黃佳佳+宮月+王婷婷+吳二清+黃擎宇

【摘 要】本文利用可聚合硼酸酯DB/BS14與丙烯酰胺（簡寫為AM）合成二元共聚合產(chǎn)物P（DB/BS14-AM），對其進行耐溫和抗鹽的測定。實驗結(jié)果表明，二元共聚物P（DB/BS14-AM）具有一定的耐溫和抗鹽性能，在一定的水解度范圍內(nèi)二元共聚物P（DB/BS14-AM）溶液的耐溫和抗鹽性能隨水解度增加有顯著增大的趨勢。

【關(guān)鍵詞】可聚合硼酸酯；二元共聚物；耐溫性；抗鹽性

0 引言

可聚合硼酸酯是一種可聚合的特種表面活性劑[1，2]，它具有抗水解能力強、不易揮發(fā)、耐高溫、抗靜電性和殺菌能力等很多優(yōu)點，是環(huán)境友好型化合物。丙烯酰胺是一種重要的聚合單體，其均聚物-聚丙烯酰胺可以作為水處理絮凝劑、三次采油驅(qū)油劑、增稠劑等等[3]。通過設計實驗條件可以將可聚合硼酸酯與丙烯酰胺進行共聚反應，形成共聚合產(chǎn)物[4，5]。

本文利用實驗室制備的可聚合硼酸酯與丙烯酰胺共聚合獲得二元共聚產(chǎn)物，并且初步研究其溶液的耐溫、抗鹽性能。

1 實驗部分

1.1 實驗儀器與化學試劑

多頭磁力攪拌器（HJ-6，江蘇金壇市中大儀器廠）；超級恒溫水?。℉H-601，金壇市榮華儀器公司）；高速萬能粉碎機（FW-100，北京用光明醫(yī)療儀器有限公司）；所用試劑丙烯酰胺（簡寫為AM）（AR，國藥集團化學試劑有限公司）；碳酸鈉、氯化鈉；氫氧化鈉；亞硫酸氫鈉；過硫酸鉀；無水乙醇（AR，沈陽市華東試劑廠）；可聚合硼酸酯DB/BS14為自制；水溶液均為蒸餾水按常法配制。

1.2 硼酸酯DB/BS14-丙烯酰胺二元共聚物P（DB/BS14-AM）的合成

在100ml燒杯中依次加入一定量的DB/BS14、碳酸鈉，溶解后加入12.5gAM，使共聚單體的水解度分別為16.7%和25%。溶液總質(zhì)量為50g。通入20分鐘氮氣除氧后，加入氧化還原引發(fā)劑K2S2O8-NaHSO3，繼續(xù)通入氮氣，待反應物已經(jīng)開始聚合后，將其放入70℃烘箱中。聚合5小時后，將反應物取出，緊緊包好放入90℃烘箱約20分鐘進行熟化后得到三元共聚合產(chǎn)物P（DB/BS14-AM）。將產(chǎn)物用乙醇充分洗滌并烘干，粉碎成末待用。

1.3 分析測試方法

1.3.1 紅外光譜表征

利用紅外測試分析儀（Spectrum 400，Perkin Elmer，USA）對產(chǎn)物進行紅外表征。

1.3.2 黏度測定

利用粘度計（LVDV-Ⅱ，Brookfield，USA）對二元共聚物進行黏度測試。

1）共聚物的耐溫性測定

將共聚物配制成1000ppm水溶液，在30℃至80℃的范圍內(nèi)，每5℃測取一次數(shù)據(jù)。利用粘度計對樣品水溶液進行測試分析，獲得測試曲線。

2）共聚物的抗鹽性測定

在溫度恒定在45℃時，將1000ppm的共聚物在1000ppm、4500ppm、6000ppm、10000ppm 的NaCl中配制成溶液，利用粘度計對樣品水溶液進行測試分析，獲得測試曲線。

2 實驗結(jié)果與討論

2.1 溫度對二元共聚物P（DB/BS14-AM）溶液黏度的影響

2.1.1 單體水解度為16.7%時P（DB/BS14-AM）的黏溫關(guān)系

圖1為單體水解度在16.7%，DB/BS14與AM的質(zhì)量比分別為0.1%、0.2%、0.3%、0.4%、0.5%時，二元共聚物P（DB/BS14-AM） 的溶液黏度隨溫度的變化關(guān)系曲線。從圖中可知，DB/BS14與AM質(zhì)量比為0.1%-0.5%區(qū)間內(nèi)形成的二元共聚合物溶液隨著溫度的升高粘度不斷下降，且二元共聚物中隨著DB/BS14含量的增加，耐溫性能依次遞減。其中質(zhì)量比為0.1%的共聚物溶液耐溫性能最好，而0.5%的耐溫性能最差。DB/BS14與AM質(zhì)量比在0.1%-0.5%區(qū)間內(nèi)共聚物溶液在80℃時黏度最大達到50.8 mPa﹒s，在30℃時黏度最大達到86.8 mPa﹒s。

2.1.2 單體水解度為25%時P（DB/BS14-AM）的黏溫關(guān)系

圖2為單體水解度在25%，DB/BS14與AM的質(zhì)量比分別為0.1%、0.2%、0.3%、0.4%、0.5%時，二元共聚物P（DB/BS14-AM） 的溶液黏度隨溫度的變化關(guān)系曲線。從圖中可知，DB/BS14與AM質(zhì)量比為0.1%-0.5%區(qū)間內(nèi)形成的二元共聚合物溶液隨著溫度的升高黏度不斷下降，其中質(zhì)量比為0.1%的共聚物溶液耐溫性能最好，而0.2%的耐溫性能最差。DB/BS14與AM質(zhì)量比為0.1%-0.5%區(qū)間內(nèi)共聚物溶液在80℃時黏度最大達到201mPa﹒s， 最小達到40.9mPa﹒s；在30℃時黏度最大達到299.9mPa﹒s，最小達到75.8mPa﹒s。

比較圖2和圖3可以看出，相比于單體水解度為25%的共聚物溶液，水解度為16.7%的共聚物溶液的耐溫性能隨AMPS與AM的質(zhì)量比的變化更有規(guī)律性，而水解度為25%的共聚物溶液的耐溫性能更好。

2.2 鹽度對三元共聚物P（DB/BS14-AM）溶液黏度的影響

2.2.1 單體水解度為16.7%時P（DB/BS14-AM）的溶液黏度與氯化鈉濃度的關(guān)系

圖3為單體水解度在16.7%，DB/BS14與AM的質(zhì)量比分別為0.1%、0.2%、0.3%、0.4%、0.5%時，二元共聚物P（DB/BS14-AM）的溶液粘度隨氯化鈉濃度變化的關(guān)系曲線。從圖中可知，DB/BS14與AM質(zhì)量比為0.1%-0.5%區(qū)間內(nèi)形成的二元共聚物溶液隨著氯化鈉濃度的升高而降低，其中質(zhì)量比為0.1%的共聚物溶液的抗鹽性能最佳，而0.3%的抗鹽性能最差。DB/BS14與AM質(zhì)量比為0.1%-0.5%區(qū)間內(nèi)共聚物溶液在10000ppm鹽度時黏度最大達到6.0mPa﹒s，在1000ppm鹽度時黏度最大達到12.8mPa﹒s。

2.2.2 單體水解度為25%時P（DB/BS14-AM）的溶液黏度與氯化鈉濃度的關(guān)系

圖4為單體水解度在25%，DB/BS14與AM的質(zhì)量比分別為0.1%、0.2%、0.3%、0.4%、0.5%時，二元共聚物P（DB/BS14-AM） 的溶液黏度隨氯化鈉濃度變化的關(guān)系曲線。從圖中可知，DB/BS14與AM質(zhì)量比為0.1%-0.3%區(qū)間內(nèi)形成的二元共聚物溶液隨著氯化鈉濃度的升高而降低，而質(zhì)量比為0.4%和0.5%時形成的二元共聚物溶液隨著氯化鈉濃度的變化規(guī)律性差。DB/BS14與AM質(zhì)量比為0.1%-0.5%區(qū)間內(nèi)共聚物溶液在10000ppm鹽度時黏度最大達到16.8mPa﹒s，在1000ppm鹽度時黏度最大達到18.6mPa﹒s。

比較圖3和圖4可以看出，相比于單體水解度為16.7%的共聚物溶液，水解度為25%的共聚物溶液的抗鹽性能明顯提高，說明在一定的水解度范圍內(nèi)P（DB/BS14-AM）溶液的抗鹽性能隨水解度增加有明顯增大的趨勢。

3 結(jié)論

實驗結(jié)果表明，可聚合硼酸酯DB/BS14與AM形成的二元共聚物P（DB/BS14-AM）具有一定的耐溫和抗鹽性能，在80℃時黏度最大達到201mPa﹒s，在10000ppm氯化鈉鹽度時黏度最大為16.8mPa﹒s。在一定的水解度范圍內(nèi)二元共聚物P（DB/BS14-AM）溶液的耐溫和抗鹽性能隨水解度增加有顯著增大的趨勢。

【參考文獻】

[1]魏少華，黃德音.硼系表面活性劑研究應用現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢[J].精細化工，2009，19（9）：503-505.

[2]Abdalla M. O.， Ludwick A.， Mitchel T. Boron-modified phenolic resins for high performance applications[J].Polymer，2003，44（24）：7353-7359.

[3]萬超瑛.水溶性氧化-還原引發(fā)體系在乳液聚合中的應用研究[J].天津輕工業(yè)學院化學工程系，2000.15（5）：31-33.

[4]張秀玲，周艷明，賈曉鳴，等.環(huán)境友好型含硼潤滑添加劑的研究[J].潤滑與密封，2006（8）：149-151.

[5]李斌東，呂春緒，葉志文.硼酸酯表面活性劑的合成及工業(yè)應用[J].精細石油化工，2005（1）：9-11.

[責任編輯：王偉平]