含氟疏水缔合聚丙烯酰胺合成及溶液性能研究
聚丙烯酰胺合成技术与应用
聚丙烯酰胺合成技术与应用介绍聚丙烯酰胺(PAM)是丙烯酰胺(AM)均聚或1其他单体共聚而成的质量分数为50%以上的线型水溶性高分子化学品的总称。
由十其结构单儿中含有酰胺基，易形成氢键，所以具有良好的水溶性，广泛应用于石油、金属及化学矿山开采、水处理、纺织、造纸等行业。
PAM 系列产品可分为非离子型(NPAM)、阳离子型(CPAM)、阴离子型(APAM)和两性4大类。
相对分子质量大小是PAM主要性能指标之一。
1 PAM的合成方法PAM一般由自由基引发聚合合成，主要有本体法、水溶液法、乳液法和悬浮法等合成方法。
根据聚合是否加入其他单体，又可分为均聚和共聚2种，PAM产品形态有水溶液、乳剂和粉剂等。
1. 1水溶液聚合法水溶液聚合法是将单体AM和引发剂溶解在水中的聚合反应，是目前应用较广泛和成熟的技术。
所得PAM产品有胶状和粉状2种，其胶体采用质量分数为8%-10%或20%-30% AM的水溶液在引发剂作用下直接聚合而得，产物经脱水干燥后可得粉状产品。
产物相对分子质量为7万-700万。
该法优点为安全、工艺设备简单、环境污染小，缺点是产物固含量低，仅为8%-15%，且易发生酰亚胺化反应，生成凝胶。
在PAM的水溶液聚合中，引发剂在很大程度上决定了聚合反应后得到产物的相对分子质量、产率，因而新型引发体系的开发是AM 水溶液聚合研究的关键。
蔡开勇等人研究了过硫酸钾一胺体系、过硫酸钾连二硫酸钠体系、有机过氧化物、浪酸盐或氯酸盐、金属离子等五类氧化还原引发体系对合成PAM相对分子质量的影响，发现过硫酸钾一连二硫酸钠体系是合成高相对分子质量PAM的有效引发体系。
吴挡兰等人采用复合氧化还原引发体系，得到相对分子质量为3. 05 X 106的PAM。
穆志坚采用过硫酸钾一氮三丙酰胺引发体系，在最佳土艺条件下，得到相对分子质量为6.2X105的PAM,转化率为98. 94%。
张宝军等人开发出一种新型氧化还原引发体系，以AM和丙烯酸钠为单体，进行水溶液自由基共聚合反应，合成了相对分子质量高达1.8X107，过滤比为1. 24的超高相对分子质量PAM。
疏水缔合聚丙烯酰胺溶液挂壁与粘度的关系
疏水缔合聚丙烯酰胺溶液挂壁与粘度的关系任鲲;胡秋平;高金森;林梅钦【期刊名称】《石油炼制与化工》【年(卷),期】2005(036)011【摘要】研究了NaCl和CaCl2浓度对部分水解聚丙烯酰胺(HPAM)和疏水缔合聚丙烯酰胺(HAP)溶液挂壁与粘度的影响.结果表明,随着NaCl浓度增加,HPAM溶液的粘度降低,且溶液没有挂壁现象出现;随着CaCl2浓度增加,HPAM溶液的粘度先急速降低,再有所增加,当CaCl2质量浓度大于299.7mg/L时,粘度则又缓慢降低,溶液也没有挂壁现象出现.而对于HAP,随着NaCl浓度增加,其粘度先降低后增加,当NaCl质量浓度达到10 000mg/L时,溶液出现挂壁现象;随着CaCl2浓度增加,HAP溶液的粘度先上升后降低,当溶液中CaCl2质量浓度达到149.8mg/L 时,HAP溶液出现挂壁现象.HAP中疏水基团的相互作用是引起HAP溶液挂壁的主要原因.【总页数】4页(P59-62)【作者】任鲲;胡秋平;高金森;林梅钦【作者单位】石油大学重质油国家重点实验室,北京,102249;石油大学重质油国家重点实验室,北京,102249;石油大学重质油国家重点实验室,北京,102249;石油大学重质油国家重点实验室,北京,102249【正文语种】中文【中图分类】TQ32【相关文献】1.水解聚丙烯酰胺盐水溶液表观粘度的数学模拟(Ⅲ)表观粘度与剪切速率的通用关系式 [J], 方道斌;郭睿威;周少刚;聂贵权;程杰成2.聚合法对疏水缔合聚丙烯酰胺粘度的影响 [J], 王强;郑茂盛;沈人杰;侯遥;李金波;朱杰武3.含氟疏水缔合聚丙烯酰胺合成及溶液性能研究 [J], 文新;李小瑞;丁里;鲁玲;王磊;高进浩4.水解聚丙烯酰胺盐水溶液表观粘度的数学模拟(Ⅱ)──零剪切粘度与特性粘数的关系 [J], 方道斌;郭睿威;周少刚;聂贵权;程杰成5.聚丙烯酰胺稀溶液的粘度与剪切速率的关系的研究 [J], 陈九顺;刘忠义;刘波;张艳红因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
长脂肪链改性疏水缔合聚丙烯酰胺驱油剂的制备与性能_谭俊领
聚合物的驱油机理主要是利用水溶性聚丙烯 酰胺分子链的黏度 ， 改善驱替液的流度比 ， 提高驱 替效率和波及体积 ， 从而达到提高采收率的目的 ， 在三次采油中潜力巨大 、 前景广阔
［ １］
厂； 亚 硫 酸 氢 钠， 分 析 纯， 天津市登峰化学品有限 去 离 子 水。 对 比 用 Ｐ 自 制， 公司产品 ； ＡＭ， Ｍｗ ＝
第２ ９卷 第３期
谭俊领 ， 等． 长脂肪链改性疏水缔合聚丙烯酰胺驱油剂的制备与性能
７
燥后放入保干器中备用 。 对比用 Ｐ 合成过程 ＡＭ， 中Ｏ Ｄ Ａ 用量为 ０。 ２ 结果与讨论 ２． １ 产物的表征 ２． １． １ 红外光谱 图１ 为 Ｐ ＡＭＢ Ａ 的 红 外 光 谱。 图 １ 中 －１ ３ ３ ０ ０～３ ５ ０ ０ｃ ｍ 为 Ｎ— Ｈ 的 伸 缩 振 动 峰 。 此 外， Ｏ— Ｈ 的伸缩振动发生在高于 ３ ０ ０ ０ｃ ｍ－１ 处 ， 这两个 吸 收 带 重 叠 带 来 的 组 合 。２ ８ ５ ４ｃ ｍ－１ 和 ２ ９ ２ ６ｃ ｍ－１ 为 —ＣＨ２ 的对称伸缩振动和不对称伸 缩振动 。 １ ６ ６ １ｃ ｍ－１ 处为 ＣＯ 的特征峰 。１ １ ８ ７ －１ ｃ ｍ 处为丙烯酸十 八 酯 中 Ｃ—Ｏ—Ｃ 不 对 称 伸 缩 振动 。１ ３ ８ ０ｃ ｍ－１ 是 —ＣＨ３ 的 弯 曲 振 动 吸 收 峰 。 １ １ １ ６， １ ０ ４ ２ｃ ｍ－１ 处为 —Ｓ Ｏ ３ 对称和非对称伸缩 －１ 振动峰 。１ ４ ０ ８， １ ５ ５ ８ｃ ｍ 为 —Ｃ ＯＯ 的 对 称 和 非对称 伸 缩 振 动 。 图 １ 显 示 了 ＡＭ， ＡＭＰ Ｓ， ＡＡ 和Ｏ 此外 ， 在１ Ｄ Ａ 等单体聚合后的特征峰 ， ６ ９ ５～ 表明各种单 １ ６ ３ ０ｃ ｍ－１ 处未出现 ＣＣ 的特征峰 ， 体完全聚合 。
实验四 丙烯酰胺水溶液聚合
高分子化学实验报告实验四丙烯酰胺水溶液聚合一实验目的1．掌握溶液聚合的方法及原理2．学习如何正确选择溶剂二实验原理相比于本体聚合溶液聚合有以下优缺点：优点：①聚合时溶剂回流带走聚合热，使反应强度得到控制；②削弱了自动加速效应，使聚合物分子量均一；③溶液聚合体系粘度较低、搅拌和传热相对比较容易，不易产生局部过热。
缺点：①单体浓度低，聚合速率也低；②聚合产物中夹杂溶剂，而容易导致自由基向溶剂链转移，降低分子量；③溶剂回收困难且多为易燃易爆的有毒物质。
由于溶液并非完全是惰性的，在溶液聚合时对反应要产生各种影响，例如对引发剂分解的影响、链转移作用、对聚合物的溶解性能的影响，在选择溶剂时需充分考虑。
丙烯酰胺为水溶性单体，其聚合物也溶于水，在本实验采用水为溶剂进行溶液聚合。
与有机物作溶剂的溶液聚合相比，水作为溶剂具有廉价、无毒、链转移常数小、对单体和聚合物的溶解性能好的优点，聚丙烯酰胺是一种优良的絮凝剂、水溶性好，广泛应用于石油开采、选矿、化学工业及污水处理等方面。
合成聚丙烯酰胺的化学反应简式如下：三实验仪器及材料三口瓶、球形冷凝管、温度计、水浴锅、搅拌器丙烯酰胺（5g）、甲醇（75ml）、过硫酸钾（0.025g）四注意事项1、使用水浴锅时，水浴锅的外壳不能碰到水，防止短路，破坏仪器，且水浴锅底部不可与三口瓶接触；2、甲醇为有毒的易挥发液体，在使用时注意尽量避免吸入鼻子中，使用后要进行回收处理；3、注意温度计不能搅拌桨，防止损坏温度计；4、清洗仪器时不能将残夜倒入水槽，防止阻塞。
五实验步骤及现象六实验结果及产率分析得到的聚丙烯酰胺外表面透明，内有白色。
如下图：七实验思考1 溶液聚合的优缺点优点：①聚合时溶剂回流带走聚合热，使反应强度得到控制；②削弱了自动加速效应，使聚合物分子量均一；③溶液聚合体系粘度较低、搅拌和传热相对比较容易，不易产生局部过热。
缺点：①单体浓度低，聚合速率也低；②聚合产物中夹杂溶剂，而容易导致自由基向溶剂链转移，降低分子量；③溶剂回收困难且多为易燃易爆的有毒物质。
疏水缔合水溶性聚合物溶液性能研究进展
文章编号:100421656(2002)0420377206疏水缔合水溶性聚合物溶液性能研究进展崔 平,马俊涛3,黄荣华(四川大学高分子研究所,四川成都 610065)摘要:本文针对疏水缔合水溶性聚合物的稀溶液和半浓溶液两种情况,综述了最近十多年来溶液性能的研究进展。
文中讨论了表征分子量和疏水相互作用的特性粘数与Huggins 常数。
分别介绍了聚合物浓度、分子量、疏水基类型、含量、长短及序列分布、离子基团的种类和位置、剪切速率、温度以及化学相互作用对溶液性能的影响。
关键词:水溶性疏水缔合聚合物;溶液性能;稀溶液;半浓溶液;疏水相互作用中图分类号:O63114 文献标识码:A ΞΞΞ 疏水缔合水溶性聚合物(Hydrophobically As 2sociating Water 2Soluble Polymers )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[2,3]。
影响缔合聚合物溶液性能的结构因素有:平均分子量、疏水基类型、含量及在分子链上的序列分布、离子基团的种类及位置等;外界因素有聚合物浓度、外加试剂(如无机盐、表面活性剂、其它同类物质等)、p H 、温度和剪切作用等。
疏水缔合水溶性聚合物独特的溶液性能在三次采油聚合物驱油中具有重要的意义。
已工业化应用的聚合物驱油剂是高分子量部分水解聚丙烯酰胺(HPAM ),由于其在特定条件下(如高矿化度、高剪切速率等)增粘作用明显降低,所以仅能用于中低温、低矿化度油田[4]。
丙 烯 酰 胺 的 水 溶 液 聚 合
丙烯酰胺的水溶液聚合一、实验目的：1、掌握溶液聚合的方法及原理；2、学习如何正确的选择溶剂。
二、实验原理：与本体聚合相比，溶液聚合体系具有粘度低、搅拌和传热比较容易，不易产生局部过热、聚合反应容易控制等优点，但由于溶剂的引入，溶剂的回收和提纯使聚合过程复杂化；只有在直接使用聚合物溶液的场合，如涂料、胶粘剂、浸渍剂、合成纤维纺丝液等，使用溶液聚合才最有利。
进行溶液聚合时，由于溶液并非完全是惰性的，对反应要产生各种影响，选择溶剂时要注意其对引发剂分解的影响、链转移作用、对聚合物的溶解性能的影响，丙烯酰胺为水溶性单体，其聚合物也溶于水，在本实验采用水为溶剂进行溶液聚合，与有机物作溶剂的溶液聚合相比，只有廉价、无毒、链转移常数小、对单体和聚合物的溶解性能好的优点，聚丙烯酰胺是一种优良的絮凝剂、水溶性好，广泛应用于石油开采、选矿、化学工业及污水处理等方面。
过硫酸铵是一种白色晶体，常作强氧化剂使用，也可以作单体聚合引发剂。
它几乎不吸潮，由于能达很高的纯度而具有特别好的稳定性，便于储存。
另外，它还具有使用方便、安全等优点。
三、实验仪器和试剂：三口瓶、球形冷凝管、温度计、丙烯酰胺（5g）、甲醇（25ml）、过硫酸铵（0.05g）四、注意事项：1、使用水浴锅时，水浴锅的外壳不能碰到谁，防止短路，破坏仪器；水浴锅底部不可与三口瓶接触；2、甲醇为有毒的易挥发液体，在使用时注意尽量避免吸入鼻子中，使用后要进行回收处理。
3、沉淀剂的选择符合：①沉淀剂与聚合物完全不溶；②沉淀剂与溶剂要完全互溶；③沉淀剂一般为溶剂的4~5倍。
五、实验步骤、现象及其解释实验步骤现象现象解释在250ml的三口瓶中，中间口安装搅拌器，另外两口分别装上一个温度计，一个冷凝管。
将5g丙烯酰胺和80ml蒸馏水加入反应瓶中，开动搅拌器，用水浴加热至30℃，使单体溶解；然后把溶解在10ml蒸馏水中0.05g过硫酸铵加入反应瓶中，并用10ml蒸馏水冲洗，逐步升温到90℃，在90℃反应2~3h丙烯酰胺为白色晶体物质，加入溶解中，在搅拌下逐渐溶解，过硫酸铵很快溶解在溶剂中，随着反应的进行，搅拌速度逐渐降低，即反应液的粘度逐渐变大，甚至可能出现“爬杆现象”。
含氟丙烯酸聚合物的制备和表面性能的研究
含氟丙烯酸聚合物的制备和表面性能的研究摘要人们用各种各样的烃类单体和全氟烷基乙基丙烯酸一起，采用自由基溶液聚合的方法，已制备出一系列新奇的聚合物。
采用两种不同的方法把1加入反应堆制得的聚合物备受关注。
通过选择合适的反应条件，可以控制聚合物的结构。
产物即含H2C=C(CH3)CO2(CH2)2(CF2)n F的丙烯酸聚合物在固态时显示出很好的表面活性。
表面活性的大小取决于单体1的加入方法。
该聚合加工成薄膜可应用于各种各样的表面。
当单体1的质量分数在1.5%的水平时，可以形成防水防油的表面。
一般而言，水的接触角（前进接触角）是80°-115°，十六烷的接触角（前进接触角）是60°-70°。
另外，当采用角度依赖的化学分析用电子能谱法(ESCA)和次级离子质谱(SIMS)深度剖视法研究该聚合物时，我们发现膜中的氟含量曲线出现一个陡峭的峰值。
介绍有机聚合物的膜已经应用于多种材料的涂料上。
在这些应用中，当出现粘结问题时，这些膜的表面性能就变得很重要。
例如，降低一张膜的表面张力可以形成不润湿的表面。
降低一张膜的表面张力用的最多且最成功的方法之一是：在聚合物中嵌入含氟单体形成涂料。
氟可以嵌入聚合物主链。
目前已经出现了用氟化二醇和氟化醇类制备聚氨酯的例子。
人们已经研究了用氟类聚合物和烃类聚合物的混合物来降低膜的表面张力。
有好几个报道利用的是热焓驱使链端倾向于在表面富集和氟一起来改变表面张力。
用化学方法把氟单体嵌入制得共聚物和把全氟烷基接枝到聚合物上，二者都可以降低表面张力。
但是，之前的研究大多集中在含氟质量分数相对较大的聚合物上，现在的研究将会证明我们不一定要用含大量氟成分的物质来达到降低表面张力的目的。
有例可证：把少量以全氟烷基终止的聚乙稀混入聚乙烯中可以降低表面张力，而且目前的体系是可交叉的，在不用处理粘稠溶液或熔体的情况下，可以获得高分子量且耐用的膜。
分子的表面活性很大程度上决定了表面张力降低的多少。
含氟表面活性剂的性质、合成、研究进展
含氟表面活性剂的性质、合成、研究进展含氟表面活性剂是特种表面活性剂中最重要的品种，有很多碳氢表面活性剂不可替代的用途。
含氟表面活性剂主要以全氟烷基或全氟烯基或部份氟化了的烷基等作为疏水基部分，然后再按需要引入适当的连接基及亲水基团，根据亲水基团性质的不同分别制得阴离子型、阳离子型、非离子型及两性型等不同系列的含氟表面活性剂产品。
一、含氟表面活性剂的概况1含氟表面活性剂的结构普通表面活性剂碳氢链中的氢原子被氟原子取代后称为碳氟链，具有碳氟链憎水基的表面活性剂称为含氟表面活性剂(或氟表面活性剂)。
碳氢链中氢原子可被氟全部取代，称为全氟化；也可以部分被氟取代，称为部分氟化。
目前应用的含氟表面活性剂大多为碳氢链全氟化。
碳氟链可用Rf表示，一般碳氟链的碳原子数小于10，否则会因水溶性太小而无法应用。
与普通碳氢表面活性剂相同，凡不能电离的称为非离子氟表面活性剂；能电离的称离子型氟表面活性剂。
阴离子氟表面活性剂：按亲水基因的不同可分为羧酸盐型如C10F21COONa、()C8F17CONH CH25COONa，可由含氟烃基与羧基直接相连组成，也可以通过烃基(一CH2一)n。
酚基(一C6 H4O一)、酰胺基、磺胺基(一SO2NH一)、硫基(一s一)间接相连；磺酸酯盐型如CnF2n+1C6H4SO3H(n=6，8，10)，含氟烃基憎水基既可以与磺酸基直接相连，也可以通过烃基、苯基、酰胺基、磺胺基、聚氧化乙烯段等间接相连；硫酸酯盐型，通常是直链结构的含氟醇与硫酸发生酯化反应制得，如：CF3(CF2CF2)nCH2(OCH2CH2)mOSO3NH4(n=4—6，m=2—10)，含氟烃基憎水基结构也有许多变化，如有以一CF3为ω一端基的，也有以氢为∞一端基的，还有含聚氧乙烯链段的等；磷酸酯盐多是由含氟醇与三氯氧磷(POC3)反应生成，酯化反应生成单酯盐、双酯盐和三酯盐等类型。
如：(CF3)2CF(CF2)6FCH2CH2OP(O)(OH)2。