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DOI: 10.12358/j.issn.1001-5620.2021.04.006一种两性离子聚合物凝胶微球的制备与封堵性能刘锋报1，2， 闫丽丽3， 倪晓骁3， 蒋官澄4，5， 崔鑫4，5， 王建华3（1. 中国石油大学（华东）石油工程学院，青岛266580；2. 中石油塔里木油田分公司勘探事业部，新疆库尔勒841000；3. 中国石油集团工程技术研究院有限公司钻井液研究所，北京102200；4. 中国石油大学（北京）油气资源与探测国家重点实验室，北京 102249；5. 中国石油大学（北京）石油工程教育部重点实验室，北京 102249）刘锋报，闫丽丽，倪晓骁，等. 一种两性离子聚合物凝胶微球的制备与封堵性能[J]. 钻井液与完井液，2021，38（4）：435-441.LIU Fengbao, YAN Lili, NI Xiaoxiao, et al.Preparation and plugging performance of zwitterionic polymer gel micro spheres[J].Drilling Fluid & Completion Fluid ，2021, 38（4）：435-441.摘要 针对油基钻井液封堵性不足的难题，以N,N-二甲基丙烯酰胺（DAM ）、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸（AMPS ）和二烯丙基二甲基氯化铵（DMDAAC ）为单体，以N,N-亚甲基双丙烯酰胺（MBA ）为交联剂，采用悬浮聚合法合成了一种两性离子聚合物凝胶微球。
采用核磁共振氢谱对凝胶微球进行了分子结构表征，并考察了单体投料比、交联剂加量、乳化剂加量等对凝胶微球粒径与封堵性能的影响规律，最终将单体投料比优选为DAM ∶AMPS ∶DMDAAC=7∶1∶2，MBA 加量优选为单体总质量的0.2%，乳化剂加量优选为单体总质量的3%，得到的凝胶微球平均粒径在22 μm 左右。
聚丙烯酰胺合成研究进展杨博;孙宾宾【摘要】Polyacrylamide (PAM) is an important organic polymer.In this paper,classification and application of polyacrylamide in various fields were introduced.Four synthesis methods of polyacrylamide were summarized.Then,properties of products prepared by the four synthesis methods were compared.Finally,the future development trend of PAM synthesis was put forward.%聚丙烯酰胺是一种重要的水溶性合成有机高分子.介绍了聚丙烯酰胺的不同分类方法和其在各领域的应用.综述了目前常用的四种合成聚丙烯酰胺的方法,并对各种方法的产品剂型和性能进行了比较,提出了未来聚丙烯酰胺合成的趋势.【期刊名称】《当代化工》【年(卷),期】2017(046)002【总页数】3页(P286-288)【关键词】聚丙烯酰胺;合成方法;进展;聚合【作者】杨博;孙宾宾【作者单位】陕西国防工业职业技术学院化学工程学院,陕西西安710302;西安石油大学化学化工学院,陕西西安710065;陕西国防工业职业技术学院化学工程学院,陕西西安710302【正文语种】中文【中图分类】TQ326.4聚丙烯酰胺是一种重要的水溶性合成有机高分子。
它是丙烯酰胺（acrylamide，AM）的均聚物、AM 与其它离子单体的共聚物以及聚丙烯酰胺衍生物的统称。
工业上的聚丙烯酰胺（Polyacrylamide，PAM）是指 AM 结构单元含量高于 50%的聚合物。
由于其大分子链中含有易形成氢键的酰胺基，所以具有良好的水溶性、絮凝性能、增稠性能和吸附粘合性；同时pAM 还具有较高的化学活性，可通过交联、接枝等多种反应制得pAM 衍生物[1,2]。
改性聚丙烯酰胺纳米微球的合成及其在调剖堵水上的应用武哲;李小瑞;王磊;王蕊【摘要】以亲水性丙烯酰胺(AM)为单体,N,N-亚甲基双丙烯酰胺(MBA)为交联剂,氢氧化钠(NaOH)/亚硫酸氢钠(NaH-SO3)为引发剂,失水山梨醇单油酸酯(Span80)/失水山梨醇单油酸酯聚氧乙烯醚(Tween80)/烷基酚聚氧乙烯醚(Tx-10)为乳化体系,在白油中进行反相乳液聚合,制备了改性聚丙烯酰胺微球(PAM).采用红外光谱、粒径分析和动态流变仪等方式对该微球进行了表征.结果表明聚丙烯酰胺微球已聚合且性能良好,在水中溶胀5d后,粒径增大至1μm,乳液能迅速分散在水中,且黏度低、耐剪切,可以被顺利注入到地层深部.将此微球在长庆油田进行现场应用,结果显示试验井均出现不同程度的增油,说明此微球在调剖堵水方面具有良好的效果.【期刊名称】《科学技术与工程》【年(卷),期】2016(016)019【总页数】5页(P208-211,224)【关键词】反相乳液聚合;改性聚丙烯酰胺;生产研究;现场应用【作者】武哲;李小瑞;王磊;王蕊【作者单位】陕西科技大学化学与化工学院,西安710021;陕西科技大学化学与化工学院,西安710021;陕西科技大学化学与化工学院,西安710021;陕西科技大学化学与化工学院,西安710021【正文语种】中文【中图分类】TE357.46我国石油资源的储量相对来说比较丰富，其中，低渗透油田的开发量就占到了1/3，主要分布在我国一些主要的沉积性盆地中。
随着石油勘探程度的提高，低渗透资源在新增探明储量中所占的比例不断的增大[1]。
随着低渗透油田的不断开发，老油井储层孔渗性进一步变差，含水量更高，地层非均质性更高，矛盾更加突出[2—4]。
在开发过程中，压裂、重复压裂等措施制造出人工裂缝，再加上地层本身所具有的天然裂缝，对低渗透油田的开采难度就越来越大。
聚丙烯酰胺微球又称交联聚合物微球，是一类用途广泛的吸水性树脂。
聚丙烯酰胺复合微球制作流程英文回答：To make polyacrylamide composite microspheres, the following steps are typically involved:1. Preparation of polyacrylamide solution: Dissolve polyacrylamide powder in distilled water to prepare a polymer solution. The concentration of the solution can vary depending on the desired properties of the microspheres.2. Formation of microspheres: There are several methods to form polyacrylamide microspheres, including emulsion polymerization, suspension polymerization, and microfluidic techniques. For example, in emulsion polymerization, the polyacrylamide solution is mixed with a suitable oil phase and then emulsified using a high-speed mixer or a homogenizer. The emulsion is then polymerized under controlled conditions to form microspheres.3. Crosslinking of microspheres: Polyacrylamide microspheres can be crosslinked to enhance their stability and mechanical strength. This can be achieved by adding a crosslinking agent, such as N,N'-methylenebisacrylamide, to the polymer solution before emulsion polymerization. The crosslinking agent forms covalent bonds between the polymer chains, resulting in a three-dimensional network structure.4. Washing and drying: After the polymerization and crosslinking steps, the microspheres are typically washed with a suitable solvent, such as ethanol or water, to remove any unreacted monomers or impurities. The washed microspheres are then dried, either by air drying or using a vacuum oven, to remove any remaining solvent.5. Characterization and application: The final step involves characterizing the size, morphology, and properties of the polyacrylamide microspheres using techniques such as scanning electron microscopy, dynamic light scattering, and Fourier-transform infrared spectroscopy. The microspheres can then be used in variousapplications, such as drug delivery, catalysis, and chromatography.中文回答：制作聚丙烯酰胺复合微球的流程通常包括以下几个步骤：1. 聚丙烯酰胺溶液的制备，将聚丙烯酰胺粉末溶解在蒸馏水中，制备聚合物溶液。
高分子功能材料聚丙烯酰胺（PAM）的研究摘要：PAM是国内常用的非离子型高分子絮凝剂，PAM全名为聚丙烯酰胺，该产品的分子能与分散于溶液中的悬浮粒子架桥吸附，有着极强的絮凝作用。
该产品具有高分子化合物的水溶性以及其主链上活泼的酰基，因而在石油开采、水处理、纺织印染、造纸、选矿、洗煤、医药、制糖、养殖、建材、农业等行业具有广泛的应用，有“百业助剂”、“万能产品”之称。
本文采用正交试验法来验证金属离子、PAM的含量、转速、转动（沉降）时间对絮凝效果的影响程度。
关键词：聚丙烯酰胺PAM、正交试验、絮凝作用、最佳凝絮条件1、研究背景聚丙烯酰胺PAM具有高分子化合物的水溶性以及其主链上活泼的酰基，因而在石油开采、水处理、纺织印染、造纸、选矿、洗煤、医药、制糖、养殖、建材、农业等行业具有广泛的应用，有“百业助剂”、“万能产品”之称。
PAM在水处理工业中的应用主要包括原水处理、污水处理和工业水处理3个方面。
在原水处理中，PAM与活性炭等配合使用，可用于生活水中悬浮颗粒的凝聚和澄清；在污水处理中，PAM可用于污泥脱水；在工业水处理中，主要用作配方药剂。
在原水处理中，用有机絮凝剂PAM代替无机絮凝剂，即使不改造沉降池，净水能力也可提高20%以上。
所以目前许多大中城市在供水紧张或水质较差时，都采用PAM作为补充。
在污水处理中，采用PAM可增加水回用循环的使用率。
PAM在造纸领域中广泛用作驻留剂、助滤剂、均度剂等。
它的作用是能够提高纸张的质量，提高浆料脱水性能，提高细小纤维及填料的留着率，减少原材料的消耗以及对环境的污染等。
在造纸中使用的效果取决于其平均分子量、离子性质、离子强度及其它共聚物的活性。
非离子型PAM主要用于提高纸浆的滤性，增加干纸强度，提高纤维及填料的留着率；阴离子型共聚物主要用作纸张的干湿增强剂和驻留剂；阳离子型共聚物主要用于造纸废水处理和助滤作用，另外对于提高填料的留着率也有较好的效果。
此外，PAM还应用于造纸废水处理和纤维回收。
分散聚合制备聚丙烯酰胺微球及高分子合金的开题报告一、研究背景和意义聚丙烯酰胺微球是一种广泛应用于纺织品、造纸、水处理、生物医学等领域的功能性高分子材料。
与传统的聚合物材料相比，聚丙烯酰胺微球具有更高的表面积、更强的吸附性能和更多的功能官能团，因此在各种应用中表现出更好的性能。
同时，聚丙烯酰胺微球还可以与其他高分子材料混合，形成高分子合金，进一步拓展了其应用范围。
目前，制备聚丙烯酰胺微球的方法较多，但大部分方法具有工艺复杂、操作难度大、成本高等缺点。
分散聚合方法是一种近年来发展起来的制备聚丙烯酰胺微球的新方法，具有操作简便、能够产生均匀微球、生产效率高等优点。
此外，通过分散聚合的方式制备的聚丙烯酰胺微球具有更好的分散性和形貌控制能力，可以应用于更多的领域。
因此，本研究采用分散聚合方法制备聚丙烯酰胺微球，并将其与其他高分子材料混合，形成高分子合金，以拓展聚丙烯酰胺微球的应用领域。
二、研究内容和方法1.制备聚丙烯酰胺微球的方法：采用分散聚合方法制备聚丙烯酰胺微球，具体步骤包括：（1）制备乳液：将烯丙酸酯单体、交联剂、表面活性剂等物质与水相混合，形成均相的乳液。
（2）引发剂添加：将引发剂加入乳液中，形成单体在温和条件下聚合的聚合体。
（3）形成微球：将合成聚合物均匀地分散在乳溶液中，利用剪切力使其形成球状微粒。
2.形成聚丙烯酰胺高分子合金的方法：将制备好的聚丙烯酰胺微球与其他高分子材料混合，进一步形成高分子合金。
通过调节不同高分子材料的配比，可以调控合金的性质和性能。
3.对聚丙烯酰胺微球和高分子合金进行性质表征：（1）粒径分布和形貌分析：采用粒度分析仪和扫描电子显微镜对聚丙烯酰胺微球和高分子合金的粒径分布和形貌进行表征。
（2）分散性分析：采用分光密度仪和激光粒度分析仪对聚丙烯酰胺微球和高分子合金的分散性进行分析。
（3）力学性能测试：采用万能材料试验机对高分子合金的拉伸强度、断裂伸长率、弹性模量等力学性能进行测试。
功能性聚丙烯酰胺类微球的制备及应用李雷振摘要：本文主要讲述了很多种功能性聚丙烯酰胺微球的制备方法，分别是分散聚合和非皂化乳液聚合。
以下研究了非皂化乳液聚合和非皂化乳液聚合的合法研究，微波加热法等。
并且也有讲述聚丙烯酰胺微球的用法及分类，比如：聚丙烯酰胺微球、磁性聚丙烯酰胺微球、聚丙烯酰胺微球微球、聚丙烯酰胺和无机粒子等，应用于复合微球的形成过程中。
并且对功能性聚丙烯酰胺微球的研究进行了研究与展望。
关键词：聚丙烯酰胺；分散聚合法；无皂乳液聚合法；温敏；pH 值响应1前言近几年来，在丙烯酰胺单体制备性功能聚合物微球具有良好的水溶性，高反应活性和较低的毒性体外，可以给予不同的温敏性能如磁场和pH响应等，已广泛应用于高效的催化，生物工程、药物释放等领域。
最近，研究人员将聚丙烯酰胺接枝到无机纳米粒子，形成有机-无机复合微球，微球都有效地结合了有机材料的弹性和刚性无机材料，并直接避免了无机纳米粒子的团聚，可以应用于诸如电、磁、热和光，进一步扩大其应用程序。
以下内容综合讲述了功能性聚丙烯酰胺微球的最新研究的进展和前景。
2功能性聚丙烯酰胺类微球的制备方法制备功能性聚丙烯酰胺微球的方法主要包括悬浮聚合和乳液聚合。
这两种聚合方法都是相对成熟的理论，但由于使用了大量乳化剂和其他表面活性剂，容易使杂质进入反应系统，降低了系统的稳定性，得到了微球的单分散性。
随后的分散聚合和非皂化乳液聚合可以改善系统的稳定性，操作方便。
2.1分散聚合近年来，主要用于丙烯酰胺单体生产高反应活性聚合物微球，具有良好的水溶性和低毒性，在生物工程、药物释放和高效催化等工业领域具有广泛的应用性能（pH反应灵敏、磁性强、赢敏）。
主要分析了最新的功能性聚丙烯酰胺（聚丙烯酰胺）微球的研究进展。
结果表明，随着分散剂浓度、聚合温度和反应介质极性的降低，微球粒的粒径随著发剂和单体浓度的增加而增大。
2.2功能性 PAM（聚丙烯酰胺）类微球制备的具体方法2.2.1 功能性 PAM 微球制备的现状功能微球，制备的最初配置普通乳液聚合和悬浮聚合，但其聚合方法被证明是更成熟的理论，但可以使用多种表面活性剂和大量的乳化剂，在一定程度上降低系统性能的稳定性，并获得了微球单分散性较差。
科研报告聚丙烯酰胺交联聚合物微球的合成及性能表征赵 平(北京中纺化工有限公司,北京100025)[摘要] 以Span 80和Tween 60白油溶液为油相,丙烯酰胺和交联单体的水溶液为水相形成W O 型乳液,采用氧化 还原复合引发体系的反相乳液聚合反应,以得到交联聚合物微球。
通过对反相乳液聚合得到的聚合物微球进行扫描电镜分析,可知交联聚合物颗粒直径区间为100~300nm,其溶胀后,粒径可增大到600~2000nm 。
[关键词] 聚丙烯酰胺交联聚合物;微球;反相乳液聚合[中图分类号]TQ323.7 [文献标识码]B [文章编号]1003 1308(2009)02 0037 06[收稿日期]2009 03 18;[修订日期]2009 06 081 引 言反相乳液聚合是将水溶性的单体溶于水中,借助于乳化剂分散在非极性液体中形成 油包水 型(W O)乳液而进行的聚合反应。
反相乳液聚合[1]为水溶性单体的工业化生产提供了一个高聚合速率和高分子量的聚合方法,合成的聚丙烯酰胺类衍生物便于分离、提纯和干燥,可得到高分子聚合物固体粉末。
由于聚合物粉末的粒子粒径小,溶解速度快,在纺织印染中,聚丙烯酰胺可用作上浆剂、织物整理剂、匀染剂等,并可在织物表面形成能起到抗菌作用的保护层。
本文是利用丙烯酰胺单体和自制的交联大单体进行反相乳液聚合,直接共聚合成微米级聚丙烯酰胺类交联聚合物。
2 实验部分2 1 实验原料表1 主要实验原料原料名称规格产地Tween 60工业级国产Span 80工业级国产白油工业级国产丙烯酰胺工业级国产交联单体工业级自制37 纺织科学研究382009年第2期2 2 实验设备DDSJ 308A型电导率仪,上海雷磁仪器厂;乳化机,上海索维机电设备有限公司;BP310S型分析天平,Made by Sartorius;TC 200型恒温水浴,BROOKFIELD ENGINEERING LABORATORIES,INC USA;TC 350型制冷装置,BROOKFIELD ENGINEERING LABORATORIES,INC USA;纳米激光粒度及Zeta电位分析仪,英国Malvern公司;JEM200 CX型透射电子显微镜,日本电子株式会社。
2 3 交联聚合物微球的制备2 3 1 乳化剂用量与乳液的稳定性反相乳液聚合反应是热力学不稳定的体系,其乳化体系的选择和用量将直接影响到反相乳液的稳定性,是成功进行乳液聚合的必要条件。
乳化剂是乳液聚合体系中主要组分之一,虽然它并不直接参加化学反应,用量又少,但对乳液聚合的特征起决定性作用。
因为向聚合系统中加入乳化剂,乳化剂首先以单分子的形式溶解于水中成为真溶液;当达到饱和后,过量的乳化剂则以胶束的形式存在,在胶束中增溶的单体被扩散进来的自由基引发聚合,于是就生成了乳胶粒,所以乳化剂体系是影响乳液稳定性的重要因素之一。
经过筛选,本实验采用的乳化剂体系是Span80 Tween60复合乳化体系,选用油相与水相比例为1 1,固定水相加入量,改变油相中乳化剂的加入量。
2 3 1 1 溶液的配制水溶液的配制:丙烯酰胺与丙烯酸钠物质的量之比为4 1,体系中丙烯酰胺与丙烯酸钠的总质量分数为水相质量分数的50%,交联单体占反应单体摩尔分数的0 1% ~1 0%,1 0%的脲溶液占水相质量分数的2 0 ,1 0%的EDTA 2Na溶液占水相质量分数的1 5 ,无水乙酸钠占水相质量分数的2 0%,按此配方配制好水相溶液,过滤后待用。
油溶液的配制:称取适量的Tween60与Span80,加入白油(白油的物性参数见表2)配制成油相。
通过调节Tween60与Span80的质量比,可以得到HLB值不同的复合表面活性剂体系,其中Tween60和Span80复合表面活性剂体系的HLB值按各自的HLB值质量加权平均计算。
表2 白油的物性参数闪点( )倾点( )氧化安定性密度(g mL)氮含量( g g)黏度指数174-482900 84380 77902 3 1 2 乳液类型的测定方法本实验选用电导法测定乳状液类型。
多数的油都是不良导体,而水相则通常是良性导体。
一些乳状液的油水分层界面不够清晰,富水相与富油相的电性质有显著差异,所以可以通过电导率来测定乳状液的类型。
当测定乳状液的电导率小于0 1 S cm 时,乳状液的类型为W O 型。
2 3 1 3 乳化实验方法将总量一定配比(HLB 值)不同的乳化剂加入到7 5g 白油中,在一定的转速(约为1 4万r min),将水相溶液慢慢地加入到一定量的油相溶液中;待水相完全加入到油相后,继续乳化0 5h,即得到所需乳状液。
完成乳化过程,将乳化好的乳液放入恒温槽稳定24h 后,观察并记录下乳液各层的高度、颜色,得到乳液稳定性信息,以确定在不同用量下,乳液体系的最佳HLB 值点。
2 3 1 4 乳化剂稳定的HLB 值优选本试验考察乳化剂用量分别为2%、3%、4%、5%和7%时,HLB 值对乳液稳定性的影响。
选出HLB 值在不同乳化剂用量条件下,稳定时间最长的较佳HLB 值,为以后的反相乳液聚合做好准备。
实验方法是称取固定油相和水相共15g,水相质量分数50%,油相为乳化剂占x%的白油溶液。
2 3 2 反相乳液聚合反应首先,按照一定比例称取已经配好的水相和油相,经高速搅拌制得乳液;将乳液加入装有搅拌器、温度计和通气管的250mL 三口反应烧瓶中,通氮驱氧1h 后,在一定温度(15 、10 、5 或3 )下通入二氧化硫气体引发聚合反应;待温度恒定后,升温到40 ,恒温反应3h,以使反应尽可能地完全,反应结束。
待生成物冷却后,用无水乙醇沉淀出聚合物,真空过滤;用丙酮洗涤两次,再真空过滤;最后,用正庚烷抽提48h 后,再用丙酮洗涤,然后把所得产物干燥成干粉(即聚丙烯酰胺颗粒)后,在干燥条件下保存。
2 4 交联聚合物形态的表征称取反相乳液聚合得到的干粉产品,配置成一定质量分数的水溶液,在溶胀4d 之后,用扫描电镜(SEM)研究分析交联聚合物丙烯酰胺颗粒及其溶于水后的粒径分布情况。
3 结果与讨论3 1 乳化剂稳定的HLB 值优选乳液聚合理论认为,乳化剂在乳液聚合过程中的主要作用是起乳化作用和增溶作用。
乳化可以使互不相溶的油和水转变为稳定性好、难以分层的乳状液[2]。
乳液聚合过程中的乳化剂类型、用量及加入方式等,都可能影响聚合物乳液的稳定性。
即使是具有一定稳定性的乳状液,也是热力学中的不稳定体系,最终都会破乳分层,形成富水相和富油相,甚至析出油相或水相。
乳状液的稳定性的好坏,会直接影响到产品的质量。
而稳定的反相乳液,是借助乳化剂在胶乳粒子的最外层构成吸附膜所起的空间位阻作用,从而阻止胶乳粒子的粘并而实现稳定的效果。
本实验考察了在不同乳化剂用量时,HLB 值对乳液稳定性的影响。
表3给出了乳39 纺织科学研究402009年第2期化后,观察不同乳化剂用量的HLB较佳值时的乳状液外观结果。
表3 不同乳化剂用量的HLB较佳值时,乳状液外观结果乳化剂用量(%)HLB较佳值乳液外观稳定性75 8乳白、细腻、透明通过55 8乳白细腻,蓝光变弱通过45 6乳白细腻,蓝光强通过35 4乳白细腻,蓝光更弱通过25 3灰暗乳白通过采用Span80 Tween60复配体系的乳化剂,增溶效果好,所制得的乳液性能优良。
在不同乳化剂用量下,使乳液稳定的较佳HLB值不同。
由表3可见,随着乳化剂用量的增大,稳定的复合乳化体系Span80 Tween60的较佳HLB值均发生右移。
3 2 乳化剂用量的确定乳化剂的种类和用量,将直接影响引发速率和链的增长速率,决定聚合物的分子量及分子量分布,并影响与乳液性质有关的乳胶粒数量、乳胶粒的尺寸及尺寸分布等方面。
乳化剂用量是否合理,涉及到生产过程能否正常进行,以及其后的储存及应用是否安全可靠,而且关系到生产聚合物的成本。
本实验考察乳化剂用量2%~7%范围的反相乳液聚合,由于水相中聚合单体的含量高,连续相是油相,聚合时产生的热量不易散去,特别是引发聚合时温度急剧上升,很容易导致乳液破乳,生成凝胶。
随着乳化剂用量的增加,虽然反应随之变得比较容易控制。
但合成的聚合物颗粒粒径将减小,生产成本也随之增加。
经过大量实验证明,乳化剂用量为4%时反应容易控制,合成的产物为较佳的目的产物。
3 3 聚合反应温度反应温度对聚合反应速率和聚合物的粒径尺寸有着直接的影响。
当反应温度较高时,引发剂分解速率常数大,自由基生成速率大,链增长速率常数增大,聚合反应速率提高,在乳胶粒中的自由基链中止速率增大,故聚合物平均粒径尺寸降低;而当温度较低时,引发剂分解及自由基活性均会受到影响,引发剂分解为自由基克服其活化能,一般是经热分解生成具有活性的自由基,活性自由基与单体作用减弱,阻碍聚合链的增长。
在丙烯酰胺的反相乳液聚合过程中,会发生明显的放热反应。
由于体系的粘度较大,不利于散热,所以采用低温引发。
实验发现,当反应温度降低时,不仅有利于降低反应速度,也有利于散热,可使聚合反应顺利进行,并减少凝胶的生成。
随着体系引发温度的升高,反应速率增加,生成的短链聚合物增多,乳胶粒的布朗运动加剧,使乳胶粒之间进行撞合而发生聚结的速率增大,导致乳液稳定性降低;如果体系引发温度升高,介质对聚合物的溶解能力提高,成核粒子数减少,则使微球粒径增大;但由于成核粒子减少,粒子粒径增大,粒子的表面积减少,粒子捕捉齐聚物自由基和死聚合物链的能力下降,而生成短链的齐聚物自由基和死聚合物链的能力增加,出现 二次成核 的可能性就明显增加,使得微球的粒径分布变大。
因此,体系须在温和的温度条件下引发反应。
实验表明,在10 以上引发聚合时,由于反应速率很大,放热高峰期温度剧升以致散热不及时,会导致乳液破乳、反应不均衡而生成大团凝胶,甚至整个体系完全凝聚,以致聚合无法进行;在5 左右引发时,聚合反应可以进行,但生成凝胶多,反应相对不易控制。
经过大量实验,确定反应一般在3 时引发进行聚合,在加入引发剂后迅速放热,温度上升很快,到达顶峰后缓慢下降,整个变温过程需要10~15min,在引发之后,需要在40 的恒温反应3h,以使聚合反应更为完全。
同时,对单体质量分数、油水相比例、二氧化硫通入量以及操作上也要求有相应的控制。
3 4 反相乳液聚合物的扫描电子显微镜评价用扫描电镜可以很清晰地观察到聚合物颗粒的外貌形态,聚合物干粉的扫描电镜照片分别如图1和图2所示。
图1 反相乳液聚合干粉的SE M照片图2 聚合物溶胀后的SEM照片由图1和图2扫描电镜可知,反相乳液聚合所合成交联聚合物干粉具有球状外形,干粉粒径的尺寸大小区间为100~300nm,粒径分布较均匀,溶胀速度快。
聚合物的水溶液溶胀后,粒径的尺寸区间约为600~2000nm。
