丙烯酰胺-丙烯酸冻胶与长输管道黏附力特性实验研究

为了进一步将冻胶封堵技术应用在管道快速封堵作业中,对丙烯酰胺-丙烯酸冻胶与长输管道间黏附力特性进行研究,设计了一种丙烯酰胺/丙烯酸体系冻胶与钢制基底黏附力的测力方法,构建了该方法下测量黏附力的评价体系;通过正交试验研究了冻胶配方中单体配比、引发剂质量分数、交联剂质量分数、中和度对冻胶与金属管道黏附力特性的影响规律,分析讨论了各因素对黏附力特性的影响机理;借助MATLAB软件构建了丙烯酰胺-丙烯酸冻胶体系与管道之间黏附力的数学模型,并对模型的正确性进行了检验。实验结果表明,当工艺参数为单体配比1∶ 1,引发剂质量分数0.3%,交联剂质量分数0.25%,中和度65%时黏附力达到最大。其中单体配比对黏附力的影响最为显著,黏附力随着单体配比的增大而减小,随着引发剂质量分数的增加而增大,随着交联剂质量分数的增加而增大,随着中和度的增加而先增大后减小。数学模型的检验结果表明该模型具有普适性。冻胶与管道黏附力特性研究结果为冻胶封堵技术的开展做了基础工作。

聚N-异丙基丙烯酰胺/聚丙烯酸水凝胶的制备及性能研究

当外界环境发生变化时,环境敏感型水凝胶的物理性质或化学性质会随之发生改变,大部分水凝胶对环境的响应比较单一。以丙烯酸(AA)和N-异丙基丙烯酰胺(NIPAm)为原料制备的聚N-异丙基丙烯酰胺/聚丙烯酸水凝胶既可以对温度变化也可以对pH值变化做出响应。实验采用一锅法制备了聚N-异丙基丙烯酰胺/聚丙烯酸水凝胶,通过调节丙烯酸的中和度、丙烯酸(AA)和N-异丙基丙烯酰胺(NIPAm)两种单体的配比、交联剂N,N′-亚甲基双丙烯酰(BIS)和引发剂过硫酸钾(KPS)的用量,研究其对水凝胶的吸水性能、拉伸性能的影响,并考察了所制备的聚N-异丙基丙烯酰胺/聚丙烯酸水凝胶对温度及pH响应性能。实验结果表明:当丙烯酸的中和度为125%、n(NIPAm)∶n(AA)=0.3∶1、BIS的质量分数为0.5%、KPS的质量分数为1%时,制备的水凝胶溶胀率最大且有一定的弹性,室温下吸水率达179.73 g/g。该水凝胶在酸性缓冲溶液(pH值=3)中收缩,当缓冲溶液的pH值大于3,水凝胶发生溶胀,具有灵敏可逆的pH响应性能,同时该水凝胶兼具热缩温敏性能。

聚丙烯酸盐-丙烯酰胺水凝胶的制备及对重金属离子吸附性能的研究

以丙烯酸(AA)、丙烯酰胺(AM)为单体,K_2S_2O_8为引发剂,N,N'-亚甲基双丙烯酰胺为交联剂,采用水溶液聚合法合成P(AA-AM)水凝胶,通过正交实验优化了P(AA-AM)水凝胶的制备工艺。对制备的P(AA-AM)水凝胶进行了SEM和XPS分析,探讨了P(AA-AM)水凝胶对Cu^(2+)、Pb^(2+)、Zn^(2+)和Cd^(2+)的吸附等温线和吸附动力学行为,研究了P(AA-AM)水凝胶的粒径、吸附温度、p H值和重金属离子的初始浓度对P(AA-AM)水凝胶吸附性能的影响。实验结果表明,所制备的P(AA-AM)水凝胶是一种具有三维网络结构的高分子材料,其表面的氨基和羧基残基能够与重金属离子发生螯合反应。减小P(AA-AM)水凝胶粒径、增大溶液pH值、升高吸附环境温度均有利于吸附反应的进行。粒径为0.097~0.15 mm的P(AA-AM)水凝胶粉末,在35℃、p H=5的条件下进行吸附等温线实验,得到水凝胶对重金属Cu^(2+),Pb^(2+),Zn^(2+)和Cd^(2+)的理论最大吸附量分别为186,588,208和403 mg/g。P(AA-AM)水凝胶对重金属离子的吸附符合准二级动力学模型(R^2>0.98),吸附等温线符合Langmuir吸附等温线(R^2>0.95)。干扰离子实验和理论模拟均证明P(AAAM)水凝胶对Pb^(2+)具有良好的吸附性。

PEG作为成孔剂对聚(N-异丙基丙烯酰胺-co-丙烯酸)水凝胶性能的影响

以PEG400,1000,6000为成孔剂,合成了一系列聚(N-异丙基丙烯酰胺co丙烯酸)水凝胶,研究了成孔剂分子量和数量对凝胶性能的影响.结果表明,聚乙二醇(PEG)分子充当成孔剂,不参与反应.PEG分子量越大,投料越多,所得凝胶孔的孔径越大,孔数目越多,在室温时可以容纳更多的水分子,因而溶胀率也越大.凝胶的大孔结构有利于水分子的进出,所以响应速率比普通共聚凝胶快.随着PEG分子量增大,孔数目增多,响应速率相应变快.

辉光放电电解等离子体引发合成丙烯酰胺-丙烯酸共聚物水凝胶及其对阳离子染料的吸附性能

以丙烯酰胺(AM)和丙烯酸(AA)为单体、N,N′-亚甲基双丙烯酰胺(MBA)为交联剂,在水溶液中利用辉光放电电解等离子体(GDEP)引发,一步制得丙烯酰胺-丙烯酸共聚物(P(AM-co-AA))水凝胶。用红外光谱(FT-IR)、扫描电镜(SEM)和热重分析(TGA)对P(AM-co-AA)水凝胶的结构、形貌和稳定性进行了表征。考察了放电电压、放电时间、MBA质量含量、AM质量分数以及中和度对P(AM-co-AA)水凝胶吸附孔雀石绿(MG)的影响,同时探讨了引发机理。结果表明,水凝胶对MG的最大吸附量为864mg/g。

多重响应的单分散聚(N-异丙基丙烯酰胺-co-丙烯酸)纳米水凝胶的制备及性能表征

以N-异丙基丙烯酰胺（NIPAM）与丙烯酸（AA）为单体,在水相中通过乳液聚合法制得具有温度、pH双重响应的单分散聚（N-异丙基丙烯酰胺-co-丙烯酸）（P（NIPAM-co-AA））纳米水凝胶。利用动态光散射仪（DLS）、原子力显微镜（AFM）和傅里叶红外光谱仪（FT-IR）对纳米水凝胶的尺寸、形貌和化学组成进行了表征,讨论了单体含量和乳化剂含量对凝胶粒径和多分散指数（PDI）的影响,同时探究了纳米水凝胶的温敏性和pH敏感性。结果表明：当AA为单体总物质的量分数的20%、乳化剂用量为0.05g时,制得的球形纳米水凝胶形态均匀规整,水合直径为403nm,PDI仅为0.033,且对温度和pH具有双重敏感,尤其在pH为4~6时,响应极为明显。

温度及pH敏感聚(丙烯酸)/聚(N-异丙基丙烯酰胺)互穿聚合物网络水凝胶的合成及性能研究

合成聚（丙烯酸）／聚（Ｎ异丙基丙烯酰胺）互穿聚合物网络（ＰＡＡｃ／ＰＮＩＰＡＩＰＮ）水凝胶，具有温度及ｐＨ双重敏感特性．这种水凝胶在弱碱性条件下的溶胀率远大于酸性条件下的溶胀率．在酸性条件下，随着温度上升，凝胶的溶胀率也随之逐渐上升；而在弱碱性条件下，温度低于聚（Ｎ异丙基丙烯酰胺）（ＰＮＩＰＡ）的较低临界溶解温度（ＬＣＳＴ）时，溶胀率也随着温度的上升而上升，当温度达到ＬＣＳＴ时，凝胶的溶胀率突然急剧下降，并随着温度的逐渐上升而下降．

聚(丙烯酰胺-co-丙烯酸)水凝胶对孔雀石绿的吸附研究

以AM和AA为单体,MBA为交联剂,在水溶液中利用GDEP引发一步制得P(AM-co-AA)水凝胶并研究了其对阳离子型染料MG的吸附特性。考察了pH、吸附时间,初始浓度等因素对吸附性能的影响,同时探讨了可能的吸附机理。结果表明,最佳的吸附pH为5.6,吸附时间为4 h,P(AM-co-AA)水凝胶对MG的吸附行为符合动力学准二级反应和Langmuir吸附等温式,用Langmuir吸附模型计算得到P(AM-co-AA)水凝胶对MG的最大吸附量为934.6 mg/g。

粘土对N-异丙基丙烯酰胺和丙烯酸叔丁酯共聚形成微凝胶的影响

以无机粘土(锂蒙脱石)作为物理交联剂,在不加任何乳化剂的条件下,通过无皂乳液聚合制备了一系列粒径在250nm左右且具有温敏性的N-异丙基丙烯酰胺(NIPAM)和丙烯酸叔丁酯(tBA)共聚微凝胶,并通过傅立叶变换红外光谱、扫描电镜、准静态光散射、X射线衍射仪和差示扫描量热法对所合成微凝胶的化学结构、表面形态和温度敏感性进行了表征.研究表明,粘土起到交联剂的作用;tBA的引入可以调节微凝胶的体积相转变温度;所制得的粘土交联微凝胶具有较好的粒径分布且粒径在140nm至350nm之间.

聚丙烯酸/聚(N-异丙基丙烯酰胺)互穿网络水凝胶的制备及其性能

采用分步法制备了聚丙烯酸/聚N-异丙基丙烯酰胺互穿网络水凝胶,研究了该互穿水凝胶在不同温度和酸性条件下的溶胀性能。结果表明,该互穿水凝胶在pH=2的酸性条件下的吸水率为18 g/g,而在pH=10的碱性条件下吸水率达38 g/g,体现出明显地pH敏感性能;同时,该互穿水凝胶兼具热缩温敏性能。

聚(丙烯酸酸-co-丙烯酰胺)水凝胶对阳离子染料亚甲基蓝和孔雀石绿吸附性能的研究

以丙烯酸(AA)、丙烯酰胺(AM)为单体,过硫酸盐为引发剂,通过正交试验优化实验条件,采用水溶液聚合法制备聚(丙烯酸-co-丙烯酰胺)(P(AA-co-AM))水凝胶。采用红外光谱和扫描电子显微镜对所制备的P(AA-co-AM)水凝胶进行分析,考察了外界环境因素对P(AA-co-AM)水凝胶吸附性能的影响,探讨了P(AA-co-AM)水凝胶对亚甲基蓝(MB)和孔雀石绿(MG)的吸附动力学行为。结果表明,所制备的P(AA-co-AM)水凝胶具有清晰的三维网络结构,能够通过其表面的羧基和氨基残基与MB和MG相互作用。减小P(AA-co-AM)水凝胶的粒径、增大染料溶液的pH值、升高吸附温度均有利于P(AA-co-AM)水凝胶对MG吸附反应的进行;但适当降低吸附温度反而可以提高P(AA-co-AM)水凝胶对MB的吸附效果。P(AA-co-AM)水凝胶对MB和MG的吸附动力学过程符合准二级动力学模型(R 2>0.990)和粒子内扩散模型(R 3>0.804),吸附过程为化学吸附;吸附等温线符合Freundlich吸附等温模型(R F>0.993),通过拟合得到P(AA-co-AM)水凝胶对MB和MG的理论最大吸附量分别为602.7和575.0 mg/g,吸附过程更倾向于不均匀的多分子层吸附。在最优条件下,P(AA-co-AM)水凝胶对MB反复3次的脱附效率分别为78.18%、68.35%和59.34%。

N-异丙基丙烯酰胺与丙烯酸叔丁酯共聚微凝胶的温敏性

以一定量的N-异丙基丙烯酰胺(N IPAM)为主单体,以亚甲基双丙烯酰胺(M BA)为交联剂,使用丙烯酸叔丁酯(tBA)为共聚单体,通过改进的无皂乳液聚合方法制备了具有温敏性的P(N IPAM-co-tBA)微凝胶。傅立叶变换红外光谱分析结果证实了微凝胶的化学结构,扫描电镜观察表明该微凝胶为单分散性良好的球形形状。P(N IPAM-co-tBA)微凝胶的体积相转变温度在较宽的范围内可由共聚单体tBA的用量进行调节,但随着tBA用量的增加,微凝胶的温敏性逐渐下降。由于tBA共聚单元增加了聚合物链的疏水性,因此P(N IPAM-co-tBA)微凝胶的溶胀比随着凝胶网络中tBA单元含量的增加而下降。

AFM在N-异丙基丙烯酰胺-丙烯酸共聚物微凝胶粒子性能研究中的应用

通过无皂乳液聚合得到不同丙烯酸(AAc)含量的交联N-异丙基丙烯酰胺-丙烯酸共聚物(P(NI-PAM-co-AAc))微凝胶,利用原子力显微镜(AFM)对其形态和环境敏感性进行了分析。结果发现,该凝胶粒子大小均一,直径约800nm;当环境温度由15℃升至50℃时,粒子的体积缩小,这表明P(NIPAM-co-AAc)微凝胶具有温度敏感性。

甲基丙烯酸烷酯、甲基丙烯酰胺及丙烯酸与4,4′-二(甲基丙烯酰胺基)偶氮苯交联共聚凝胶的消溶胀动力学

研究了甲基丙烯酸十二烷或丁酯、甲基丙烯酰胺及丙烯酸与 4 ,4′ 二 (甲基丙烯酰胺基 )偶氮苯交联共聚凝胶的消溶胀动力学 .这类凝胶在pH7 4或pH8 0的缓冲溶液中达到溶胀平衡后 ,将其分别转入pH2 2和pH4 0的缓冲溶液中 .凝胶的消溶胀过程表现出两种情况 :一种是凝胶直接发生消溶胀 ,另一种是凝胶首先经历一个短时的溶胀然后再发生消溶胀 ,呈明显不同的两种消溶胀机制 .前者在单位时间内释水量 [(Ht-H0 ) t]的倒数与消溶胀时间有一个良好的线性相关性 ;而后者在单位时间内含水量 [Ht t]平方根的倒数与消溶胀时间有一个良好的线性相关性 .

pH及温度敏感性N-异丙基丙烯酰胺-丙烯酸共聚微凝胶的制备与表征(英文)

通过无皂乳液聚合得到了N-异丙基丙烯酰胺和丙烯酸的无规共聚物微凝胶,用电导仪测定了该微凝胶的表面羧基含量,用分光光度计测定了水凝胶溶液透光率在不同pH值和温度条件下的变化。结果表明,该微凝胶表面羧基含量随着聚合反应中丙烯酸质量分数的增加而增大;微凝胶表面羧基含量直接影响微凝胶的环境敏感性。

聚丙烯酸-丙烯酰胺复合水凝胶的制备及性能研究

将不同配比的丙烯酰胺(AM)、丙烯酸(AA)和细菌纤维素(BC)单体混合后进行共聚,制得了P(AA-co-AM)/BC复合水凝胶。测定了其吸水性能、保水性能、动态力学性能、热性能、微观结构以及对金属离子的吸附性能等。研究结果表明:当w(AM)=60%(相对于AA质量而言)、w(BC)=0.4%(相对于单体总质量而言)时,复合水凝胶的吸水性能、保水性能、溶胀性能相对最好,其动态力学性能和耐热性均得到改善;当w(AM)=70%、w(BC)=0.4%时,复合水凝胶对金属Cu2+的吸附性能更好;添加BC后复合水凝胶具有更多的微孔结构,孔隙排列密集、均匀。

丙烯酸／α-甲基丙烯酸／丙烯酰胺共聚物智能水凝胶的合成及评价

由丙烯酸(AA)、α-甲基丙烯酸(MAA)和丙烯酰胺(AM)合成了具有很好pH敏感性和一定温度敏感性的智能水凝胶,考察了合成温度、丙烯酰胺、交联剂和引发剂用量对制备的水凝胶溶胀性能的影响。结果表明,在60℃下,单体AA和MAA用量分别为100 mmol和75 mmol时,单体 AM、交联剂和引发剂用量分别为反应物总质量的32．8％、0．2％和0．4％时,制备的水凝胶溶胀性能最好。考察了介质的离子浓度、pH值和温度对水凝胶溶胀比的影响,结果表明,离子浓度越大,水凝胶的溶胀比越小;水凝胶具有一定的pH可逆性。

聚N-异丙基丙烯酰胺-丙烯酸共聚微凝胶对水溶液中Ni(Ⅱ)的吸附性能

以聚N-异丙基丙烯酰胺-丙烯酸共聚微凝胶(PNIPA-co-AA)为吸附剂,采用静态批试法研究了Ni(Ⅱ)在共聚微凝胶上的吸附行为。探讨了震荡时间、固液比、pH值、离子强度及温度等因素对吸附结果的影响,测定了共聚微凝胶在不同温度下对Ni(Ⅱ)的吸附等温线。结果表明:固液比、pH值和离子强度均对吸附过程有明显影响;吸附过程在30min内即可达到平衡;Langmiur方程能够很好的拟合吸附等温线。热力学参数(ΔH、ΔS和ΔG)表明,此吸附过程是一个自发、吸热的过程。吸附能力在经过7次的吸附-解吸附过程后没有明显的下降。离子交换是此吸附过程的主要机理。

聚(丙烯酰胺-co-丙烯酸)水凝胶的溶胀性能研究

探讨了用辉光放电电解等离子体引发制备的聚(丙烯酰胺-co-丙烯酸)(P(AM-co-AA))水凝胶的溶胀动力学行为,研究了pH、温度和盐溶液浓度对平衡溶胀率的影响.结果表明,20℃时,P(AM-co-AA)水凝胶在蒸馏水中4h达溶胀平衡;溶胀过程遵循non-Fick溶胀扩散行为;该水凝胶具有pH敏感性和盐敏感性;在pH=6.4和pH=2.0的溶液中具有可逆溶胀-消溶胀开关行为;在单价阳离子盐溶液中的平衡溶胀率比二价阳离子溶液中的更高.

抗冻pH敏感水凝胶聚α-甲基丙烯酸/丙烯酰胺的制备及性能研究

pH敏感水凝胶具有高含水、低摩擦、环境敏感等优良性能,在生物医药,环保等领域广为运用,但传统水凝胶因为低温易凝固限制了其应用范围。本实验以CaCl2为增强剂,通过原位自由基聚合制备耐低温的水凝胶聚α-甲基丙烯酸/丙烯酰胺[P(AM/MAA)]。考察时间和pH对水凝胶P(AM/MAA)溶胀行为的影响,并重点探讨了低温对P(AM/MAA)凝固的影响。结果表明:添加了CaCl2的P(AM/MAA)抗冻性能优越,pH敏感性能突出。