丙烯酸钠-丙烯酰胺聚合物的合成与应用

2026/2/13 9:53:42 作者:风华

研究背景

丙烯酸钠-丙烯酰胺聚合物是一类用途广泛的多功能高分子化合物,是水溶性高分子聚电解质中的重要品种,可通过丙烯酸钠与丙烯酰胺单体共聚形成,具有多种优良性质[1-2]。尤其它的水凝胶状态通过离子键、共价键、氢键或范德华力作用交联形成三维网络结构,变形性能优良。这种材料能对外界刺激(如温度、光强度、pH值或离子浓度等变化)产生响应,可以通过可逆的变形改变其大小和形状,达到改变光线折射率的目的,在医疗领域具有很高的研究价值[3]

丙烯酸钠-丙烯酰胺聚合物(高分子固态产品).jpg

合成方法

采用反相乳液聚合法可以合成丙烯酸钠-丙烯酰胺聚合物,共聚单体的摩尔比为1:1,实验考察了单体浓度,引发剂浓度,乳化剂用量,亲水亲油平衡值(HLB值),油水体积比及乙二胺四乙酸二钠用量对共聚物特性粘数([η])的影响。实验结果表明,在单体用量为52g/mL(以每毫升水中单体的克数计),油水体积比为1.5时,体系最稳定;氧化剂的浓度为3.3mmol/L时,共聚物特性粘数最大;在HLB值为5.30,乳化剂质量浓度为4.5g/mL时,目标产物絮凝效果最好[2]。此外,采用溶液聚合的方法也可以实现丙烯酸钠-丙烯酰胺聚合物的合成,两种合成工艺比较,反相乳液聚合法比溶液聚合制得的共聚物的结构更趋于无序排列分布[4]

丙烯酸钠-丙烯酰胺聚合物的红外光谱谱图.png

应用

综合大量文献可知,丙烯酸钠-丙烯酰胺聚合物应用广泛,不仅在精细化工领域具有多种用途,在生物医药方面人工晶体的研究同样具有不小的发展潜力。下面,就该化合物的部分应用实例展开详细介绍:

道路工程技术领域提出了一种全固废地聚物稳定沙漠砂路面基层材料及其制备方法。路面基层材料包括沙漠砂,粉煤灰,矿渣和碱激发剂,碱激发剂包括水玻璃,氢氧化钠,水和丙烯酸钠-丙烯酰胺聚合物。该发明在现有碱激发剂(水玻璃,NaOH)的基础上引入了丙烯酸钠-丙烯酰胺聚合物,有效改善了激发剂在体系中的分散稳定性,同时又增强了激发剂与基础材料颗粒之间的润湿性及接触均匀性,促进地聚物反应更加充分进行。此外,还有助于提高地聚物凝胶相的成膜能力及三维网络结构的完整性,从而提升路面材料的抗压强度和抗劈裂强度[5]

纳米材料领域公布了一种丙烯酸钠-丙烯酰胺聚合物纳米粒子微乳液的制备方法。具体地,以丙烯酰胺与丙烯酸钠作为共聚单体,用复合乳化剂,溶剂油和水为分散介质和氧化还原引发体系,通过反相微乳液聚合得到目标产物。所得聚合物微乳液性质优良,可以广泛用于采油,水处理,造纸,纺织,印染,特种涂料,粘合剂,油墨和制糖等领域[6]。文献还公开了一种丙烯酸钠-丙烯酰胺聚合物不仅具有良好的减阻性能,同时初始表观粘度大,破胶速度加快,具有优异的破胶性能,可用作乳液型水基压裂液减阻剂[7]

结构和光散射研究

科研人员用溶液聚合方法制备了一组单体含量相同、分子量不同的丙烯酸钠-丙烯酰胺聚合物钠(AM-AA)样品,用13CNMR和常规光散射方法进行了表征。该组样品的化学组成是均一的(AA摩尔含量16.9±1.1%),AA单体在大分子链中的序列分布为孤立、无规的,聚电解质在盐水体系中的光散射理论适用于共聚物在0.12mol/LNaCl水溶液体系。用恒化学位下的折光指数增量代替恒盐组成的折光指数增量,可从一次常规光散射实验分别求得共聚物样品的真实、第二维利系数A2和均方旋转半径〈R2z,其关系为:A2=0.0619Mw-0.21,〈R2z1/2=0.0210Mw0.54[8]

参考文献

[1]关琦.丙烯酰胺与丙烯酸钠双水相共聚合反应研究[D].大庆石油学院,2006.DOI:10.7666/d.y858421.

[2]杨建平,赵京波,张兴英.丙烯酰胺-丙烯酸钠共聚物絮凝剂的合成及性能研究[J].石油化工, 2005, 34(4):5.DOI:10.3321/j.issn:1000-8144.2005.04.007.

[3]李嘉文. 聚丙烯酰胺-丙烯酸钠水凝胶材料个性化制作可变焦人工晶体的关键技术和初步生物学评价[D]. 陆军军医大学,2021.

[4]王孟,刘芝芳.丙烯酰胺-丙烯酸钠共聚合竞聚率的测定[J].南华大学学报(自然科学版), 2006(001):020.DOI:10.3969/j.issn.1673-0062.2006.01.023.

[5]崔潮,胡锦明,李鹏霞,等.一种全固废地聚物稳定沙漠砂路面基层材料及其制备方法:CN202511268779.X[P].

[6]陈尔凡.丙烯酰胺-丙烯酸钠聚合物纳米粒子微乳液的制备方法:CN200610046478.3[P].

[7]李克智,李国锋,乔国安,等.一种丙烯酰胺/丙烯酸钠多元共聚物,制备方法及乳液型水基压裂液减阻剂:CN201610041659.0[P].

[8]薄淑琴,周子南.丙烯酰胺—丙烯酸钠共聚物的键结构和光散射研究[J].高等学校化学学报, 1995, 16(4):4.DOI:CNKI:SUN:GDXH.0.1995-04-036.

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