第三章高分子电解质-2

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液体种类 交联剂 无交联剂 交联剂1
去离子水
自来水
0.9%NaCl
人工尿
交联剂2
403 832 823
281 388 461
48 71 76
40 69 61
表4 不同引发剂对吸液率的影响
引发剂含量
0.2% 0.25% 0.3%
吸液率 去离子水 自来水 0.9%NaOH 人工尿
0.4%
357 191 48 42
பைடு நூலகம்五、在涂料工业中的应用
• 涂料工业中,高分子电解质的粘结、 成膜、增稠及分散等性质得到广泛 的应用。离子型水溶性环氧树脂、 离子型顺酐化聚丁二烯树脂是优良 的电泳涂料,具有耐水性能和颜料 分散性能优良、易交联成膜的特点; 阳离子型水溶性聚氨酯树脂是性能 优良的成膜物质。
1. SC-93 低温固化仿金电泳涂料
原料: 丙烯酸,氢氧化钠,甲苯,引发剂, 助 剂等 设备: 反应釜(带控温,搅拌,冷凝器, 分水设备)
辅助设备: 过滤,粉碎,溶剂回收(蒸馏)装置
反应条件: 50 ~ 110 ℃, 5~8 小时 收率: 90%左右
高吸水树脂产品性能
Contents
外观: 吸收率:
白色颗粒粉末
900~1200 450~600 倍 30~50 倍 26~40 倍 40~80 倍
823 461 76 61
638 423 73 59
456 282 61 52
700 600 500
无交联剂 N,N'-亚甲基双丙烯酰胺 二乙烯基苯
吸水倍数
400 300 200 100 0 0 2 4 6 8 10 试验次数
• 高吸水树脂的市场前景:
– 可用于通讯电缆、电力电缆的纵向 堵水防漏,尿不湿、妇女卫生巾等 卫生用品,出口商品的保湿保鲜( 如松茸的出口),化妆品中的保湿 ,园林的花木保湿保鲜,农业的土 壤改良,沙漠中的植物种植等。
使用方法:
1. 产品固含量为 52% 用2.5倍去离子水稀释使用。 稀释方法: 在搅拌下加入少量水, 搅拌均匀后 ,稀释一倍水后,可在搅拌崐下较快加入水,搅拌 均匀后使用。 2. 使用条件: 槽液温度20~30℃, 槽电压10~20V,(铝件25-35V) , 操作时间,1~5分钟,阴极用不锈钢板。 3. 电泳液 pH 6.5~6.8
• 2. 阻垢剂
抑制晶核生成延长结晶诱导期
• 二、在造纸工业中的应用
• 聚(丙烯酰胺-甲基丙烯酸氯化三甲胺乙酯丙烯酸)[P(AM/DMC/AA)]两性纸张增 强剂
• • •
阳离子与带负电荷的纸纤维形成离子键, 羧基与助剂中的Al3+配位络合,形成 致密交联网络结构
•三、在石油工业中的应用
• 1.粘土稳定剂 • 2. 用作压裂液添加剂的聚合物 • 3.缓蚀剂 • 4.驱油剂 • 5.堵水调剖剂 • 6.原油破乳剂 • 油田水处理絮凝剂、水垢抑制剂、
高分子电解质是有效的絮凝剂,其带电部位能中和胶体粒 子电荷,破坏胶体粒子在水中稳定性,促使其碰撞,通 过高分子长链架桥把许多细小颗粒缠结在一起,聚集成 大粒子,从而加速沉降。其絮凝和沉降速度快、污泥脱 水效率高,对某些废水的处理有特效。 高分子电解质的絮凝能力,比无机絮凝剂如明矾、氧化铁 等大数倍至数十倍,而且具有许多无机絮凝剂所没有的 独特性能。 高分子电解质絮凝剂具有除浊、脱色的作用,还可除去废 水中所含的病毒、细菌、微生物、油脂、表面活性剂、 农药、含氮、磷等富营养物以及铅、铬、镐等重金属, 聚丙烯酰胺、聚丙烯酸钠、聚乙烯亚胺等高分子电解质是 常用的高分子絮凝剂。
• 两亲聚合物的疏水段被吸附在胶粒的表面, 而带亲水基的长链则漂浮在水中,既起静 电排斥作用,又起空间位阻作用
• 在石油工业三 次采油中,两 亲聚电解质用 作水溶液粘度 调节剂
• ADA-5为AM共聚 物,含季铵离子和 疏水长链烷基
第四节
高分子电解质的应用
• 一、在水处理中的应用
• 1.絮凝剂
去离子水 自来水 1%NaCl 合成尿 合成血
吸水速率:
4分钟可达最大量的70%(去离子水中) 保水性好,加压0.5Kg/cm2没有明显的脱水现象
重复使用5~6次吸水率下降不多。
900
吸水倍数
700 500 300 100 0
去离子水 自来水
0.1 0.2 交联剂含量 (%)
表4 不同交联剂吸液率的对比
• 聚电解质复合物分子结构有两种极端情况, • “炒蛋模型” (scrambled-egg model) • “软梯模型” (1adder-like model),
• 形成过程的两步机理:
–首先是荷电相反的两个聚合物互 相接近,(扩散控制过程); –已接近的聚电解质链段上相反电 荷的中和过程,(这一过程与聚合 物的结构、电荷密度和反应体系 内的小分子电解质有关。)
AM与2-丙烯酰氨基-2-甲基丙磺酸钠(AMPS)和2-丙 烯酰氨基-2-甲基丙烷二甲基氯化铵(AMPDAC)共聚 制得分子中阴、阳离子单体物质的量相等的两性聚合 物(ADASAM)。
• ADASAM5-5在不 同盐浓度下比 浓粘度和聚合 物浓度的关系。 随盐浓度升高, 共聚物比浓粘 度上升,表现 出“反聚电解 质效应”。
• 聚电解质复合物的制备方法
–聚合物酸和聚合物碱的中和反应 –聚合物酸形成的盐和聚合物碱形 成的盐之间的反应 –聚电解质上的离子基团的模板聚 合
• 聚电介质复合物与小分子复合物的 区别
• 分子间的协同作用,表现出特殊性质( 如吸湿性,力学,光学,电学) • 干燥为硬而脆,吸潮后溶胀游塑性或弹 性 • 低分子电介质离子种类调节溶胀度,调 节离子键合比例可控制透过率 • 聚电介质复合物刚性较强,含水量高仍 有弹性,溶胀时仍有机械性能
• 利用聚电解质复合物中阴、阳离子 复合过程,如P(AM-AA)/P(AMDMDAAC)聚电解质复合物,以提 高石油工业三次采油聚合物驱油剂 的增粘、耐温、耐盐性能。
• 在pH值为6-10的水溶液 中,P(AM-AA)聚合物离 解成侧链含-C00-负离 子的聚阴离子,P(AMDMDAAC) 聚合物离解成 侧链含 -N+-正离子的 聚阳离子,由于-C00负离子与–N+- 正离子 之间的静电相互作用, 生成P(AM-AA)/P(AMDMDAAC)聚电解质复合 物,分子链构象伸展, 增大了分子的流体力学 体积。
三、聚电解质复合物
(polyelectrolyte complex,简称PEC)


在一定条件下,电荷相反的两种聚电解质 相互作用能够形成聚电解质复合物。参加 反应的聚电解质包括聚合物酸、聚合物碱、 聚合物盐类,聚磷酸盐、聚硅酸盐等无机 化合物,以及某些生物大分子和离子型表 面活性剂等。 聚电解质复合物中的作用力包括静电作用、 疏水作用、氢键和范德华力等,其中静电 作用起主导作用。
溶剂:正丁醇
共聚物 A
胺改性环氧树脂(EP1、EP2)的合成
Tab. 1 Changes of area of peak 1732cm-1 in different depth of paint film 深 度 底层 面层 -1 积分范围(cm ) 2900 2.55 2.67 (2817-3010 ) 1732 AEP1 (1681-1800 1.949 3.193 ) S1732/S2900 0.764 1.196 2900 2.46 2.57 (2818-3020) 1732 2.219 2.796 AEP2 (1681-1800) S1732/S2900 0.902 1.088 由表可知,两个体系都是面层的聚丙烯酸酯比底层多。
• 原油破乳剂 • 水溶性阳离子聚合物
四、高吸水材料
• • • • • • • • • • 主要来源 淀粉改性系列 丙烯酸盐、丙烯酰胺系列 丙烯腈改性 乙酸乙烯酯乳液聚合、水解、改性 壳聚糖接枝 制备方法 溶液凝胶聚合 乳液聚合 反相悬浮聚合
Contents
应用例 丙烯酸钠型高吸水树脂的制备
Contents
X轴表示的是温度(K) Y轴表示的是刚度和对数减量
碱性条件下材料的相对刚度和对数减量对温度图
X轴表示的是温度(K) Y轴表示的是刚度和对数减量
3. 聚丙烯酸酯—环氧树脂复合涂膜
聚丙烯酸酯和环氧树脂是涂料工业中常用 的两大类高分子成膜物质,各自的特点为,聚 丙烯酸酯具有色浅、高光泽、高耐候性,但耐 腐蚀性差;环氧树脂粘附力强,耐腐蚀性能优 良,但耐候性差。 底层具有强的粘附性和防腐蚀性,而面层 具有光泽、丰润的装饰性和优良的耐候性的底 面合一型的新型复合涂料。 因此将聚丙烯酸酯和环氧树脂共混,在涂 装固化过程中,使其环氧树脂尽量分布在底层, 聚丙烯酸酯尽量分布在面层。这样制得的涂膜 则具有好的装饰性、高的耐候性和优良的耐腐 蚀性。
聚丙烯酸酯树脂的合成
CH3 m CH C COOCH2CH2N
+
n CH2 CH3 CH3
CH
+
x CH2
CH
+
y CH2
CH
BPO
COOC4H5
COOCH2CH2OH
CH3 CH CH2 m COOCH2CH2 C N CH3 CH3 CH n CH2 COOC4H5 CH x CH2 CH y COOCH2CH2OH
丙烯酸树脂共聚物的合成路线
AIBN引发
共聚物A1
配制丙烯酸烘漆的胶粘剂(HMMM)的结构如下:
结构中的R为甲氧基甲基即-CH2-O-CH3
• 胶粘剂和树脂(即共聚物A1)的反应方程式如下:
由于-OH的反应活化能比-COOH的反应活化能低,因 此,一般先发生反应①,然后在发生反应②。
酸催化下材料的相对刚度和对数减量对温度图
• 两亲聚电解质可配制无皂水溶胶涂料,无 须外加乳化剂以至乳化剂残留在涂膜中影 响应用性能。 • 在自由基乳液聚合中,采用两亲聚电解质 作为表面活性剂,可制得乳胶粒径小且分 布均匀的十分稳定的聚合物胶乳。 • 在石油工业三次采油中,两亲聚电解质可 望用作水溶液粘度调节剂。 • 两亲聚电解质还可用作絮凝剂、控制药物 释放载体等。
• 丙烯酸酯阴极电泳涂料在各种金属装饰 上的应用(仿金电泳涂料及涂装工艺获 1992年国家发明三等奖)。
2.阳极电泳涂料的制备
• 铝合金型材以其外型美观、耐腐蚀等性能深 受欢迎,在门窗等方面应用较多。而要使其 同时具备耐酸、耐碱、耐高压等性能则需要 电泳一层阳极电泳涂料。电泳施工工艺复杂 ;而且电泳液承受能力较差;制备也相当困 难,目前普遍使用的是日本哈尼公司的电泳 液。 • 针对阳极电泳涂料在装饰性材料方面的发展 ,从降低电泳液的电导以使其可以承受高压 的方向对阳极电泳涂料进行了研究。
Contents
流体输送的减阻剂
• 粘土稳定剂可在钻井过程中用于抑制地层中 普遍存在的粘土矿物的水化膨胀和分散运移, 达到稳定粘土、保护油气层的目的。
• 季铵盐阳离子聚合物粘土稳定剂结构式是: -[CH2-CH(ON)-CH2-N+-R(R)]-R为甲基或乙基
• 合成阳离子化聚丙烯酰胺反应
• 聚合物驱油是利用聚合物溶液的高粘度及残余 阻力系数调整吸水剖面,改善油水流度比,从 而达到提高石油采收率的目的。已工业化应用 的聚合物驱油剂是高分子量或超高分子量部分 水解聚丙烯酰胺。 • 在淡水溶液中具有很好的增粘性,但在电解质 溶液中,特别是有二价离于存在时,溶液粘度 急剧下降,甚至产生沉淀,粘度丧失殆尽。这 类聚合物的耐温、抗剪切性能也较差,因而不 适于高温、高盐油藏驱油。
• 既带疏水基又带亲水基的共聚物,并且
其亲水基带有电荷。两亲聚电解质在水溶 液中,由于带电基团之间的静电排斥作用 和水化作用,使大分子扩展; • 同时,由于疏水基与水不相容,容易通过 分子内疏水相互作用而自行聚集,使大分 子链卷曲,或通过分子间疏水相互作用而 使大分子贯穿、形成物理交联网络。
四、两亲聚电解质
1. SC-93 低温固化仿金电泳涂料 膜的性能
膜厚 8~15微米; 漆膜硬度 4H; 附着力 1级; 抗冲击强度 50Kg/Cm2; 光泽透明 120/100; 紫外光下不变色; 自来水浸泡48小时,不脱膜,不脱色; 铝片上 5% NaOH 滴碱试验,60秒 钟不发白。
目前广泛使用的电泳涂料, 固化温度均在160 ℃以上, 九十年代以后国际上电泳涂料攻关的 一个方向是低温固化,即120~130℃固化,这不 仅节能,大大提高工作效率,而且扩大电泳涂料 的应用范围。 SC-93 低温固化仿金电泳涂料可在120℃,30分钟固化。 可在镀镍件、镀锡件、镀铜件、镀金件、铝合金等 基材上使用。 涂膜除了光亮透明外,还可仿18K金、嫩金、深 金、古铜、玫瑰红、蓝色等彩色,可广泛用于汽 车配件、灯具、家俱、工艺品、眼镜架、金笔、 打火机、铝合金制件上,是优良的装饰涂料。
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