丙烯酰胺型阴离子表面活性单体的化学结构与其胶束化行为
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孪尾型丙烯酰胺DiC12AM的合成及其在胶束溶液中的增溶性能
郭浩鹏 高保 娇
（ 中北大学化学工程系 太原 ０ ０ ５ ） ３０ １
摘 要 由十二胺 和 １ 溴代十二烷合成 了二 正十二胺（ ｉ ， 一 Ｄ ｃ ）然后 使二正十二胺 与丙烯酰氯（ ｃ 均相反应 ， Ａ） 合成 了孪 尾型丙烯 酰胺 ＮＮ 二正十二烷基丙烯 酰胺（ｉ Ｍ） 考察 了反应时 间与配料 比对收率 的影 响。 ，。 ＤＣ Ａ ， ２ 并 测定 了产物的 Ｆ Ｉ ＴＲ光谱与 Ｎ Ｈ－ＭＲ谱 ， Ｄｉ Ｍ 的化学结构进行 了确认 。采用浊度法测定 了 Ｄｉ 在 对 ＣＡ Ｃ２ Ｍ Ａ 十二烷基硫酸钠（ Ｓ与表面活性单体 ２ Ｓ ） Ｄ 一丙烯酰胺基十二烷磺酸钠（ａ Ｃ ｓ 束溶液中的增 溶性 能。实 ＮＡ ） Ｍ 胶 验结果表 明 ， ｉ 的合成 比较容易 ， ＤＣ２ Ｍ Ａ 在低温 下采用 ｎＤＣ ） （ｃ＝ ：２ （ｉ ： Ａ ）１ ． ｎ １ ０的摩 尔 比 ， 应 ６ ， 反 ｈ 可高收率 （１ 地制得 Ｄ Ｃ Ｍ。由于 Ｓ 胶束 的聚集数较大 ， Ｄ Ｃ Ａ 在 Ｓ Ｓ胶束溶 液中的增溶量较 高 ， 比之 ９ ％） ｉ， Ａ ＤＳ 故 ｉ Ｍ Ｄ 相 下， 表面活性单体 Ｎａ Ｃ， Ｍ Ａ Ｓ胶束的聚集数较小 ， ＤＣ Ａ 在 Ｎａ ＭＣ Ｓ胶束溶液 中的增溶量较低 。 故 ｉ Ｍ Ａ 关键 词 孪尾型丙烯酰胺 ； 合成 ； 增溶性 ； 表面活性单体
乙腈中， 加热至回流温度（０ 回流反应 ６ 。反 ８￣ Ｃ） ｈ 应结束 后 ， 冷却 ， 瓶底 出现 固化铵盐 ， 加入 ３ｍ ０Ｌ
二氯 甲烷 与 ６ ｌ Ｏ 溶液 ２ｍＬ，抽 滤得浅 ｍｏ／ Ｎａ Ｈ Ｌ ０
１ 实 验 部分
１ 试 剂 与仪器 ． １
黄色固体 ， 用二氯 甲烷重结 晶两次 ， 真空干燥至
（ 中北大学化学工程系 太原 ０ ０ ５ ） ３０ １
摘 要 由十二胺 和 １ 溴代十二烷合成 了二 正十二胺（ ｉ ， 一 Ｄ ｃ ）然后 使二正十二胺 与丙烯酰氯（ ｃ 均相反应 ， Ａ） 合成 了孪 尾型丙烯 酰胺 ＮＮ 二正十二烷基丙烯 酰胺（ｉ Ｍ） 考察 了反应时 间与配料 比对收率 的影 响。 ，。 ＤＣ Ａ ， ２ 并 测定 了产物的 Ｆ Ｉ ＴＲ光谱与 Ｎ Ｈ－ＭＲ谱 ， Ｄｉ Ｍ 的化学结构进行 了确认 。采用浊度法测定 了 Ｄｉ 在 对 ＣＡ Ｃ２ Ｍ Ａ 十二烷基硫酸钠（ Ｓ与表面活性单体 ２ Ｓ ） Ｄ 一丙烯酰胺基十二烷磺酸钠（ａ Ｃ ｓ 束溶液中的增 溶性 能。实 ＮＡ ） Ｍ 胶 验结果表 明 ， ｉ 的合成 比较容易 ， ＤＣ２ Ｍ Ａ 在低温 下采用 ｎＤＣ ） （ｃ＝ ：２ （ｉ ： Ａ ）１ ． ｎ １ ０的摩 尔 比 ， 应 ６ ， 反 ｈ 可高收率 （１ 地制得 Ｄ Ｃ Ｍ。由于 Ｓ 胶束 的聚集数较大 ， Ｄ Ｃ Ａ 在 Ｓ Ｓ胶束溶 液中的增溶量较 高 ， 比之 ９ ％） ｉ， Ａ ＤＳ 故 ｉ Ｍ Ｄ 相 下， 表面活性单体 Ｎａ Ｃ， Ｍ Ａ Ｓ胶束的聚集数较小 ， ＤＣ Ａ 在 Ｎａ ＭＣ Ｓ胶束溶液 中的增溶量较低 。 故 ｉ Ｍ Ａ 关键 词 孪尾型丙烯酰胺 ； 合成 ； 增溶性 ； 表面活性单体
乙腈中， 加热至回流温度（０ 回流反应 ６ 。反 ８￣ Ｃ） ｈ 应结束 后 ， 冷却 ， 瓶底 出现 固化铵盐 ， 加入 ３ｍ ０Ｌ
二氯 甲烷 与 ６ ｌ Ｏ 溶液 ２ｍＬ，抽 滤得浅 ｍｏ／ Ｎａ Ｈ Ｌ ０
１ 实 验 部分
１ 试 剂 与仪器 ． １
黄色固体 ， 用二氯 甲烷重结 晶两次 ， 真空干燥至
聚丙烯酰胺工艺设计
第一章概述1．1 聚丙烯酰胺简介1 .1 . 1 丙烯酰胺聚合物的结构和性质PAM在结构上最基本的特点是：（1分子链具有柔顺性和分子形状的易变性。
（2）分子链上有与丙烯酰胺单元数目相同的侧基——酰胺基，而酰胺基具有高极性、易形成氢键和高反应活性。
这些结构特点赋予了 PAM许多极有价值的应用性能。
乳酰胺基的高极性使PAM具有良好的亲水性和水溶性，其水凝胶亲水而不溶与水；柔顺的长链使PAM水溶液具有高粘性和良好的流变性能；酰胺基极易与水或含有-0H基团的物质（天然纤维、蛋白质、土壤和矿物等）形成氢键，产生很强的吸附作用；酰胺基的高反应活性可使PA 術生出很多变性产物，拓宽了他们的应用范围。
1 .1 .2 丙烯酰胺聚合物的发展PAM在 1893年由实验室制得。
1954年在美国实现产业化生产，初期得产品仅室单一得非离子型PAM不久开发了碱性阴离子型PA和阳离子型PAMPAS良的水溶性、增稠性、絮凝性能和化学反应活性的显示出了巨大的市场潜力和广阔的应用前景。
丙烯酰胺单体由丙烯腈经硫酸催化水合制取。
20世纪70年代初美国合日本开发了丙烯睛铜催化水合法， 1985年在日本又有丙烯睛生物酶催化水合法问世。
我PAM产品的开发始于20世纪50年代末期。
1962年上海珊瑚化工厂建成我国第一套PAN生产装置，生产PAMC溶胶产品，用于矿产品处理和石油钻采工业。
随后又开发了辐射聚合法、反相乳液聚合法和水溶液聚合法生产 PAM干粉。
由于在油气田开采和三次采油中的大量应用，以及在污水处理和造纸等方面的用量增加，我国PAM的生产能力不断增加。
自 1994年自主开发的生物酶法制丙烯酰胺工业化获得成功及随后的 2.5万吨/年丙烯酰胺示范性工业生产装置的建成，以及 1995年法国NS公司5万吨/年 PAN生产装置后，我国PA啲产量和质量都油了很大的提升。
近10年来我国PAN发展迅速，现成为世界生产大国，产量跃居世界首位，生产规模已达国际水平。
2_丙烯酰胺基十二烷基磺酸钠的合成及其胶束化行为研究
将所得产物依次用丙烯腈和丙酮洗涤，真空干燥 ４８ ｈ， 得白色粉末状 ２－ 丙烯酰胺基十二烷基磺酸钠（ＳＡＤＳ）， 收率（以十二烯计算）约为 ７０ ％。将所得产物溶于一定 量的蒸馏水中，用饱和碳酸钠溶液中和至 ｐＨ 值为 ８ 左 右，静置 １２ ｈ，有白色晶体析出，此即为 ２－ 丙烯酰胺 基十二烷基磺酸钠（ Ｓ Ａ Ｄ Ｓ ） 。用丙酮与水的混合溶剂进 行多次洗涤，再用丙酮与水的混合溶剂对其进行二次 重结晶，真空干燥 ４８ ｈ 后置于干燥器中备用。
而一直以来，常规的表面活性剂存在的问题是缺乏动 力学稳定性以及随之造成的机械不稳定性。为解决这 一问题，常采用聚合的方法锁住表面活性剂的结构以
收稿日期：２００７－０１－０８ 作者简介：王湘英（１９６４－），女，湖南长沙人，湖南工业大学副教授，湖南大学博士生，主要从事表面活性剂分子自组装体系方
面的研究．
其合成过程简述如下：在装有电动搅拌器、回流冷凝 管、温度计、恒压滴液漏斗的四口烧瓶中，依次加入 一定量的 １－ 十二烯、丙烯腈、１，２－ 二氯乙烷，在恒压 滴液漏斗中加入发烟硫酸，将四口烧瓶中的反应体系 冷却至 ０ ℃以下后，搅拌下滴加一定量的发烟硫酸（滴 加时温度不超过 ５ ℃），滴加完后，再搅拌 ３０ ｍｉｎ，然 后升温至室温下恒温反应 ２４ ｈ。反应结束后，加入无 水乙醚，有白色沉淀生成。过滤除去未反应物和溶剂，
１ 实验部分
1.1 试剂与仪器 １ － 十二烯购自东京化成工业株式会社北京公司
（ＴＣＩ），纯度为 ９９ ％ ；丙烯腈由北京化学试剂厂生产， 为化学纯，使用前经过蒸馏除水；其他试剂也是北京 化学试剂厂的产品，且为分析纯。实验用水均为重蒸 二次水。 所使用的仪器分别为：Ｈｉｔａｃｈｉ Ｆ－４５００稳态荧光光 谱仪，由日本 ＨＩＴＡＣＨＩ 公司生产；ＪＥＮＷＡＹ ４３２０ 数字 电导率仪，由英国 Ｊ Ｅ Ｎ Ｗ Ａ Ｙ 公司生产；Ｔ Ｅ Ｎ Ｓ Ｏ Ｒ ２ ７ 型 傅立叶红外光谱仪、 Ｂｒｕｋｅｒ ｄｒｘ３００超导核磁共振仪，以 及 ＡＰＥＸ ＩＩ 型傅立叶变换离子回旋共振质谱仪均由德 国 Ｂｒｕｋｅｒ 公司生产。 1.2 Ｓ Ａ Ｄ Ｓ 的合成与表征 １．２．１ ＳＡＤＳ的合成 Ｓ Ａ Ｄ Ｓ 的化学结构式见图 １ ，其合成反应式为：
疏水缔合型聚丙烯酰胺的合成与性能及其与离子型表面活性剂的相互作用
参考内容二
疏水缔合丙烯酰胺共聚物是一种具有特殊物理化学性质的高分子材料，其在 溶液中的结构形态研究对于理解其性能和潜在应用具有重要意义。本次演示将详 细介绍疏水缔合丙烯酰胺共聚物的合成方法，性能表征，以及在溶液中的结构形 态。
一、疏水缔合丙烯酰胺共聚物的 合成
疏水缔合丙烯酰胺共聚物的合成主要通过自由基聚合来实现。将丙烯酰胺 （AM）单体与疏水单体（如苯乙烯、甲基丙烯酸乙酯等）混合，使用氧化剂（如 过硫酸钠）引发聚合反应。在聚合过程中，可以通过调节反应温度、pH值、单体 浓度等参数，控制聚合反应的速度和产物的分子量。
对于三元共聚阳离子聚丙烯酰胺，最佳合成条件为：反应温度80℃，反应时 间3小时，原料配比n(AM)/n(St)/n(DVB)=1/1/0.25。合成的三元共聚阳离子聚 丙烯酰胺具有良好的水溶性，适用于各种水溶性环境。然而，其热稳定性和耐水 解性能略逊于疏水缔合聚丙烯酰胺。
结论：
本次演示对疏水缔合聚丙烯酰胺和三元共聚阳离子聚丙烯酰胺的合成及性能 评价进行了详细的研究。通过优化合成条件，发现最佳的合成工艺参数，并对其 性能进行了评价。结果表明，优化后的合成工艺能显著提高产物的性能表现。
材料和方法：
本实验采用了不同的合成方法来制备疏水缔合聚丙烯酰胺和三元共聚阳离子 聚丙烯酰胺。首先，通过控制不同的反应温度、反应时间和原料配比，合成了一 系列疏水缔合聚丙烯酰胺样品。接着，采用类似的方法合成三元共聚阳离子聚丙 烯酰胺样品。
在合成过程中，通过红外光谱、核磁共振等手段对产物进行了表征，以确定 其化学结构。同时，采用粘度计、扫描电子显微镜等仪器对产物的性能进行了评 价。
四、结论
总的来说，疏水缔合丙烯酰胺共聚物是一种具有优异性能的高分子材料，其 合成方法简单，性能可调，且在溶液中形成独特的结构形态。这种特性使它在众 多领域具有广泛的应用前景，如水处理、石油化工、生物医学等。深入理解和研 究疏水缔合丙烯酰胺共聚物在溶液中的结构形态，有助于我们更好地了解其性能 和应用，为设计和开发新的高分子材料提供理论指导。
阴离子型粘弹性表面活性剂基凝胶的制备和性能
阴离子型粘弹性表面活性剂基凝胶的制备和性能刘德新a 赵修太a 邱广敏a 岳湘安b *(a 中国石油大学石油工程学院 山东257061;b 中国石油大学提高采收率研究中心 北京102249)摘 要 以油酸钾和氯化钾形成的粘弹性表面活性剂体系(V ES -Y )为基础,在VES -Y 中加入交联剂(N ,N c -亚甲基双丙烯酰胺)和引发剂(N a 2S 2O 8),在N 2气保护下,于60e 下恒温24h ,聚合得到阴离子型粘弹性表面活性剂凝胶(VES -G )。
对V ES -G 和V ES -Y 体系的耐温、抗有机烃、破胶及对储层伤害等性能进行了室内评价。
结果表明,VES -G 体系的耐温和抗剪切性能得到大幅度改善,对有机烃的敏感性明显减弱,破胶后VES -G体系的性能与VES -Y 体系基本一致;且通过岩心流动实验证实,VES -G 体系对储层不存在伤害,渗透率保留率>99%。
关键词 粘弹性表面活性剂,凝胶,粘度,油酸钾,渗透率,阴离子型中图分类号:O 647.2 文献标识码:A 文章编号:1000-0518(2008)07-0865-032007-08-12收稿,2007-11-23修回国家十五科技攻关项目(2003BA613A -07-05)通讯联系人:岳湘安,男,教授,博士生导师;E-m ai:l yxa @b j .cn ;研究方向:油气田开发、流体力学表面活性剂在达到临界胶束浓度(C MC )时开始形成球状胶束,在适宜的条件下(如含盐量),若进一步增加其浓度,球状胶束就可能沿非轴向增长形成热力学平衡态聚集体)柔性蠕虫状胶束,即形成粘弹性表面活性剂体系(VES)[1~5]。
目前,VES 在石油工业中主要作为压裂液[6,7],其用量约为聚合物基压裂液用量的50%。
VES 压裂液配制简单,溶解性能良好,对地层无伤害并能使充填层保持良好的导流能力,排液能力强,压裂液残渣几乎为零,几乎不改变油层的润湿性并且能够有效的稳定粘土,使压裂过程中的表皮效应和油层污染接近于零,因此也叫清洁型压裂液。
疏水缔合水溶性聚合物的合成研究进展
均相共聚、均相共聚 、胶束共聚 、反相微乳液聚合、无皂乳液聚合、活性 阴离子聚
合 以及超 临界 二氧 化 碳 介 质等 。
关键词：疏水 缔合 ；水溶性聚合物 ：水溶性单体：疏水性单体
中图分类号 ：０ ３ ６２ 文献标识码：Ａ
上 世纪 ８ Ｏ年代 中期 ，ｖｎ ］ 出了疏水缔 合聚 合物 （ ｄｏ ｈｂｃｌ ｓｃａｎ ｏｙ ｒ Ｅ ａＢ 提 Ｈｙｒｐｏ ｉ ｌａ ｏｉｉｇｐ ｌｍｅ， ａｙ ｓ ｔ ）的概 念 。疏 水缔合水 溶性聚 合物 ，指 的是在 传统 的聚 合物亲 水性 大分子 链上 引入 少量 疏 水基 团 （ 尔分数 大约为 ２ 摩 ％～５ ％）的一类 新型 的水溶 性聚合 物【。 ２ Ｊ
１ ． 均 相 共 聚 ２
均 相共 聚 法 是将 疏 水 性 单体 和水 溶 性 单体 溶 于 共 同 的单 一溶 剂或 混 合溶 剂 中实现 共 聚
合 的方法 。用 单 一 溶 剂 或混 合 溶剂 代 替水 溶 剂来 克 服 疏水 性 单 体与 水溶 性 单体 不 共溶 的性
质 ，故该方 法 是均相 的 。Ｅ ｚｌ等人 【 和 Ｄ ｗｌ ｇ等 人 【Ｊ 究表 明，该方 法 可 以使 体系 ｚｅｌ 】 ｏ ｉ ｎ ｌ的研 ｏ 达 到分 子水 平 的分 散 ，从而 解 决疏水 性单 体与 水 溶性 单 体混溶 的问题 ， 却经 常 出现 生成 的 但 聚 合物 不溶 于 反应溶 剂 的现 象 。通过 这种 均相 共聚 得 到 的是无 规共 聚物 。在水 溶 液 中疏水 缔
构功能单体 Ｎ ． 羟基．． ３甲氧基． 苄基） ． 丙烯酰胺 （ ＭＢ ，合成了一种新型的丙烯酰胺－ Ｈ Ａ） 丙 烯酸－ＭＢ 丙烯酸十八酯四元疏水缔合共聚物 （ ＭＡ Ｓ 。 Ｈ Ａ． Ａ Ｈ Ａ） 与不含 Ｈ Ａ 的聚丙烯酰胺 ＭＢ
阴离子型聚丙烯酰胺是一种水溶性高分子化合物
阴离子型聚丙烯酰胺是一种水溶性高分子化合物阴离子型聚丙烯酰胺简称APAM，是一种水溶性高分子化合物，它是由丙烯酰胺单体经过聚合反应形成的大分子化合物，具有良好的水溶性，并且在水中能够形成稳定的胶凝体。
APAM在很多领域都有广泛的应用，例如水整治、油田开发、生活用水、造纸、食品加工、纺织、化妆品、医药、矿物提取等等，下面将分别认真介绍它们的应用。
水整治APAM可以帮忙清除水中的固体颗粒，例如悬浮在水中的泥沙、铁锈等。
在自来水处理中，通常会使用APAM去除水中的悬浮物，从而提高水的透亮度和清亮度。
除此之外，APAM还可以用于污水处理，在处理过程中其作用是中和污水中的离子，削减水中的悬浮物。
油田开发在油田开发中，APAM可以用作驱油剂。
由于其具有较高的分子量，可以形成粘性的驱油剂，加添油井的可采储量。
此外，APAM还可以用于防止油井堵塞，提高油井生产效率。
生活用水在生活用水方面，APAM紧要用于水处理，解决家庭自来水中的浑浊、异味等问题。
此外，APAM还可以用于防止水龙头、水管堵塞。
造纸在造纸过程中，APAM可以用来加添纸浆的粘度，并且在纸张成型后可以起到加强纸张强度的作用。
食品加工APAM是一种辅佑襄助加工剂，可以用于蛋白质分别、悬浮剂和乳化剂等领域。
例如在葡萄酒制造中，APAM可以用于在发酵过程中去除白膜，削减发酵汁的泡沫。
纺织APAM在纺织工业中通常用于纱线和面料的柔嫩剂，可加强织物的手感和光泽度。
化妆品APAM可以用于化妆品的乳化剂、增稠剂和稳定剂等方面。
医药APAM在医药领域的应用包括药物缓释剂、血液净化剂和伤口敷料等。
矿物提取APAM在矿物提取中可以用于沉淀物的分别和污泥的处理。
总的来说，阴离子型聚丙烯酰胺是一种具有广泛应用前景的高分子化合物，其应用范围涵盖了水整治、油田开发、生活用水、造纸、食品加工、纺织、化妆品、医药和矿物提取等浩繁领域。
2-丙烯酰胺基十二烷基磺酸钠的合成及其胶束化行为研究
Ｗ ａ ｇＸ ｉ ｇ ｉ ｇ １ Ｔｏｎ ｉ ｎ ａ ｙ ｎ ， ｎ ２ ｇ Ｒｕｌ ｉ
（ ． ｏｌ ｅ ｆ ｎ ｉ ｎ ｎａ Ｓ ｉ ｃ ｎ ｎｉｅｒ ｇ Ｈｕ ａ ｎｖｒｉ ， ｈ ｇｈ １０ ２ Ｃ ｉａ １Ｃ ｌ ｇ ｖ ｏ ｍｅ ｔ ｃ ｎｅａｄＥ ｇｎｅｉ ， ｎ Ｕ ｉ ｓ ｅ ｏＥ ｒ ｌ ｅ ｎ ｎ ｅ ｔ Ｃ ａ ｓａ４０ ８ ， ｈｎ ； ｙ ｎ
２ 丙烯酰胺基十二烷基磺酸钠的 一
合成及其胶束化行为研究
王湘英 一，佟 瑞利
（． １ 湖南大学 环境科学与工程学 院 ，湖南 长沙 ４０８ ； ２ １０ ２ ． 湖南工业大学 ，湖南 株洲 ４２０ ； １０７
３ ． 中国矿业大学 （ 北京 ） ，北京 １０８ ） ００３ 摘 要 ：以丙烯腈 与 卜 十二 烯为主要原料 合成 了可聚合 表 面活性 剂 ２ 一丙烯酰胺 基十二烷基磺 ￣ （ＡＤＳ ， Ｓ ）
２ Ｈｕ ａ ｉｅ ｉ ｆ ｃ ｈ ｏｏ ｙ，Ｚｈ ｚ ｏ ｎ ２ ７， Ｃｈｎ ； ． ｎ ｎＵｎｖ ｒ ｔ ｏ Ｔｅ ｎ ｌ ｇ ｓ ｙ ｕ ｈ ｕＨｕ ａ ４１ ０ ｎ ｉａ
３ ｈｎ ｎｖ ｒ ｔ ｏ ｎｎ ｄ１ ｌ １ｇ ，Ｂ ｉｎ ０ ０ ３ Ｃ ｉ ． ｉａ ｉｅ ｉ ｆ ｉｇａ ｌ ｏ ｙ ｅ ｉｇ１０ ８ ， ｈｎ Ｃ Ｕ ｓ ｙ Ｍｉ ｎ ｌｌ ｏ ｊ ａ）
（ａ ）ｓ ． ｍ ｌ ｔ２ ℃ ａｄ ｅ ｕ ａ ｔ ｓ ｎ ｃ ｉ６ ５ ｏ Ｌａ ５ ｎ ｔ ｒ ｃ ｅ ｉ １ ／ ｈ ｓｆ ｅ ｎ ｏ
ｉｄ ｃ ｒｎ ｅｒ ｌｔｖ ｌ ａｇ ｉｅｏ ｅＳＡＤＳｍｏ ｅ ｕｅ ｎ ｉａ ｇｔ ａｉｅ ｙｌｒ ｅｓｚ ｆｔ ｉ ｈ ｅ ｈ ｌ ｌ、 ｃ
ｕ ｉ ｇ ｃｙ ｏ ｉ ｉ ｄｄ ｄ ｃ ｌｅ ｅ ｅ Ｓ ｉ ｗ ｔｒ ｌ， ｄ ｉ ｈ ｍｉａ ｒ ｃ ｒ ａ ａ ｔｒ ｅ ｔ ｓ ｒ ｌ ｎｔ ｌ ａ ｏ ｅ ｙｄ ｃ ｎ ｎｌ ｍａｅｉ ｓ ａ ｓ ｅ ｃ ｓ ｕ ｔ ｅ Ｓ ｈ ｒ ｃｅ ｚ ｄｗｉ ＦｎＲ， ＮＭＲ ｄ ｎ ａ ｒｅ ｎ ａ ｍａ ａ ａ ｎ ｔｃ ｌ ｔ ｕ ｉｃ ｉ ｈ Ｈ１ ｎ ａ ｍａ ｓ ｐ ｃｒ ｍ． ｈ ｎ ｔｅ ｃｉ ｃ ｃ ｌ ｏ ｃ ｎｒ ｔ ｎ ｔ ５ ℃ ｏ ＡＤＳ ｉ ａ ｕ ｅ ｙ ｕ ｉ ｇｍｅ ｄ ｆ ｕ ａ ｅｔｎ ｉ ｎ ｓ ｅ ｔ ｓ ｕ Ｔ ｅ ｒ ｉａ ｍｉｅｌ ｃ ｎ ｅ ｔ ｉ ｓ ｈ ｔｌ ｅ ａｏ ａ２ ｆ Ｓ ｍｅ ｓ ｒ ｄｂ ｓｎ ｍｏ ｓ ｒ ｃ ｓ ， Ｓ ｏ ｓｆ ｅ ｏ
表面活性含氟单体-丙烯酰胺共聚物溶液性质研究
摘
要
以异 佛 尔 酮 二 异氰 酸 酯 （ Ｐ Ｉ 、 二 氟 庚 醇 （ Ｏ 、 丙 基 聚 乙 二 醇 （ Ｐ Ｇ） 成 的 表 面 活 性 含 氟 ＩＤ ） 十 Ｆ Ｈ） 烯 Ａ Ｅ 合
单 体 （ Ｓ 与 丙 烯 酰 胺 通 过 水 溶 液 聚 合 ， 备 出 含 氟 疏 水 缔 合 聚 丙 烯 酰 胺 （ Ｐ Ｍ） 用 表 面 张 力 法 研 究 了 Ｆ Ｍ） 制 ＦＡ ． Ｆ Ｍ 的胶 束 化 ， 流 变 仪 、 态 激 光 光 散 射 （ Ｌ ） 原 子 力 显 微 镜 （ Ｆ 表 征 了 Ｆ Ａ 溶 液 的 流 变 性 能 、 Ｓ 用 动 ＤＳ和 Ａ Ｍ） ＰＭ 缔 合 结 构 尺 寸 和 形 态 ． 果 表 明 ，Ｓ 在 ２ ℃ 下 Ｃ 结 ＦＭ ５ ＭＣ为 １２ Ｌ ， 面 张 力 为 ２ ． ７ｍ ・ 。Ｆ Ａ 溶 液 ．８ｇ・ ～ 表 ６ ７ Ｎ ｍ‘． Ｐ Ｍ
合 ， 得 了含氟 疏水 缔 合 聚丙 烯 酰胺 （ Ｐ Ｍ） 分 制 ＦＡ ； 别 用 流变仪 、 态激 光光 散射 （ Ｌ ） 原子 力 显微 动 ＤＳ 、 镜 （ Ｆ 对 Ｆ Ａ 溶 液 的 流变 性 能 、 合结 构 尺 Ａ Ｍ） ＰＭ 缔
寸 和形 态进 行 了表征 ．
可 克服 上 述 缺 点 ＂ ． 面活 性 单 体 ， 称 可 聚 合 表 又 表 面活性 剂 ， 一类 含有 可 聚合 基 团的 表 面 活 性 是
水 为高 纯水 （ 电阻 １ Ｑ ・ ｍ） Ａ Ｅ ８Ｍ ｃ ． Ｐ Ｇ真 空脱 水 后使 用 ， Ｍ 用 氯 仿 重 结 晶后 置 于 冰 箱 中冷 藏 备 Ａ 用， 其它 原料 直接 使用 ． １ ２ 表 面活 性含氟 单体 （ Ｓ ） ． Ｆ Ｍ 的制 备
在 带搅 拌器 、 凝 器 和滴 液漏 斗 的干 燥 三 口 冷
丙烯酰胺的聚合
丙烯酰胺的聚合丙烯酰胺是一种重要的合成材料，它可以通过聚合反应得到高分子材料，具有广泛的应用领域。
本文将介绍丙烯酰胺聚合的原理、方法和应用。
一、原理丙烯酰胺的聚合是通过引发剂引发的自由基聚合反应进行的。
在聚合反应中，引发剂引发丙烯酰胺分子中的双键开裂，形成自由基，并与其他丙烯酰胺分子发生反应，逐步形成高分子链。
二、方法1. 自由基聚合自由基聚合是最常用的丙烯酰胺聚合方法之一。
在聚合反应中，引发剂（如过硫酸铵）通过热或光的作用产生活性自由基，引发丙烯酰胺的自由基聚合反应。
聚合反应通常在高温下进行，反应时间较长。
2. 阴离子聚合阴离子聚合是另一种常用的丙烯酰胺聚合方法。
在聚合反应中，引发剂（如碱性物质）引发丙烯酰胺分子的负离子聚合反应。
与自由基聚合相比，阴离子聚合反应速度较快，反应温度较低。
3. 离子聚合离子聚合是一种较新的丙烯酰胺聚合方法。
在聚合反应中，引发剂（如阳离子或阴离子）引发丙烯酰胺分子的正离子或负离子聚合反应。
离子聚合具有高效、高选择性和高产率的特点。
三、应用1. 水处理丙烯酰胺聚合物具有优异的吸附性能，可以用于水处理领域。
它可以吸附水中的杂质，如重金属离子、有机物和悬浮物，从而净化水质。
2. 土壤改良剂丙烯酰胺聚合物具有优异的保水性能和保肥性能，可以用作土壤改良剂。
它可以改善土壤结构，提高土壤保水能力和肥力，促进作物生长。
3. 纺织品添加剂丙烯酰胺聚合物可以作为纺织品的添加剂，改善纺织品的柔软性、手感和耐久性。
它可以增加纺织品的抗皱性和耐磨性，提高纺织品的品质。
4. 医疗材料丙烯酰胺聚合物可以用于制备医疗材料，如人工关节、人工血管和人工皮肤等。
它具有良好的生物相容性和生物降解性，可以与人体组织相容，减少排异反应。
5. 包装材料丙烯酰胺聚合物可以用于制备包装材料，如薄膜、泡沫和胶带等。
它具有良好的柔韧性和抗撕裂性，可以保护包装物品不受外界环境的影响。
丙烯酰胺的聚合是一种重要的合成材料制备方法，具有广泛的应用领域。
SDS聚丙烯酰胺凝胶电泳原理
聚丙烯酰氨凝胶电泳作用原理聚丙烯酰胺凝胶电泳是网状结构，具有分子筛效应，它有两种形式，一种是非变性聚丙烯酰胺凝胶，蛋白质在电泳中保持完整的状态，蛋白在其中依三种因素分开：蛋白大小，形状和电荷。
而SDS-PAGE仅根据蛋白分子量亚基的不同而分离蛋白。
这个技术首先是1967年由shapiro建立，他们发现在样品介质和丙烯酰胺凝胶中加入离子去污剂和强还原剂后，蛋白质亚基的电泳迁移率主要取决于亚基分子量的大小，电荷因素可以忽视。
SDS是阴离子去污剂，作为变性剂和助溶试剂，它能断裂分子内和分子间的氢键，使分子去折叠，破坏蛋白分子的二、三级结构。
而强还原剂如巯基乙醇，二硫苏糖醇能使半胱氨酸残基间的二硫键断裂。
在样品和凝胶中加入还原剂和SDS后，分子被解聚成多肽链，解聚后的氨基酸侧链和SDS结合成蛋白- SDS胶束，所带的负电荷大大超过了蛋白原有的蛋白量，这样就消除了不同分子间的电荷差异和结构差异。
SDS-PAGE一般采用的是不连续缓冲系统，于连续缓冲系统相比，能够有较高的分辨率。
浓缩胶的作用是有堆积作用，凝胶浓度较小，孔径较大，把较稀的样品加在浓缩胶上，经过大孔径凝胶的迁移作用而被浓缩至一个狭窄的区带。
当样品液和浓缩胶选TRIS/HCL缓冲液，电极液选TRIS/甘氨酸。
电泳开始后，HCL解离成氯离子，甘氨酸解离出少量的甘氨酸根离子。
蛋白质带负电荷，因此一起向正极移动，其中氯离子最快，甘氨酸根离子最慢，蛋白居中。
电泳开始时氯离子泳动率最大，超过蛋白，因此在后面形成低电导区，而电场强度与低电导区成反比，因而产生较高的电场强度，使蛋白和甘氨酸根离子迅速移动，形成以稳定的界面，使蛋白聚集在移动界面附近，浓缩成一中间层。
SDS聚丙烯酰胺凝胶电泳原理采用十二烷基硫酸钠-聚丙稀酰胺凝胶电泳（SDS-PAGE，polyacrylamide gel electrophoresis）方法可对蛋白质的组分进行分离，并可精确测得蛋白质的分子量。
可聚合表活性单体的研究进展_王桂霞
收稿：２０１３－０７－０８；修回：２０１３－０８－２０；基金项目：桂林理工大学博士启动基金ＫＨ２０１３ＺＤ００３；作者简介：王桂霞，女，主要从事水溶性聚合物的研究。
Ｔｅｌ：０７７３－５８９６４５３，Ｅ－ｍａｉｌ：２０１００３３＠ｇ檭檭檭檭檭檭檭檭檭檭檭檭檭檭檭檭檭檭檭檭殐殐殐殐ｌｕｔ．ｅｄｕ．ｃｎ．知识介绍可聚合表活性单体的研究进展王桂霞，孔翔飞（广西矿冶与环境科学实验中心，桂林理工大学化学与生物工程学院，桂林 ５４１００４） 摘要：可聚合表活性单体（英文简称，Ｓｕｒｆｍｅｒ）是一种功能性表面活性剂，其特点为分子结构中同时具有亲水和疏水的基团，且含有可聚合的双键。
这一结构特点赋予它们独特的物理化学性质———两亲性和可聚合特性。
可聚合表活性单体作为新型的聚合单体在工业生产、科学研究等领域有着广泛的应用价值。
本文根据可聚合表活性单体离子电荷的不同，综述了六种可聚合表活性单体的合成、性质及应用研究情况，并对可聚合表活性单体的研究趋势和未来前景进行了展望。
关键词：可聚合表活性单体；阳离子；阴离子；非离子；离子对；两亲离子型；双子座型自１９５６年Ｂｉｓｔｌｉｎｅ等［１］首次报道了具有长脂肪链的可聚合表活性单体脂肪酸烯丙酯的性质及用途以来，可聚合表活性单体（英文简称，Ｓｕｒｆｍｅｒ）受到广泛的关注。
世界各地的研究机构和公司合成了大量的各式各样的表活性单体，学术界相继也涌现出大量的相关文献综述［２～１１］。
可聚合表活性单体是一种功能性表面活性剂，其特点为分子结构中同时具有亲水和疏水的基团，且含有可聚合的双键。
这种分子结构特点赋予了它们独特的物理化学性质———两亲性和可聚合；这一特性使得这类表活性单体在科技领域有着广泛的应用。
例如，可用来制备具有生物活性的囊泡［１２］、制备功能性聚合物多孔微球［１３，１４］、提供一个软模板合成功能性有机或无机的纳米复合材料［１５，１６］、作为可聚合的乳化剂改善乳液聚合［１７］，等等。
丙烯酰胺化学结构-概述说明以及解释
丙烯酰胺化学结构-概述说明以及解释1.引言1.1 概述概述部分的内容可以包括对丙烯酰胺的基本介绍和背景信息。
以下是一个例子：丙烯酰胺（Acrylamide）是一种有机化合物，它由丙烯酸酰胺基团（acrylamide group）构成。
丙烯酰胺化学结构中包含一个丙烯酰胺基团，该基团由氨基和乙烯基分子（ethylene group）组成。
丙烯酰胺是一种无色、无味的结晶固体，在水中可以溶解。
丙烯酰胺具有一些独特的化学性质和广泛的应用领域。
它是一种重要的有机合成原料，在制造各种化学品和材料时发挥着关键作用。
丙烯酰胺还可用于制造高分子聚合物，如聚丙烯酰胺（Polyacrylamide），它具有优异的吸水性和凝胶性能，在生活和工业中有很多应用。
然而，丙烯酰胺也存在着一些潜在的风险和挑战。
据研究表明，高温烹调或加热含有淀粉的食物会生成丙烯酰胺，而丙烯酰胺又被认为是一种潜在的致癌物质。
因此，在食品加工和烹饪中，需要采取相应的预防措施来降低丙烯酰胺的生成。
本文将重点介绍丙烯酰胺的化学结构、性质和用途，并对其未来的研究方向进行展望，以期进一步了解和应用这一化合物。
在接下来的内容中，我们将深入探讨丙烯酰胺的结构特点、其在聚合物合成和其他领域中的应用，以及其潜在的风险和挑战。
通过对丙烯酰胺的全面了解，我们能够更好地利用其在科学研究和工业应用中的潜力，同时也能更好地管理其潜在的风险。
1.2 文章结构本文将按照以下结构进行论述：第一部分是引言部分，包括概述、文章结构和目的。
在概述中，将简要介绍丙烯酰胺化学结构的相关背景和重要性。
接着，介绍文章的结构，明确将要涵盖的内容和论述顺序。
最后，明确本文的目的，即通过对丙烯酰胺化学结构的探索，深入了解其性质和用途，并探讨其未来的研究方向。
第二部分是正文，分为两个主要部分。
首先，介绍丙烯酰胺的化学结构。
这部分将详细描述丙烯酰胺的分子式、分子量以及分子结构的特点。
其次，探讨丙烯酰胺的性质和用途。
丙烯酰胺类单体的乳液聚合
丙烯酰胺类单体的乳液聚合丙烯酰胺类单体的乳液聚合是一种重要的合成方法，其中丙烯酰胺作为一种优秀的单体，具有良好的物理和化学性质，广泛应用于合成高分子材料的领域。
本文将对丙烯酰胺类单体的乳液聚合进行详细的介绍和讨论。
第一部分：乳液聚合概述乳液聚合是一种重要的合成方法，其基本原理是通过溶剂的作用，使单体在乳液中均匀分散，并在适当的条件下发生聚合反应。
相较于传统的溶剂聚合方法，乳液聚合具有许多优点，如操作简便、反应条件温和、产物纯度高等。
第二部分：丙烯酰胺类单体的乳液聚合机理乳液聚合的关键是乳化剂的选择和聚合条件的控制。
对于丙烯酰胺类单体来说，乳化剂主要是阴离子型表面活性剂，如十八烷基磺酸钠、烷基苯磺酸钠等。
这些乳化剂可以使单体在水相中形成稳定的乳液，并保持较高的分散度。
聚合过程中，丙烯酰胺单体会与引发剂反应，生成自由基，从而引发聚合反应。
引发剂的选择是乳液聚合的关键，目前常用的有过硫酸铵、过硫酸钾等。
此外，还需要考虑温度、pH值等因素对聚合反应的影响。
第三部分：丙烯酰胺类单体的应用丙烯酰胺类单体乳液聚合产生的聚合物在各个领域具有广泛的应用。
其中，丙烯酰胺-丙烯酸共聚物被广泛应用于颜料、涂料、油漆等领域；丙烯酰胺-丙烯酸盐共聚物具有优异的吸水性能，可用于水凝胶、医疗材料等领域；丙烯酰胺-甲基丙烯酸甲酯共聚物可用于纺织品、纸张等领域。
第四部分：丙烯酰胺类单体的乳液聚合的优缺点乳液聚合具有以下优点：(1) 可在水溶液中进行，无需使用有机溶剂，符合环保要求；(2) 操作简便，适合工业化生产；(3) 聚合过程中可以控制聚合物的粒径和分散度，可以调节聚合物的性质。
然而，乳液聚合也存在一些限制性因素：(1) 乳化剂的选择和使用方法比较复杂，需要进一步优化和探索；(2) 聚合物的分散度和分子量分布范围较广，有待进一步改进。
结论丙烯酰胺类单体的乳液聚合是一种重要的合成方法，其通过选择适当的乳化剂和聚合条件，可以得到分散性好、稳定性高的聚合物。
阴离子表面活性剂LAS简介
LAS：英文缩写，代表意思广泛，组织、化工品、专业名称等等的缩写，凡关键词首字母的排列顺序为L、A、S皆可用此。
1、直链烷基苯磺酸钠化学物：直链烷基苯磺酸钠（Linear Alkylbenzene Sulfonates），属于烷基苯磺酸盐物质的理化常数国标编号----CAS号中文名称阴离子洗涤剂(LAS) ，直链烷基苯磺酸钠盐英文名称Linear Alklybezene Sulfonates别名阴离子表面活性剂分子式C18H29SO3X；CH3(CH2)9CH(CH3)C6H4SO3X 外观与性状分子量344.4(平均) 蒸汽压熔点溶解性密度稳定性危险标记：低毒物质，泡沫多、刺激性大，有一定致畸性。
主要用途：用作洗涤剂，已逐步被淘汰，包括某直销产品的洗洁精在美国和韩国已经因LAS 被淘汰。
用途：通常作为家庭合成洗涤剂、洗涤餐具和蔬菜用的厨房洗涤剂(目前被部分国家淘汰使用)；除用作厨房洗涤剂之外, 还用作家庭用清洁剂、去污粉等的配制成分, 以及在洗衣店用的洗涤剂、纤维工业用的煮炼助剂、洗涤剂、染色剂、金属电镀过程用的金属脱脂剂、造纸工业用的树脂分散剂、毛毡洗涤剂、脱墨剂, 在制造树脂乳胶液聚合过程中用的乳化剂、在农药工业乳剂用的乳化剂、颗粒剂和可湿性粉剂用的分散剂、皮革工业用的渗透脱脂剂、肥料工业用的防结块剂、水泥工业用的加气剂等许多方面, 作为配合成分或单独使用；近年来, 在石油开采中3次回收用胶束溶液驱油法等新技术方面也有所应用.。
毒害：LAS对动植物有毒害。
直链烷基苯磺酸盐(LAS)和非离子表面活性剂(NIS)是产量和消耗量都相当大的两类表面活性剂.文章从生物降解性、毒性及在环境和生物体内的累积性3个方面分析了它们的环境安全性,认为表面活性剂对环境会产生不同程度的影响.LAS对动植物有毒害,在环境中和生物体内有累积(尽管易降解)。
物理指标：耐硬水性和钙皂分散能力差、耐强碱性差。
LAS的水溶液随着水硬度的增加而变得混浊,直至不透明；LAS相对AES和醇醚羧酸AEC及其盐AEC—Na的钙皂分散能力差。
十二烷基硫酸钠聚丙烯酰胺相互作用
十二烷基硫酸钠聚丙烯酰胺相互作用十二烷基硫酸钠（SDS）是一种常用的表面活性剂，而聚丙烯酰胺（PAM）是一种聚合物。
它们之间的相互作用是指SDS和PAM在一定条件下发生的相互作用现象。
这种相互作用在科学研究和工业应用中具有重要意义。
我们来了解一下十二烷基硫酸钠。
SDS是一种阴离子表面活性剂，具有良好的表面活性和乳化性能。
它的分子结构中含有一个疏水的十二烷基链和一个亲水的硫酸钠头基。
这个结构使得SDS在水中形成胶束结构，疏水链朝向内部，亲水头基朝向外部。
这种胶束结构可以降低液体的表面张力，提高液体的分散性和乳化性。
而聚丙烯酰胺是一种高分子化合物，具有很强的吸水性和保水性。
它的分子结构中含有丙烯酰胺单体，通过聚合反应形成线性或交联的聚合物。
PAM具有很高的分子量，可以在水中形成大分子网状结构。
这种结构能够增加液体的粘度和黏度，提高液体的稳定性和流变性能。
当SDS和PAM共同存在时，它们之间会发生相互作用。
一方面，SDS可以与PAM分子的亲水基团发生静电相互作用，形成SDS-PAM复合物。
这种相互作用可以改变PAM分子的空间构型和溶解度，影响PAM的吸水性和保水性。
另一方面，SDS的胶束结构可以包裹PAM分子，形成SDS-PAM胶束。
这种胶束结构可以增加PAM分子的稳定性和分散性，改善PAM的流变性能和加工性能。
SDS和PAM的相互作用还可以影响它们在溶液中的行为。
例如，当SDS和PAM溶液的浓度逐渐增加时，它们之间的相互作用会变得更加显著。
此时，SDS和PAM分子之间的相互作用力会增强，导致溶液的黏度和流变性能增加。
同时，SDS和PAM分子之间的相互作用还可以形成一定的空间排列结构，影响溶液的微观性质和宏观性质。
在工业应用中，SDS和PAM的相互作用可以被利用于多种领域。
例如，在油田开发中，SDS-PAM复合物可以作为增稠剂和流变剂，提高水驱油的效果。
在废水处理中，SDS-PAM胶束可以作为絮凝剂和沉淀剂，提高污水的净化效率。
反应型乳化剂种类介绍
化学组成丙烯酰胺基异丙基磺酸钠特性高亲水性，能与醋酸乙烯，苯乙烯，丙烯酸类单体共聚不能乳化单体，可配合本公司阴离子乳化剂一起使用（如A-6828）减少表面活性剂的使用量-----提高了防水性能和耐擦洗性能，提高了颜料接受力，提高了粘附力能提高乳液体系的机械稳定性，水解稳定性，改善漆膜抗粘连性能不含APEO应用实例适合制备水性丙烯酸类乳液，用于纺织乳液，建筑乳液，胶粘剂等与丙烯酸，及其他水性可聚合单体共聚，应用于水处理剂，提供较好的抗钙，镁，硅，铝，铁离子性能使用方法可以在反应釜加入作垫底料，也可加入预乳化中，配合部分阴离子乳化剂一起用，或与水性单体混合使用溶解性互溶比1：10水+异丙醇--乙二醇--二甲苯----不溶，+溶解规格含量： 49- 51%PH： 7.5-9.0阻聚剂： 1000PPM包装：25KG，200KG稳定期：室温密闭贮存，按批号时间延至12个月化学组成含烯丙基的特种醇醚硫酸盐特性拥有优秀的乳化能力，因而可以获得稳定的乳液聚合过程赋予乳液优秀的稳定性，不仅表现在乳液涂膜具有良好的耐水性能上，而且，对于后续深加工的产品同样赋予良好的稳定性。
也可配合本公司阴，非离子乳化剂一起使用（如WET-60，A--980）共聚性能，改善漆膜抗粘连性能制备高表面张力，较好流平性能、较低泡沫的乳液不含APEO应用实例制备的水性乳液，用于纺织乳液，建筑乳液，胶粘剂等使用方法可以在反应釜加入作垫底料，也可加入预乳化中，单独或和其他乳化剂一起用应用举例请向技术部索取临界胶束浓度% ~0.1表面张力(25℃,CMC) 36 dynes/cmConcentration (solide g/L)Surface tensionDynes/cmConcentration(solide g/L)Surface tensionDynes/cm0.532037.6 2.0215 38.20.798037.3 3.0854 39.11.064035.8 4.043 39.1 1.5960 37.0 5.0537 39.2 规格固含量： 49-52%PH： 6.0-7.5包装：25KG，200KG稳定期：室温密闭贮存，按批号时间延至12个月反应性乳化剂NRS-138化学组成含双键的醇醚磺基琥珀酸酯钠盐特性拥有优秀的乳化能力，因而可以获得稳定的乳液聚合过程赋予乳液优秀的稳定性，不仅表现在乳液涂膜具有良好的耐水性能上，而且，对于后续深加工的产品同样赋予良好的稳定性。
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2006年第64卷化学学报V ol. 64, 2006第18期, 1859～1864 ACTA CHIMICA SINICA No. 18, 1859～1864* E-mail: gaobaojiao@Received November 24, 2005; revised February 22, 2006; accepted May 8, 2006.1860化学学报V ol. 64, 2006者称之为表面活性单体(Surface active monomer, Surfmer). 表面活性单体的亲水亲油性与可聚合性使其在众多科技领域有广阔的应用前景, 已引起了科技界的广泛注意, 比如可用来制备囊泡进行生物模拟、制备功能高分子微球、构建软模板制备功能无机纳米材料及无机/有机纳米复合材料、用于高性能拟无皂乳液聚合体系、合成疏水缔合聚丙烯酰胺(HPAM)等[3～7], 特别是后者, 可用来制备高性能驱油聚合物, 对于三次采油工业具有十分重要的意义. 亲水性表面活性单体溶于水, 可与丙烯酰胺(AM)实现水溶液均相共聚合, 完全克服了采用胶束聚合方法使疏水单体与AM共聚合制备疏水缔合聚丙烯酰胺的严重缺点——小分子表面活性剂的加入给共聚合过程及产物带来诸多的负面影响[8,9]; 更重要的是当表面活性单体的浓度高于其临界胶束浓度时, 由于表面活性单体在水溶液中以胶束形式存在, 与AM共聚合时遵循微嵌段共聚合机理, 即表面活性单体以微嵌段的形式进入大分子主链[10,11], 使所得共聚物的疏水侧链能更有效地发生疏水缔合, 从而赋予HPAM 更强的增稠性能, 本课体组的前期研究也充分证实了这一微嵌段共聚合机理[12]. 因此可以推测, 表面活性单体的胶束化行为将对共聚物大分子链的微结构产生很大的影响, 从而强烈地影响HPAM的水溶液性能. 比如表面活性单体的临界胶束浓度(CMC)的大小、聚集数(N agg)的大小及其表面活性(γCMC)的高低等胶束化参数, 对于控制表面活性单体与AM的共聚合过程及控制共聚物大分子链的微结构至关重要, 因此, 本文较深入地研究了丙烯酰胺型阴离子表面活性单体的胶束化行为及其化学结构对胶束化行为的影响, 以期为合成高性能驱油聚合物(强增稠性、高耐温与抗盐性)提供基本的理论参考依据, 类似的研究尚未见文献报道.1 实验部分1.1 试剂与仪器1-十四烯与1-十二烯(美国壳牌石油公司), 纯度为98%; 丙烯腈(北京福星化工厂), 化学纯; 乙酸酐(上海试剂一厂), 分析纯; 发烟硫酸(山西硫酸厂), 工业级; 十二烷基磺酸钠(Sodium Dodecylsulphonate, SDS, 上海光铧科技有限公司), 分析纯; 芘(Aldrich产品); 二苯甲酮(北京通县育才精细化工厂), 分析纯; 所用水均为二次蒸馏水.上海雷磁新泾仪器有限公司的DDS-11Ar数字电导率仪; 承德试验机有限公司的JYW-200B微控自动界面张力仪; 上海尤尼柯公司UV-2602分光光度计; HI-TACHI F-2500荧光光谱仪. 1.2 2-丙烯酰胺基十二烷磺酸钠(NaAMC12S)与2-丙烯酰胺基十四烷磺酸钠(NaAMC14S)的合成与表征分别以1-十二烯与1-十四烯为主要原料, 以丙烯腈、乙酸酐及发烟硫酸为共原料, 按文献[13]步骤与条件合成2-丙烯酰胺基十二烷磺酸钠(NaAMC12S)与2-丙烯酰胺基十四烷磺酸钠(NaAMC14S), 并进行相关表征.1.3 水溶液饱和溶解度及Krafft温度的测定配制NaAMC12S, NaAMC14S及十二烷基磺酸钠(SDS)的饱和水溶液, 用紫外分光光度法分别测定它们在216, 216及207 nm处的吸光度, 进而测定它们的溶解度, 绘制溶解度-温度曲线, 由曲线转折点确定它们的Krafft温度.1.4 临界胶束浓度及表面活性的测定配制浓度系列变化的NaAMC12S, NaAMC14S及SDS溶液, 置于恒温槽中, 在一定温度下分别用表面张力仪和电导率仪测定各溶液的表面张力与电导率, 绘制三种表面活性剂的表面张力(γ)-浓度(c)及电导率(κ)-浓度(c)曲线, 从曲线转折点确定该温度下的临界胶束浓度(CMC)及对应的表面张力γCMC. 绘制CMC-t曲线, 并与溶解度-温度(t)曲线相结合, 进一步确认三种表面活性剂的Krafft点.1.5 表面吸附量与表面吸附分子面积的测定由40 ℃下三种表面活性剂的γ-c曲线, 进行图解微分, 得到不同浓度的微商值d cγ, 代入吉布斯吸附等温式(1), 计算不同浓度的表面吸附量Γ, 并按公式(2)作c-c直线, 进一步计算饱和吸附量Γm,再由公式(3)计算饱和吸附时在溶液表面每个吸附分子所占面积A m.ddcRT cγΓ＝－(1) m m1c ckΓΓΓ＝＋(2)mm1ALΓ＝(3)上述三个公式中, R为摩尔气体常数, T为热力学温度, L为阿伏加德罗常数.1.6 聚集数的测定稳态荧光探针法测定三种表面活性剂的胶束聚集数[14,15]. 以荧光探针芘的饱和水溶液(浓度约为7×10－7mol•L－1)为溶剂配制浓度系列变化的三种表面活性剂的水溶液, 并配制成一定浓度的猝灭剂——二苯甲酮的甲醇溶液备用. 于一系列25 mL容量瓶中, 精确移取不同量二苯甲酮的甲醇溶液, 通入N2吹赶甲醇至蒸发至干,No. 18于亚明等：丙烯酰胺型阴离子表面活性单体的化学结构与其胶束化行为1861用移液管移入一定浓度的含芘的表面活性剂水溶液, 于超声波浴槽中分散30 min 后, 置于恒温水浴中恒温1 h. 以λ＝335 nm 为激发波长, 在荧光光谱仪上测定芘的发射光光谱, 并在λ＝374 nm 波长处读取荧光强度读数I 374, 根据公式(4)用作图法求取一定浓度下表面活性剂水溶液的聚集数N agg ; 同法测定不同浓度下表面活性剂水溶液的N agg , 拟合N agg -c 的直线, 外推法求取本征胶束聚集数[14], 即临界胶束聚集数N m .agg 374q 374CMCln N I c I c c ×＝－ (4)式中, c q 为猝灭剂的浓度, 0374I 为猝灭剂浓度为0时的I 374, c 为表面活性剂的浓度, c CMC 为表面活性剂的临界胶束浓度.2 结果与讨论2.1 NaAMC 12S 和NaAMC 14S 的合成通过红外光谱与氢谱测定, 两种丙烯酰胺型阴离子表面活性单体NaAMC 12S 与NaAMC 14S 的化学结构得到了确认[13], 它们的结构如图1所示.图1 NaAMC 12S 和NaAMC 14S 的化学结构Figure 1 Molecular structures of NaAMC 12S and NaAMC 14Sn ＝11 for NaAMC 14S and n ＝9 for NaAMC 12S2.2 表面活性单体的结构对在水中的溶解性能及Krafft 点的影响图2为NaAMC 12S, NaAMC 14S 及SDS 三种表面活性剂的溶解度曲线. 显然各条曲线上均有一突变点, 高于此点对应的温度, 它们的溶解度随温度的增高而剧增, 符合离子型表面活性剂溶解度的变化特征, 此点的温度即为它们的Krafft 温度, Krafft 温度是离子型表面活性剂的临界胶团温度, 高于此温度时, 溶液内会形成大量的胶束, 故溶解度陡然增大.从图2中看到, NaAMC 12S 与SDS 相比, 前者在水中的饱和溶解度大, Krafft 温度远比后者低(两者的Krafft 温度分别为19.8与31.2 ℃); 两种表面活性单体NaAMC 14S 与NaAMC 12S 相比, 前者在水中的饱和溶解度小, Krafft 温度较高(NaAMC 14S 的Krafft 温度为 22.0 ℃).图2 三种表面活性剂的溶解度曲线 Figure 2 Solubility curves of three surfactants从图1所示的分子结构看出, NaAMC 12S 与NaAMC 14S 这两种丙烯酰胺型阴离子表面活性单体, 分子中具有两个亲水头基, 其一为酰胺基, 其二为磺酸根. 因此, NaAMC 12S 与SDS 相比, 虽然它们具有相同碳原子数的疏水链与相同的亲水基(—3SO －), 但由于NaAMC 12S 具有两个亲水的极性头基, 其分子具有比SDS 更强的亲水性, 故在水中的溶解性能好, 导致其能够在更低的温度下开始形成胶束, 因此具有比SDS 低得多的Krafft 温度; NaAMC 14S 与NaAMC 12S 属同系物表面活性剂, 由于前者碳氢链较长, 故水溶性较差, 故具有较高的Krafft 温度.2.3 表面活性单体的结构与其临界胶束浓度及表面活性采用表面张力测定法(环法)测定了不同温度下NaAMC 12S, NaAMC 14S 及SDS 的临界胶束浓度(CMC)及表面活性(γCMC ), 图3为40 ℃下的测定结果. 同时也采用电导法测定了CMC, 测定结果与表面张力测定法基本一致. 在图2的坐标系中绘制三种表面活性剂的CMC-t 曲线, 三条曲线都几乎是直线, 且与溶解度曲线能完好地衔接, 溶解度曲线与CMC-t 曲线的交叉点正好是溶解度曲线的转折点, 即三种表面活性剂的Krafft 温度. 从图2中看出, 三种表面活性剂的CMC 随温度变化的程度很小, 这与离子型表面活性剂CMC 受温度影响很小的规律完全吻合.从图3中看到, NaAMC 12S 与SDS 相比, 前者的CMC 较高(两者在40 ℃下的CMC 分别为10.2×10－3 和9.5×10－3 mol•L －1); 两种表面活性单体NaAMC 14S 与NaAMC 12S 相比, 前者的CMC 比后者下降了近10倍(NaAMC 14S 的CMC 为8.2×10－4 mol•L －1); 这些规律充分显示了表面活性单体的分子结构对其胶束化行为的影响. 表面活性剂分子缔合形成胶团的推动力是疏水缔1862化 学 学 报 V ol. 64, 2006合作用, 由于NaAMC 12S 分子中具有两个亲水头基, 分子的极性头基减弱了碳氢链之间的疏水相互作用, 因此与具有相同疏水链及相同离子型亲水基的普通表面活性剂SDS 相比, 它在低浓度下难于形成胶束, 只有在较高浓度下才能疏水缔合形成胶团, 导致了较大的CMC, 但对于离子型表面活性剂, 疏水基相同而亲水基不同时CMC 相差不大[16], 故NaAMC 12S 的CMC 比SDS 稍有增加; 至于同系物表面活性剂NaAMC 14S 与NaAMC 12S 相比, 前者的CMC 之所以比后者低很多, 其原因与普通表面活性剂同系物的规律类同, 碳氢链的长度对临界胶束浓度的影响很大, 碳氢链较长者临界胶束浓度越小; 对于普通的离子型表面活性剂, 同系物中增加一个碳原子使CMC 下降约一半[16]; 表面活性单体NaAMC 14S 比NaAMC 12S 的碳氢链增加了2个碳原子, 本实验研究结果表明CMC 发生了大幅度的降低.图3 三种表面活性剂水溶液表面张力与浓度的关系曲线 (40 ℃)Figure 3 Curves of surface tension vs. concentration of three kinds of surfactants at 40 ℃从图3中还看到, 两种表面活性单体NaAMC 14S 与NaAMC 12S 的γCMC 均较高(分别为48.2和50.0 mN•m －1), 即表面活性较差; NaAMC 12S 与SDS 相比, 前者的γCMC 较高(SDS 的γCMC 为45.0 mN•m －1); NaAMC 12S 与NaAMC 14S 相比, 前者的γCMC 较高. 这些规律同样显示出了表面活性单体的分子结构对其胶束化行为的影响. γCMC 的大小反映了表面活性剂降低液体水表面张力的能力, 此能力很大程度决定于表面活性剂在溶液表面取代水分子的程度(即饱和吸附程度)[16]. 根据丙烯酰胺型阴离子表面活性单体分子结构的特点, 可以推想, 它们的分子在水溶液表面可能采取Y 型的构象, 即两个亲水基伸入水中, 疏水单链伸向气相, 如图4所示. 这种构象会使得饱和吸附层中分子排列得不够紧密, 导致饱和吸附量不高, 从而导致它们降低水表面张力的能力较差, 即表面活性较差, 故NaAMC 12S 与NaAMC 14S 的γCMC 均比较高, NaAMC 12S 的γCMC 高于SDS; 至于同系物NaAMC 14与NaAMC 12S 的γCMC , 与普通表面活性剂同系物的规律类同, NaAMC 14S 的碳氢链比NaAMC 12S 较长, 故γCMC 较低.图4 丙烯酰胺型阴离子表面活性单体分子在水溶液表面吸附层中的构象Figure 4 Molecular conformation of acrylamide-type anionic surfmer adsorbed on water surface2.4 表面活性单体的结构与其溶液表面吸附量及吸附分子面积由图3及公式(1)、公式(2)及公式(3)的数学处理可得三种表面活性剂在水溶液表面的饱和吸附量Γm , 以及达饱和吸附时溶液表面每个吸附分子所占的面积A m , 数据列于表1.表1 三种表面活性剂的饱和吸附量Γm 及达到饱和吸附时的分子面积A m (40 ℃)Table 1 Data of saturated adsorption amounts and molecular surface areas for three kinds of surfactants at 40 ℃SurfactantΓm /(mol•cm －2) A m /nm 2 NaAMC 14S 2.52×10－10 0.66 NaAMC 12S 2.31×10－10 0.72 SDS3.60×10－100.46由表1数据可见, 两种表面活性单体的饱和吸附量Γm 均比较小, 分子表面积均比较大; NaAMC 12S 与具有相同疏水链与相同离子型亲水基的普通表面活性剂SDS 相比, Γm 较小而A m 则较大; NaAMC 14S 与NaAMC 12S 相比, 前者具有较大Γm 与较小的A m . 如上所述, 丙烯酰胺型阴离子表面活性单体分子在水溶液表面可能采取Y 型的构象, 两个亲水基伸入水中, 疏水单链伸向气相, 此种构象会使亲水基的截面积较大(水合亲水基的截面积决定吸附分子的表面积[16]), 使得饱和吸附层中分子排列得比较疏松, 导致较低的表面饱和吸附量; 相反普通表面活性剂SDS 虽然与NaAMC 12S 具有相同疏水链及相同离子型亲水基, 但由于只有一个亲水基, 在水面上完全采取直立的构象, 吸附分子的表面积较小, 饱和吸附层中分子排列得比较紧密, 故表面饱和吸附量较大; 同系物表面活性剂NaAMC 14S 与NaAMC 12S 相比, 前者的Γm 之所以比后者大, 其原因与No. 18于亚明等：丙烯酰胺型阴离子表面活性单体的化学结构与其胶束化行为1863普通表面活性剂同系物的规律类同, 碳氢链增长, 饱和吸附量有所增加, 但碳氢链的长度对Γm 的影响不是很大[17], 故NaAMC 14S 与NaAMC 12S 的Γm 值差别不大. 2.5 表面活性单体的结构与其胶束聚集数以芘的饱和水溶液为溶剂配制不同浓度的三种表面活性剂的水溶液, 猝灭剂二苯甲酮的浓度范围选为0～0.45 mmol•L －1, 用稳态荧光法测定它们的胶束聚集数N agg . 对于NaAMC 14S 体系, 当浓度为8CMC 时, 测得二苯甲酮的浓度不同时探针芘的荧光发射光谱, 示于图5; 以各谱线的ln(0374I /I 374)-c q /(c －c CMC )作直线, 得到图6, 求得该浓度下的N agg ; 同法得到NaAMC 14S 各浓度下的N agg , 对N agg -c 之间的关系数据进行直线拟合, 得到图7, 外推直线求得本征胶束聚集数, 即临界胶束浓度时的聚集数N m . 采用相同的方法处理NaAMC 12S 与SDS 体系, 得到最后的结果.图5 NaAMC 14S 体系中猝灭剂浓度不同时芘的荧光光谱 Figure 5 Emission spectra of pyrene probe at different concen-trations of quencher for NaAMC 14S systemConcentration of NaAMC 14S: 8CMC, concentration of quencher: c 7 (0.45 mmol•L －1)＞c 1 (0), temperature: 40 ℃图6 ln(0374I /I 374)与c q /(c －c CMC )之间的关系Figure 6 Plot of ln(0374I /I 374) vs. c q /(c －c CMC )图7 三种表面活性剂的聚集数与浓度的关系Figure 7 Relationship between N agg and c for three kinds of surfactants由图7看到, 对于三种表面活性剂, 胶束聚集数N agg 随浓度增大而变大, 且在3CMC ～8CMC 的浓度范围内, 两者具有良好的线性关系. 三种表面活性剂的胶束聚集数相比, 两种表面活性单体NaAMC 14S 与NaAMC 12S 的N agg 较小; NaAMC 14S 的N agg 大于NaAMC 12S 的N agg ; NaAMC 12S 的N agg 远小于SDS 的N agg . 根据丙烯酰胺型阴离子表面活性单体分子结构的特点, 可以推想, 它们的分子在胶团中同样可能采取Y 型的构象, 即两个亲水基伸入水中,疏水单链相互靠拢, 形成胶团, 如图8所示. 这种构象不利于碳氢链的相互缔合,会使得胶团结构较为疏松, 导致很小的聚集数, 本研究测得NaAMC 14S 与NaAMC 12S 的本征胶束聚集数N m 分别为12, 10, 而与NaAMC 12S 具有相同疏水链与相同离子型亲水基的普通表面活性剂SDS, 其N m 为54, 充分显示出分子结构对胶束化行为的影响. NaAMC 14S 的N agg 大于NaAMC 12S 的N agg , 与普通表面活性剂具有相似的规律, 碳氢疏水链越长, 聚集数越大.图8 丙烯酰胺型阴离子表面活性单体胶团的可能形态 Figure 8 Configuration of micelles for acrylamide-type anionic surfactants adsorbed on water surface1864化学学报V ol. 64, 20063 结论丙烯酰胺型阴离子表面活性单体与普通表面活性剂相比, 由于具有两个亲水头基, 故在水中的饱和溶解度较大, Krafft点较低; 两个亲水头基减弱了疏水链之间的疏水相互作用, 导致了较高临界胶束浓度(CMC); 在水溶液表面其分子可能采取Y型构象, 排列疏松, 饱和吸附量较低, 导致其降低水表面张力的能力较差, 即表面活性差; 在胶团中分子所采取的Y型构象阻碍疏水碳氢链的缔合, 导致很小的聚集数. 两种同系物丙烯酰胺型阴离子表面活性单体NaAMC14S与NaAMC12S相比, 分子结构对各种胶束化参数的影响与普通表面活性剂具有相似的规律.References1 Wu, H.; Kawaguchi, S.; Ito, K. Colloid Polym. Sci. 2004,282, 1365.2 Summers, M.; Eastoe, J.; Davis, S.; Du, Z.; Richardson, R.M.; Heenan, R. K.; Steytler, D.; Grillo, I. Langmuir 2001,17, 5388.3 Herold, M.; Brunner, H.; Tovar, G. E. M. Macromol. Chem.Phys. 2003, 204, 770.4 Summers, M.; Eastoe, J. Adv. Colloid Interface Sci. 2003,100～102, 137.5 Hirai, T.; Watanable, T.; Komasawa, I. J. Phys. Chem. B2000, 104, 8962.6 Joynes, D.; Sherrington, D. C. Polymer1996, 37, 1453.7 Schoonbrood, H. A. 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