丙烯酰胺双水相聚合过程中的一些基本问题-单国荣

丙烯酰胺双水相聚合过程中的一些基本问题*

单国荣，赵亮，曹志海，黄志明，翁志学

（浙江大学化工系高分子工程研究所，化学工程联合国家重点实验室聚合反应工

程实验室，浙江，杭州 310027）

关键词：丙烯酰胺，双水相聚合

聚丙烯酰胺(PAAm)被广泛地应用于水处理、造纸、石油、煤炭、矿业、地质和建筑行业，是最重要的水溶性聚合物之一。聚合物双水相体系概念在上世纪50年代被提出后，已被广泛应用于生物蛋白质和细胞分离领域。双水相聚合反应是将一种水溶性单体、引发剂及分散介质（另一种水溶性聚合物）溶解在水中，形成均相水溶液，一定条件下进行聚合反应，由于聚合物之间的相互作用，体系发生相分离，两种聚合物分别富集在各自相中，形成互不相容的水溶性聚合物分散液的聚合反应。它克服普通水溶液聚合高粘、搅拌和传热困难等缺陷，且聚合和使用过程中不存在有机溶剂污染，后处理简单，是制备水溶性聚合物的新方法。但是有关其聚合过程中的一些基本问题（如聚合物间的相互作用、相图、相分配、成滴及稳定机理、聚合动力学、产物分子量及分布、聚合体系粘度）研究不够。

从水溶性聚合物的疏水性差异、聚合物水溶液粘度及聚合体系稳定性角度出发选择聚乙二醇（PEG）水溶液作为丙烯酰胺（AAm）双水相聚合的分散介质。运用红外光谱及DSC研究了PAAm和PEG之间的相互作用。分别用GPC及浊度滴定法绘制了PAAm-PEG-水双水相体系的相图，考察了PEG分子量及平衡温度对相图的影响。结合溴化滴定法测定了AAm在两相中的分配系数，考察了PAAm和PEG浓度及平衡温度对AAm分配系数的影响。

双水相聚合体系中PEG水溶液为连续相，PAAm水溶液为分散相，通过对液滴形态及滴径分布的研究，提出液滴形成及稳定机理。认为有以下三方面原因促使液滴能稳定地分散在连续相中：液滴内部的高粘度、连续相的粘度及引发剂碎*国家自然科学基金资助（基金号：20276059）

片的静电作用。通过测定聚合过程中单体在两相中的分配系数，认为双水相聚合为一个在两相中同时聚合的反应。

Particle Diameter (µm)

Fig. 3 Effect of temperature and PAAm

concentration on the K of AAm in the PAAm-PEG20000-water aqueous polymer two-phase

system Fig. 4 Relationship between the droplets size and distribution of aqueous two-phase polymerization of AAm and conversion

m

PAAm

(%)

Press, 1980, 575~286

3 东福次, 小形真一, 后藤充令, 柿木英夫. 高分子学会预稿集, 1978, 27(1): 190