含氟疏水缔合聚丙烯酰胺合成及溶液性能研究
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ＷＥＮＸｉｎ１，ＬＩＸｉａｏｒｕｉ１，ＤＩＮＧＬｉ２，ＬＵＬｉｎｇ２，ＷＡＮＧＬｅｉ１，ＧＡＯＪｉｎｈａｏ１
（１．ＳｈａａｎｘｉＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＣｈｅｍｉｃａｌＡｄｄｉｔｉｖｅｓｆｏｒＩｎｄｕｓｔｒｙ，ＳｈａａｎｘｉＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｘｉ’ａｎ７１００２１，Ｃｈｉｎａ；２．ＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＯｉｌ／ＧａｓＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ＣｈａｎｇｑｉｎｇＯｉｌｆｉｅｌｄＢｒａｎｃｈＣｏｍｐａｎｙ，
第 ４８卷第 ２期 ２０１９年 ２月
应 用 化 工 ＡｐｐｌｉｅｄＣｈｅｍｉｃａｌＩｎｄｕｓｔｒｙ
Ｖｏｌ．４８Ｎｏ．２ Ｆｅｂ．２０１９
含氟疏水缔合聚丙烯酰胺合成及溶液性能研究
文新１，李小瑞１，丁里２，鲁玲２，王磊１，高进浩１
（１．陕西省轻化工助剂重点实验室 陕西科技大学，陕西 西安 ７１００２１； ２．中国石油长庆油田分公司油气工艺研究院，陕西 西安 ７１００２１）
ＰｅｔｒｏＣｈｉｎａ，Ｘｉ’ａｎ７１００２１，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｎｏｖｅｌｓｕｒｆａｃｅａｃｔｉｖｅｆｌｕｏｒｏｃａｒｂｏｎｈｙｄｒｏｐｈｏｂｉｃｍｏｎｏｍｅｒ（ＦＣ１３７）ｗａｓｓｙｎｔｈｅｓｉｚｅｄｆｒｏｍ ｐｅｒ ｆｌｕｏｒｏｏｃｔａｎｏｉｃａｃｉｄ（ＰＦＡ），Ｎ，Ｎｄｉｍｅｔｈｙｌｐｒｏｐａｎｅｄｉａｍｉｎｅ（ＨＮＢ），ａｎｄａｌｌｙｌｃｈｌｏｒｉｄｅ（ＡＣ），ａｎｄｒｅａｃｔｅｄ ｗｉｔｈａｃｒｙｌａｍｉｄｅａｎｄａｃｒｙｌｉｃａｃｉｄｔｈｒｏｕｇｈｆｒｅｅｒａｄｉｃａｌｓ．Ａｑｕｅｏｕｓｓｏｌｕｔｉｏｎｐｏｌｙｍｅｒｉｚａｔｉｏｎ，ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎｏｆｆｌｕ ｏｒｏｃａｒｂｏｎｈｙｄｒｏｐｈｏｂｉｃａｓｓｏｃｉａｔｉｖｅｐｏｌｙｅｌｅｃｔｒｏｌｙｔｅｓ（ＦＣＰＡＭ）．Ａｃｒｙｌｉｃａｍｉｄｅａｎｄａｃｒｙｌｉｃａｃｉｄｗｅｒｅｓｙｎ ｔｈｅｓｉｚｅｄｂｙｆｒｅｅｒａｄｉｃａｌａｑｕｅｏｕｓｓｏｌｕｔｉｏｎｐｏｌｙｍｅｒｉｚａｔｉｏｎｔｏｐｒｅｐａｒｅｆｌｕｏｒｏｃａｒｂｏｎｃｏｎｔａｉｎｉｎｇｈｙｄｒｏｐｈｏｂｉｃ ａｓｓｏｃｉａｔｉｖｅｐｏｌｙｅｌｅｃｔｒｏｌｙｔｅｓ（ＦＣＰＡＭ）．ＴｈｅｍｉｃｅｌｌｉｚａｔｉｏｎｏｆＦＣ１３７ｗａｓｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄｂｙｓｕｒｆａｃｅｔｅｎｓｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄ．ＴｈｅｒｈｅｏｌｏｇｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｔｈｅＦＣＰＡＭ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅａｎｄｔｈｅｓｏｌｕｔｉｏｎａｎｄｔｈｅｉｎｔｅｒｆａｃｉａｌｔｅｎｓｉｏｎｏｆ ｔｈｅｂｒｏｋｅｎｌｉｑｕｉｄｗｅｒｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚｅｄｂｙｕｓｉｎｇｉｎｆｒａｒｅｄｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｅｒ，ｒｈｅｏｍｅｔｅｒａｎｄａｕｔｏｍａｔｉｃｉｎｔｅｒｆａｃｉａｌ ｔｅｎｓｉｏｍｅｔｅｒ，ａｎｄ ｔｈｅｉｒｍｏｌｅｃｕｌａｒｗｅｉｇｈｔｓｗｅｒｅｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇｌｙｅｘｐｒｅｓｓｅｄ ｂｙｔｈｅｉｎｔｒｉｎｓｉｃｖｉｓｃｏｓｉｔｉｅｓ ｏｂｔａｉｎｅｄｗｉｔｈａｎＵｂｂｅｌｏｈｄｅｖｉｓｃｏｍｅｔｅｒ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｃｒｉｔｉｃａｌｍｉｃｅｌｌｅｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ（ＣＭＣ）ｏｆ ＦＣ１３７ｉｓ０．０５２ｇ／Ｌａｔ２５℃ ａｎｄｔｈｅａｃｃｏｒｄｉｎｇｓｕｒｆａｃｅｔｅｎｓｉｏｎγＣＭＣｉｓ２６．５３ｍＮ／ｍ，ｗｈｉｃｈｄｉｓｐｌａｙｓｔｈａｔ ＦＣ１３７ｐｏｓｓｅｓｓｅｓｈｉｇｈｅｒｓｕｒｆａｃｅａｃｔｉｖｉｔｙ．ＦＣＰＡＭ ｓｏｌｕｔｉｏｎｓａｒｅｂｅｌｏｎｇｔｏｐｓｅｕｄｏｐｌａｓｔｉｃｆｌｕｉｄａｎｄｈａｖｅｓａｌｔ ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅａｎｄｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｒｅｓｉｓｔａｎｃｅｔｏｓｏｍｅｅｘｔｅｎｔ．Ａｔｔｈｅｓａｍｅｔｉｍｅｔｈｅｃｒｉｔｉｃａｌａｓｓｏｃｉａｔｉｖｅｃｏｎｃｅｎｔｒａ ｔｉｏｎｏｆＦＣＰＡＭ ｓｏｌｕｔｉｏｎ ｉｓ０．３％．Ｔｈｅ０．３％ ＦＣＰＡＭ ｂｒｅａｋｉｎｇ ｆｌｕｉｄ ｈａｓａ ｓｕｒｆａｃｅ ｔｅｎｓｉｏｎ ｏｆ ２９．９９ｍＮ／ｍ，ａｎｉｎｔｅｒｆａｃｉａｌｔｅｎｓｉｏｎｏｆ３．２１ｍＮ／ｍ，ａｎｄｇｏｏｄｗｅｔｔａｂｉｌｉｔｙ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｈｙｄｒｏｐｈｏｂｉｃａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ；ｆｌｕｏｒｏｃａｒｂｏｎｈｙｄｒｏｐｈｏｂｉｃｍｏｎｏｍｅｒ；ｌｏｗ ｓｕｒｆａｃｅ／ｉｎｔｅｒｆａｃｉａｌｔｅｎ ｓｉｏｎ；ｐｏｌｙｅｌｅｃｔｒｏｌｙｔｅ；ｒｈｅｏｌｏｇｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｙ
摘 要：以全氟辛酸、Ｎ，Ｎ二甲基丙二胺、氯丙烯合成一种新型表面活性含氟碳疏水单体（ＦＣ１３７），并与丙烯酰胺、 丙烯酸通过自由基水溶液层次聚合，制备含氟碳疏水缔合聚丙烯酰胺（ＦＣＰＡＭ）。用表面张力法研究了 ＦＣ１３７的 胶束化，用红外光谱仪、流变仪、自动界面张力仪，表征了 ＦＣＰＡＭ结构和溶液的流变性能和破胶液表界面张力；使 用非稀释型乌氏粘度法测定了特性粘数（η），相对表示出了聚丙烯酰胺的分子量。结果表明，ＦＣ１３７在 ２５℃下的 ＣＭＣ为 ０．０５２ｇ／Ｌ、γＣＭＣ为 ２６．５３ｍＮ／ｍ。ＦＣＰＡＭ溶液属于假塑性体系，临界缔合浓度为 ０．３％，具有一定耐盐性、 耐温性，０．３％的 ＦＣＰＡＭ破胶液的表面张力为 ２９．９９ｍＮ／ｍ，界面张力为 ３．２１ｍＮ／ｍ，并且具有良好的润湿性。 关键词：疏水缔合；氟碳疏水单体；低表界面张力；聚丙烯酰胺；流变特性 中图分类号：ＴＱ３１６．３；Ｏ６３２．２１ 文献标识码：Ａ 文章编号：１６７１－３２０６（２０１９）０２－０２６７－０５
在水溶性聚合物的主链上引入少量的疏水基 团，得到一种水溶性聚丙烯酰胺［１６］，分子侧链上的
收稿日期：２０１８０５１８ 修改稿日期：２０１８０６２８ 基金项目：国家自然科学基金（５１１０３０８１）；陕西省工业科技攻关项目（２０１６ＧＹ１９３） 作者简介：文新（１９９３－），男，河北衡水人，陕西科技大学在读硕士，师从李小瑞教授，主要从事高分子合成及应用方面研
ＷＥＮＸｉｎ１，ＬＩＸｉａｏｒｕｉ１，ＤＩＮＧＬｉ２，ＬＵＬｉｎｇ２，ＷＡＮＧＬｅｉ１，ＧＡＯＪｉｎｈａｏ１
（１．ＳｈａａｎｘｉＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＣｈｅｍｉｃａｌＡｄｄｉｔｉｖｅｓｆｏｒＩｎｄｕｓｔｒｙ，ＳｈａａｎｘｉＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｘｉ’ａｎ７１００２１，Ｃｈｉｎａ；２．ＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＯｉｌ／ＧａｓＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ＣｈａｎｇｑｉｎｇＯｉｌｆｉｅｌｄＢｒａｎｃｈＣｏｍｐａｎｙ，
第 ４８卷第 ２期 ２０１９年 ２月
应 用 化 工 ＡｐｐｌｉｅｄＣｈｅｍｉｃａｌＩｎｄｕｓｔｒｙ
Ｖｏｌ．４８Ｎｏ．２ Ｆｅｂ．２０１９
含氟疏水缔合聚丙烯酰胺合成及溶液性能研究
文新１，李小瑞１，丁里２，鲁玲２，王磊１，高进浩１
（１．陕西省轻化工助剂重点实验室 陕西科技大学，陕西 西安 ７１００２１； ２．中国石油长庆油田分公司油气工艺研究院，陕西 西安 ７１００２１）
ＰｅｔｒｏＣｈｉｎａ，Ｘｉ’ａｎ７１００２１，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｎｏｖｅｌｓｕｒｆａｃｅａｃｔｉｖｅｆｌｕｏｒｏｃａｒｂｏｎｈｙｄｒｏｐｈｏｂｉｃｍｏｎｏｍｅｒ（ＦＣ１３７）ｗａｓｓｙｎｔｈｅｓｉｚｅｄｆｒｏｍ ｐｅｒ ｆｌｕｏｒｏｏｃｔａｎｏｉｃａｃｉｄ（ＰＦＡ），Ｎ，Ｎｄｉｍｅｔｈｙｌｐｒｏｐａｎｅｄｉａｍｉｎｅ（ＨＮＢ），ａｎｄａｌｌｙｌｃｈｌｏｒｉｄｅ（ＡＣ），ａｎｄｒｅａｃｔｅｄ ｗｉｔｈａｃｒｙｌａｍｉｄｅａｎｄａｃｒｙｌｉｃａｃｉｄｔｈｒｏｕｇｈｆｒｅｅｒａｄｉｃａｌｓ．Ａｑｕｅｏｕｓｓｏｌｕｔｉｏｎｐｏｌｙｍｅｒｉｚａｔｉｏｎ，ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎｏｆｆｌｕ ｏｒｏｃａｒｂｏｎｈｙｄｒｏｐｈｏｂｉｃａｓｓｏｃｉａｔｉｖｅｐｏｌｙｅｌｅｃｔｒｏｌｙｔｅｓ（ＦＣＰＡＭ）．Ａｃｒｙｌｉｃａｍｉｄｅａｎｄａｃｒｙｌｉｃａｃｉｄｗｅｒｅｓｙｎ ｔｈｅｓｉｚｅｄｂｙｆｒｅｅｒａｄｉｃａｌａｑｕｅｏｕｓｓｏｌｕｔｉｏｎｐｏｌｙｍｅｒｉｚａｔｉｏｎｔｏｐｒｅｐａｒｅｆｌｕｏｒｏｃａｒｂｏｎｃｏｎｔａｉｎｉｎｇｈｙｄｒｏｐｈｏｂｉｃ ａｓｓｏｃｉａｔｉｖｅｐｏｌｙｅｌｅｃｔｒｏｌｙｔｅｓ（ＦＣＰＡＭ）．ＴｈｅｍｉｃｅｌｌｉｚａｔｉｏｎｏｆＦＣ１３７ｗａｓｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄｂｙｓｕｒｆａｃｅｔｅｎｓｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄ．ＴｈｅｒｈｅｏｌｏｇｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｔｈｅＦＣＰＡＭ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅａｎｄｔｈｅｓｏｌｕｔｉｏｎａｎｄｔｈｅｉｎｔｅｒｆａｃｉａｌｔｅｎｓｉｏｎｏｆ ｔｈｅｂｒｏｋｅｎｌｉｑｕｉｄｗｅｒｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚｅｄｂｙｕｓｉｎｇｉｎｆｒａｒｅｄｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｅｒ，ｒｈｅｏｍｅｔｅｒａｎｄａｕｔｏｍａｔｉｃｉｎｔｅｒｆａｃｉａｌ ｔｅｎｓｉｏｍｅｔｅｒ，ａｎｄ ｔｈｅｉｒｍｏｌｅｃｕｌａｒｗｅｉｇｈｔｓｗｅｒｅｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇｌｙｅｘｐｒｅｓｓｅｄ ｂｙｔｈｅｉｎｔｒｉｎｓｉｃｖｉｓｃｏｓｉｔｉｅｓ ｏｂｔａｉｎｅｄｗｉｔｈａｎＵｂｂｅｌｏｈｄｅｖｉｓｃｏｍｅｔｅｒ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｃｒｉｔｉｃａｌｍｉｃｅｌｌｅｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ（ＣＭＣ）ｏｆ ＦＣ１３７ｉｓ０．０５２ｇ／Ｌａｔ２５℃ ａｎｄｔｈｅａｃｃｏｒｄｉｎｇｓｕｒｆａｃｅｔｅｎｓｉｏｎγＣＭＣｉｓ２６．５３ｍＮ／ｍ，ｗｈｉｃｈｄｉｓｐｌａｙｓｔｈａｔ ＦＣ１３７ｐｏｓｓｅｓｓｅｓｈｉｇｈｅｒｓｕｒｆａｃｅａｃｔｉｖｉｔｙ．ＦＣＰＡＭ ｓｏｌｕｔｉｏｎｓａｒｅｂｅｌｏｎｇｔｏｐｓｅｕｄｏｐｌａｓｔｉｃｆｌｕｉｄａｎｄｈａｖｅｓａｌｔ ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅａｎｄｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｒｅｓｉｓｔａｎｃｅｔｏｓｏｍｅｅｘｔｅｎｔ．Ａｔｔｈｅｓａｍｅｔｉｍｅｔｈｅｃｒｉｔｉｃａｌａｓｓｏｃｉａｔｉｖｅｃｏｎｃｅｎｔｒａ ｔｉｏｎｏｆＦＣＰＡＭ ｓｏｌｕｔｉｏｎ ｉｓ０．３％．Ｔｈｅ０．３％ ＦＣＰＡＭ ｂｒｅａｋｉｎｇ ｆｌｕｉｄ ｈａｓａ ｓｕｒｆａｃｅ ｔｅｎｓｉｏｎ ｏｆ ２９．９９ｍＮ／ｍ，ａｎｉｎｔｅｒｆａｃｉａｌｔｅｎｓｉｏｎｏｆ３．２１ｍＮ／ｍ，ａｎｄｇｏｏｄｗｅｔｔａｂｉｌｉｔｙ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｈｙｄｒｏｐｈｏｂｉｃａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ；ｆｌｕｏｒｏｃａｒｂｏｎｈｙｄｒｏｐｈｏｂｉｃｍｏｎｏｍｅｒ；ｌｏｗ ｓｕｒｆａｃｅ／ｉｎｔｅｒｆａｃｉａｌｔｅｎ ｓｉｏｎ；ｐｏｌｙｅｌｅｃｔｒｏｌｙｔｅ；ｒｈｅｏｌｏｇｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｙ
摘 要：以全氟辛酸、Ｎ，Ｎ二甲基丙二胺、氯丙烯合成一种新型表面活性含氟碳疏水单体（ＦＣ１３７），并与丙烯酰胺、 丙烯酸通过自由基水溶液层次聚合，制备含氟碳疏水缔合聚丙烯酰胺（ＦＣＰＡＭ）。用表面张力法研究了 ＦＣ１３７的 胶束化，用红外光谱仪、流变仪、自动界面张力仪，表征了 ＦＣＰＡＭ结构和溶液的流变性能和破胶液表界面张力；使 用非稀释型乌氏粘度法测定了特性粘数（η），相对表示出了聚丙烯酰胺的分子量。结果表明，ＦＣ１３７在 ２５℃下的 ＣＭＣ为 ０．０５２ｇ／Ｌ、γＣＭＣ为 ２６．５３ｍＮ／ｍ。ＦＣＰＡＭ溶液属于假塑性体系，临界缔合浓度为 ０．３％，具有一定耐盐性、 耐温性，０．３％的 ＦＣＰＡＭ破胶液的表面张力为 ２９．９９ｍＮ／ｍ，界面张力为 ３．２１ｍＮ／ｍ，并且具有良好的润湿性。 关键词：疏水缔合；氟碳疏水单体；低表界面张力；聚丙烯酰胺；流变特性 中图分类号：ＴＱ３１６．３；Ｏ６３２．２１ 文献标识码：Ａ 文章编号：１６７１－３２０６（２０１９）０２－０２６７－０５
在水溶性聚合物的主链上引入少量的疏水基 团，得到一种水溶性聚丙烯酰胺［１６］，分子侧链上的
收稿日期：２０１８０５１８ 修改稿日期：２０１８０６２８ 基金项目：国家自然科学基金（５１１０３０８１）；陕西省工业科技攻关项目（２０１６ＧＹ１９３） 作者简介：文新（１９９３－），男，河北衡水人，陕西科技大学在读硕士，师从李小瑞教授，主要从事高分子合成及应用方面研