聚合物的方法主要有两种：一种是水溶性单体与疏水性单体共聚；另一种是水溶性聚合物的化学改性。 （1）水溶性单体与疏水性单体共聚法 大多数的疏水缔合水溶性聚合物仍是以丙烯酰胺为单体，与疏水单体经自由基共聚合反应而生成的。目前，主要采用非均相共聚法、均相共聚法、胶束共聚法。 非均相共聚法。该方法是利用机械搅拌使不溶性单体成微细分散状态而实现共聚，但聚合结果或是形成乳胶状物质，或是疏水性单体没有进入形成的聚合物中，因而其效果不好。 均相共聚法。该方法是将水溶性单体与疏水性单体溶于共同的单一溶剂或混合溶剂而实现共聚，这种方法虽可溶解两类不同的单体，但此类溶剂对形成的聚合物不是优良溶剂，所以随着聚合过程的进行，形成的聚合物会不断地从溶剂中析出。由于高分子量聚合物在溶剂中的不溶解性以及在有机溶剂中的链转移作用，致使最终所得的聚合物分子量较低，因而效果也不太好。 胶束共聚法。目前，最常用的方法是胶束共聚法，通过在水中加入适当的表面活性剂来溶解疏水性单体，与水溶性单体进行共聚。大多数缔合物是采用胶束共聚法来制得的。通过研究发现，这类离子型疏水单体的共聚物在水溶液中的临界胶束浓度是胶束共聚中相同疏水链长度的2倍以上，使共聚物具有更强的疏水缔合效应。利用稀释和渗析方法可获得的产品具有较高的增粘效果。 （2）水溶性聚合物的化学改性反应法 水溶性聚合物的化学改性反应法是通过化学反应在聚合物上引入疏水基团，如把长链烷基引入聚乙烯醇、羧甲基纤维素、聚丙烯酸上。其中，一个重要的类型就是用羟乙基纤维素（HEC）或羟丙基纤维素（HPC）与卤代烷、卤代酸、酸酐、异氰酸酯或环氧化物反应，进行疏水改性从而形成疏水缔合水溶性聚合物。 水溶性聚合物的化学改性方法的方便之处是可以将市场上已有的聚合物作为原料经化学反应引入疏水基团，而且所得产物的分子量较高；其缺点是改性反应涉及粘稠状的聚合物溶液，因混合和反应均匀等方面的困难使之不易进行。为了解决亲水性聚合物与疏水性试剂不互溶
全自动PAM絮凝剂制备系统
全自动PAM絮凝剂制备系统 已阅：310 2008-8-2 9:14:53 \ 一、产品简介 全自动絮凝剂溶配加药装置是一个自动、连续式一体化的絮凝剂溶配及投药装置，配制溶液范围为 0-4000升/时，浓度为0.1％-0.5％。 本装置由三腔式箱体、干粉投加系统、溶液搅拌系统、控制系统、液体投加系统构成。本装置是粉状高分子凝絮剂的自动连续配置及投加系统。干粉絮凝剂从螺旋推进器内进入速溶器内与清水进行预混，被湿润的物料进入配制槽进行搅拌稀释，按要求浓度进行配制；若为液态絮凝剂则由螺杆泵直接投加到配制槽中。配制过程中，进水量在流量计观测下必须相对稳定，从而保证在整个工作过程中，配制溶液浓度不变。 配制溶液从配制槽经熟化槽再进入储存槽，当储存槽液位处于高位时，配制过程自动停止，加药液过程继续，当溶液下降到中液位时，重新自动启动配料过程。配制槽和熟化槽均设置多桨叶搅拌器，充分保证絮凝剂的稀释和熟化。另外，储存槽溶液不足时会触及下液位报警系统，所有系统均停止，须手动加药及进水至中液位系统继续自动运行。本装置是由具有自动化程度高、性能稳定、工作可靠菜单操作简单等
特点。 二、工作原理 聚合物溶液制备过程是通过各个溶液箱逐步处理完成的，溶液箱之间隔开，保证每个溶液箱内的最佳反应时间和恒定的浓度，避免在预制混合槽和溶液储存槽之间产生任何直接通路。PolyTont由控制箱自动控制，此控制箱与安装在溶液储存槽上的液位计相联，一旦达到“高位”次循环过程就停止。当然两个搅拌器还在工作。 D：进水单位 D1：减压阀 D2：进水装置D3：转子流量计D4：电子进水阀Gt：干投机Dg：控制箱* JR：加热电缆JB1：搅拌器 JB2：搅拌器1.三个溶液箱 预制混合槽（A） 调匀熟化槽（B） 溶液储存槽（C） 2.进水管路配件（D） 3.控制箱可操作以下部件 (1)带有料斗的干投机（GT），标准配置为60L 料斗 (2)2个搅拌机（JB） (3)电子进水阀（D4）和干粉低位报警
表面活性剂作用机理
表面活性剂作用机理 表面活性剂具有湿润、乳化、去污、分散等作用，主要是因为： 1、表面活性剂能降低接触界面的表面张力 纯液体的表面张力在恒温下是定值，而溶液的表面张力则随溶液的组成不同而不同。通过实验人们发现，各种物质的水溶液的表面张力与浓度的关系主要有以下三种情况： 1、稍有上升，无机盐（氯化钠、硫酸钠）及多羟基有机物（蔗糖、甘露醇） 2、逐渐降低，低分子极性有机物（醇、醛、酮、脂、醚等） 3、低浓度时，显著降低，后变化不大（含有8个碳以上的碳氢链的羧酸盐、磺酸盐等） 通常把2、3类物质称为表面活性物质，而把第1类物质称为非表面活性物质。而第3类称为表面活性剂，即加入少量即能大幅降低溶液的表面张力，而随着浓度继续增大表面张力降低不再明显的物质。 表面活性剂能够降低溶液的表面张力主要是由其结构的特殊性决定的。它具有两性基团：亲水性基团和亲脂性基团，它能显著降低接触界面的表面张力，增加污染物特别是憎水性有机污染物在水相的溶解性。 2、表面活性剂能形成胶束 当表面活性剂达到一定浓度时，其单体急剧 聚集，形成球状、棒状或层状的“胶束”，该浓 度称为临界胶束浓度（critical micelle concentration,CMC），胶束是由水溶性基团包裹 憎水性基团核心构成的集合体，当胶束溶液达 到热力学稳定时可以形成微乳溶液。 根据“相似相容”原理，憎水性有机物有进 入与它极性相同胶束内部的趋势，因此将表面 活性剂达到或超过CMC时，污染物分配进入 胶束核心，大量胶束的形成，增加了污染物的溶解性，同时NAPLs从含水层介质上大量解析，溶解于表面活性剂胶束内，表面活性剂对NAPLs溶解性增加的程度可以由胶束——水分配系数和摩尔增溶比（MSR）来表示。