单电子转移活性自由基聚合法制备表面活性聚合物及性能

以丙烯酰胺(AM)和α-烯基磺酸钠(AOS)为功能单体,2-氯丙酰胺(CPA)为引发剂,采用单电子转移自由基聚合方法,制备无规二元共聚物PAM-co-PAOS。结果表明,最佳工艺条件为c(单体)=2.5 mol/L,n(单体)∶n(CPA)∶n(CuBr)∶n(Me_(6)TREN)=769∶1.2∶1∶3.8;m(AOS)∶m(AM+AOS)=3.5%。对表面活性聚合物PAM-co-PAOS进行性能研究,在大庆模拟盐水中具有较好的增黏性及表面活性。

太阳能光-热-电化学耦合法理论及其化学利用新技术进展

介绍了太阳能光-热-电化学耦合法(solar thermal electrochemical production,简称STEP)合成含能分子的理论、实现方式及应用。简述了STEP过程以太阳能为能源,协同、耦合调控太阳能光-热-电利用效率和分子光-热-电化学反应特性,高效、定向地将太阳能向含能分子转化与储存。指出STEP技术太阳能制氢反应中采用熔融氢氧化物为电解质、无碳排放的炼铁反应中采用含铁的熔融碳酸盐为电解质、制氯气和镁以熔融氯化物为电解质、碳捕获和无碳制水泥反应中采用熔融碳酸盐为电解质等化学方面的突破和利用前景。STEP过程为实现温室气体的减排和二氧化碳的综合利用提供了一种可供选择的途径。

聚烯烃中受阻酚类抗氧剂的抗氧化性能评价方法

综述了受阻酚类抗氧剂在聚烯烃中抗氧化性能评价方法的进展,包括差示扫描量热法(DSC法)、红外光谱法、荧光光谱法、色谱法等,指出了每种评价方法的局限性和存在的主要问题,为在相对复杂的体系中评价受阻酚类抗氧剂的抗氧化性能及对聚烯烃中受阻酚类抗氧剂的定性和定量分析提供参考。

甲醛废水处理技术研究进展

随着化学工业及其相关产业的高速发展,甲醛废水的产生量越来越多,对生态环境和人类健康的危害也日益严峻。采用传统的废水处理技术已不能满足越来越高的环保要求。因此探索高效、经济的方法处理甲醛废水已经成为化学界和环保领域重要的研究课题。介绍了国内外近年来甲醛废水处理技术的研究进展,为今后甲醛废水处理提供了新的思路,对工业处理具有重要意义。

微波辅助活性自由基聚合法制备丙烯酰胺共聚物

微波辐射下,在水溶液中以丙烯酰胺(AM)与磺基甜菜碱两性离子功能单体——N,N-二甲基-N-甲基丙烯酰胺基丙基-N,N-二甲基-N-丙烷磺酸内盐(DMMPPS)进行共聚合反应,得到磺基甜菜碱型两性离子聚合物P(AM-DMMPPS)。采用红外光谱对共聚物结构进行表征,共聚物分子链端基为-Cl原子,证实共聚合反应过程为原子转移活性自由基(A-TRP)反应;提高引发剂浓度,聚合反应速率增加,但过高的引发剂浓度会导致聚合物分子量下降;增大催化剂浓度,转化率及分子量均呈现先增大后减小的趋势。相同聚合反应条件下与热聚合法进行对比研究,微波法的表观速率常数(kpapp≥6.2×10-4s-1)均高于热聚合法(kpapp=2.9×10-4s-1)。

泥饼质量改进剂及其对固井质量的影响

以增强油井固井界面胶结强度,提高固井质量为目的,从增强泥饼的强度、减小泥饼厚度、提高泥饼与固井水泥浆胶结力的角度出发,研制了一种新型的泥饼质量改进剂EA,考察了EA对固井界面胶结强度的增强效果,分析了EA的界面胶结增强机理。EA由磷酸钙矿物纤维、金红石粉和磺化丹宁组成,通过网状支撑和诱导作用增强泥饼强度,通过表面活性和静电排斥作用减薄泥饼厚度。将EA以1%的比例加入到钻井液中,泥饼强度和模拟固井二界面的胶结强度分别提高到原强度的19倍和8.5倍,油田现场应用结果表明油井的平均固井优质率可提高30%。

熔盐电解还原二氧化碳制碳技术

通过电解高温熔融Li0.896Na0.625K0.479CO3混合碳酸盐制取碳燃料,并由中间产物Li2O、Na2O、K2O吸收空气中CO2使碳酸盐电解质再生,从而构筑一个完美的良性循环,最终将CO2转化为C物质。实验通过极化曲线、循环伏安曲线对反应的电化学性能进行了研究,考察了电极材质、电解温度以及相同电量下不同电流强度和电解时间对反应结果的影响,并借助SEM-EDS、TG/DTA、XRD等手段对提纯后的产物进行表征。结果表明:Fe作阴极、Ni作阳极时的电势值较低、电极稳定性较好;随温度的升高,电势的绝对值降低,温度为500℃时对反应较有利;1 A.h的电量下,电流强度1.0 A、电解时间1 h时,反应的电流效率较高,可达65.98%;电解产物为无定形碳,含碳量可达80%以上。本研究为二氧化碳的资源化利用提供了一种新途径。

活性可控自由基聚合法制备含纳米二氧化硅的星形丙烯酰胺共聚物

以单电子转移活性自由基聚合(SET-LRP)法,在水溶液中合成含纳米二氧化硅的新型星形水溶性共聚物,研究了单体、引发剂、催化剂、配体和改性纳米SiO2功能单体(NSFM)用量、单体摩尔比等条件对聚合反应的影响。采用红外光谱和核磁共振氢谱对制备的丙烯酰胺共聚物进行表征。结果表明,NSFM成功地参与了单电子转移活性自由基聚合反应中。通过正交试验确定了聚合反应的最佳物料摩尔比,即n(AM)∶n(AANa)∶n(Gly-Br3)∶n(CuBr)∶n(Me6TREN)=1687.5∶562.5∶1.0∶2.3∶1.5,[AM]+[AANa]+[NSFM]总浓度为4.5mol/L;单因素实验确定了NSFM的最佳用量为单体总质量的0.5%。用流变仪对共聚物的性能进行了研究。结果表明,当剪切速率超过临界值(100s-1)时,星形共聚物表现出剪切增稠的流变性能;P(AM-co-AANa-co-VTS-SiO2)表现出较好的耐温和抗盐性。

β-环糊精基刺激响应星形聚合物的制备及响应行为

采用单电子转移活性自由基聚合法(SET-LRP)合成星形嵌段聚合物。以改性环糊精(Br-β-CD)为引发剂,以溴化亚铜/三-(2-二甲氨基乙基)胺(CuBr/Me_(6)TREN)原位歧化得到的初生零价铜(Cu^(0))及二价铜与配体的络合物(Cu^(Ⅱ)Br_(2)/Me_(6)TREN)为催化体系,在室温成功实现了N-异丙基丙烯酰胺(NIPAM)与甲基丙烯酸二甲氨基乙酯(DMAEMA)的水相活性自由基聚合。通过扩链反应(DP=50100)研究了该聚合反应的活性特征。结果表明,单体转化率在30 min内可达100%且聚合产物分子量分布(PDI)小于1.55。为了证明这一方法可制备多嵌段刺激响应性的凝胶材料,通过连续加料链延伸的方法,分别加入温敏单体NIPAM和温度及pH双重刺激响应单体DMAEMA,合成了嵌段聚合物PNIPAM_(100)-b-PDMAEMA_(100)。产物只需要在最后一步提纯即可,链延伸后的PDI均小于1.55。用核磁共振和红外光谱对聚合物结构进行了表征。所得的刺激响应聚合物在选择性溶剂中可进行自组装,并用浊度法、透射电镜研究了星形共聚物的响应行为,发现可组装成立体楔形结构及球形结构,且星形聚合物具有良好的抗疲劳性。

自修复聚合物材料用微胶囊的研究进展

自修复材料是一种新型的智能材料。将微胶囊埋植于材料中是实现其自修复的一种方法,也是目前该领域的研究热点之一。本文介绍了微胶囊型自修复的概念和原理,综述了近几年来DCPD型微胶囊、环氧树脂型微胶囊、硅油型微胶囊以及其他微胶囊型自修复的发展状况,并着重介绍了最新研究成果,对微胶囊型自修复材料的研究前景进行了展望。

生物基磺酸盐寡聚表面活性剂的合成与表面性能研究

以可再生资源油酸为主要原料,通过烷基化、酯化、磺化及中和反应,制备了3种新型生物基四聚表面活性剂芳基烷基十八酸季戊四醇酯磺酸盐,并采用核磁共振氢谱、红外光谱对中间体及目标产物进行表征,确定合成目标产品。用滴体积法测量了不同浓度下这3种表面活性剂在20℃和40℃下的表面张力,并对其表面物理化学参数如临界聚集浓度c_(CAC)、临界聚集浓度下的表面张力(γ_(CAC))、降低表面张力的效率因子p(C_(20))、饱和吸附面积(A_(min))和饱和吸附量(Γ_(max))等进行了讨论。研究发现,随着芳环上取代基数目增加,饱和吸附面积会增大,饱和吸附量将减少,其降低表面张力能力和效率在下降。实验中制备的表面活性剂3a在40℃时表现出更好的表面活性。

羟丙基胍胶对水包油乳状液稳定性的影响

通过对含羟丙基胍胶(HPG)乳状液性质及油水界面性质的研究,考察了HPG对水包油乳状液稳定性的影响。结果表明,HPG能增强水包油乳状液的稳定性;HPG增加了油水界面膜强度,随着ρ(HPG)增加,油珠的半衰期t1/2增加,破裂速率常数k减小;HPG可小幅度降低界面张力,ρ(HPG)=1 000mg/L时,界面张力值为16.58mN/m;连续相黏度随着ρ(HPG)的增加而增大,使油珠上浮速度和碰撞几率变小,油珠聚并困难。含HPG的水包油乳状液中显微镜观察图像,也证明了ρ(HPG)的增加使得乳状液中的油珠量增加,即增强了乳状液的稳定性。

变径尾管防止抽油机卡泵的可行性研究

对于三元复合驱油井结垢造成抽油泵卡泵问题,实验采用在泵下预设一段尾管,并对尾管做变径处理,预想通过紊流达到促垢,吸附的目的,进而减缓抽油泵处垢的吸附与堆积。结果显示,镶嵌式连接尾管,使总成垢率大多在93%以上,两寸半管∶三寸管=1∶3时最高,结垢率达96%,而全为二寸半管时,总结垢率为85.04%。随管径变换频率的增高吸附垢的比重减少,而悬浮垢的比重增加。实验表明通过在稠油泵下增设一段尾管,用以促垢,吸垢的设计目的可行,在极大程度上降低了卡泵几率。

光催化防锈涂料的制备及性能研究

基于金属离子掺杂技术,制备在可见光辐照条件下具有良好光催化性能的改性TiO2光催化防锈涂料,并研究其对甲醛气体的降解作用,利用X射线衍射和紫外-可见分光光谱表征改性TiO2光催化剂的微晶尺寸、晶体结构与光学性能。探讨了M/TiO2类型、光催化剂添加量、甲醛初始浓度、光源、涂膜层数和重复使用次数对甲醛降解的影响。结果表明:该光催化防锈涂料不仅具有良好的物理化学性能,还能达到净化室内空气的目的,在光催化剂掺杂量为2.5%,甲醛初始浓度为0.1μg/mL,涂膜层数为一层时效果最佳。

弱碱三元复合驱油井结垢影响因素的研究

研究了弱碱三元复合驱油井水结垢的主要影响因素和基本规律,并通过挂片试验考察了不同钢材的结垢差异。结果表明：碳酸盐垢是主要结垢类型,其成垢率受温度、CO_2浓度、矿化度等因素的影响较大。当反应6 h时,在25,45,65℃的成垢率分别为40.07%,57.12%,87%;密闭系统、敞口系统、鼓泡系统6 h结垢率分别为27%,57.12%,85%。矿化度试验结果表明：在5 g/L时成垢率达到最高值82.12%。同时,油管材质会影响模拟结垢水中碳酸钙的结垢,在6~24 h内,各材质加速模拟结垢水中钙结垢由大到小的顺序依次为铸铁、321不锈钢、P110钢、N80钢、45#碳钢。实际生产中应使用平滑的管材,可通过镀膜、涂层等方式对管材进行处理。

Fe-Cu-Ce/Al_2O_3 非均相Fenton催化剂的制备及活性研究

采用浸渍法制备Fe-Cu-Ce/Al2O3催化剂,探讨了催化剂的制备条件、初始pH值等因素对催化剂活性的影响。研究结果表明:Fe、Cu、Ce总离子浓度0.05mol/L,n(Fe)∶n(Cu)∶n(Ce)=1∶1∶1,前驱体在300℃下焙烧2h,反应初始pH值为5时,该催化剂对甲基橙具有良好的催化性能,反应2h后甲基橙脱色率可达97.99%。且pH=5.0~9.0均可取得良好的降解效果,拓宽了pH适用范围。

单电子转移活性自由基聚合法制备两亲星形聚丙烯酰胺

以季戊四醇为原料,合成了星形大分子引发剂2-溴异丁酸季戊四醇四酯(PT-Br),并以此为四官能度引发剂,以CuBr/三-(2-二甲氨基乙基)胺(Me_6-TREN)原位歧化得到的初生零价铜(Cu^0)及二价铜与配体的络合物(Cu~ⅡX_2/L)为催化体系,室温下(18℃)在水溶液中实现了N-叔丁基丙烯酰胺(NtBA)和丙烯酰胺(AM)的单电子转移活性自由基共聚合(SET-LRP)。通过~1 H NMR和FTIR分析表明,所得聚合物为星形结构并且聚合物的链端保留了—Br端基。考察了各因素对聚合反应的影响,确定了聚合反应的最佳工艺条件为V(H_2O)=5mL,c(AM+NtBA)=4mol/L[x(NtBA)=4.1%],c(PT-Br)=0.004 3mol/L,c(CuBr)=0.008 9mol/L,V(Me_6-TREN)=13μL,反应时间8min,在室温(18℃)下制备出了黏均相对分子质量最大为6.94万的四臂星形P(AM-co-NtBA)。

1,4-苯基-二亚胺胍去除水中硫酸盐性能研究

以对苯二甲醛和氯化氨基胍为原料,室温下在水溶液中合成了1,4-苯基-二亚胺胍。运用单因素实验的方法,分别探究了反应物配比和反应时间对产物去除硫酸盐效果的影响,并考察了沉淀时间、用量和废水酸碱度等因素对产物去除硫酸盐效果的影响。实验结果表明:对苯二甲醛和氯化氨基胍的物质的量比为1∶2、反应时间为5 h时,产物对废水中硫酸盐的去除效果最好;沉淀时间超过5 h、每25 m L废水样(1 g/L的硫酸钠溶液)中加入0.157 4 mmol 1,4-苯基-二亚胺胍,硫酸盐浓度即可达到国家饮用水标准,加入0.315 0 mmol时效果最好,硫酸盐的质量浓度可降至0.035 96 g/L;当废水处于中性或碱性条件下时,1,4-苯基-二亚胺胍处理废水中硫酸盐效果较好。

一类新型受阻酚抗氧剂的合成与表征

以3,5-丙酰氯和1.0代以氨为核的星型聚酰胺-胺为原料,通过缩合反应合成一类结构新颖的受阻酚抗氧剂,通过正交实验确定新型抗氧剂的最佳合成工艺条件为:n(3,5-丙酰氯)∶n(1.0代PAMAM)=5∶1,溶剂三氯甲烷用量为40 mL,反应时间为12 h,分段升温.此条件下,产品收率在65%以上,熔点为204.5℃～206.5℃.元素分析、IR和1HNMR确定新型抗氧剂的结构与目标化合物相同.该新型受阻酚抗氧剂在LLDPE树脂中具有良好的加工稳定性和热氧稳定性.

星形PDMAEMA的合成与HPAM水凝胶体系构筑

以超支化聚乙烯亚胺(HPEI)与2-溴异丁酰溴(BIB)之间的酰基化反应制备系列支化度水溶性大分子引发剂,在0℃条件下,成功实现了甲基丙烯酸二甲氨基乙酯(DMAEMA)的单电子转移活性自由基聚合(SET-LRP),通过1H-NMR、FT-IR、GPC等手段对聚合物进行了表征。研究表明:DMAEMA/H2O(v/v)对聚合反应有影响,其配比存在最优值,聚合动力学呈一级线性关系,具有活性可控的典型特征。用浊度法研究了不同臂数星形聚甲基丙烯酸二甲氨基乙酯(H-PDMAEMA)的响应行为。结果表明:随着支化度的增大,H-PDMAEMA的LCSTs值降低,溶液相态变化显著。以不同支化度H-PDMAEMA与部分水解聚丙烯酰胺(HPAM)共混构筑水凝胶溶液体系,考察了H-PDMAEMA结构对HPAM水溶液黏度及黏度保持率的影响。结果表明,加入H-PDMAEMA可提高HPAM水溶液的黏度;随着H-PDMAEMA支化度的增加,增黏能力提高;与HPAM相比,HPAM/H-PDMAEMA水凝胶溶液体系具有优良的耐温性能,在一定的盐浓度及剪切速率范围内,HPAM/H-PDMAEMA体系的黏度均高于HPAM溶液。