1。1。3 P(DAC-AM)的结构与性质
DAC与AM的共聚物阳离子型聚丙烯酰胺(P(DAC-AM))是一种带有阳离子电荷的线性聚合物,电荷密度高,水溶性良好[[[] 王刚。 双水相聚合法合成甲基丙烯酸甲酯疏水改性阳离子聚丙烯酰胺及水溶液性质[D]。 浙江: 浙江大学, 2013。]],共聚物分子结构如图3。
图3 P(DAC-AM)的分子结构式
P(DAC-AM)是一种阳离子型高分子絮凝剂。其阳离子基团可通过静电作用吸附带负电的悬浮物颗粒、有机胶体颗粒和含阴离子基团的水溶性有机胶质[[[] 郑怀礼, 唐雪, 沈烈翔, 等。 阳离子P(AM-DAC)污泥脱水剂的合成、表征与应用[J]。 重庆大学学报, 2010, 33(7): 115-122。 ]],利用其长分子链的吸附架桥作用去除负电荷的胶体颗粒和其他污染物质[[[] 郑桂芬。紫外光敏引发合成的P(AM-DAC)污泥脱水絮凝应用研究[J]。山西化工, 2011, 31(5): 57-59。]]。因此,P(DAC-AM)具有良好的除浊、脱色等功能,特别适用于处理胶体物质含量高的废水、污泥脱水和有色废水等。此外,还在造纸、纺织印染,日用化学品方面有诸多应用。
1。2 国内外的研究进展
1。2。1国外研究进展
1。2。2国内研究进展
1。3存在不足
由上述文献可知,不同阳离子度不同相对分子质量的聚合物在不同浓度的盐溶液中的溶液性质不同。目前,比较多的是对低阳离子度的低相对分子质量的P(DAC-AM)的溶液性质的研究,但是系列化的P(DAC-AM)的溶液性质研究不全。因此本课题提出来对系列化P(DAC-AM)溶液性质进行研究。
从国内外对P(DAC-AM)溶液的性质研究,可以得出不同阳离子度,不同相对分子质量的P(DAC-AM)的性质不同,而表面活性剂、盐浓度、合成单体配比等也会影响聚合物的流变特性。目前,大多的文献是针对单一的阳离子度或低阳离子度低相对分子量的P(DAC-AM)进行的溶液性质的研究,而系列化阳离子P(DAC-AM)溶液性质的研究较少,并且其特征黏度值不够高。
因此,针对系列特性黏度、系列化阳离子P( AM-DAC)的溶液性质的研究有着非常重要的研究意义和价值。文献综述
2。实验原理
高聚物以分子状态分散在溶剂中所形成的均相混合物称为高分子溶液。高分子的溶液性质包括很多内容,有热力学性质和流体力学性质,其中后者包含了高分子溶液的黏度、高分子子在溶液中的扩散和沉降等。聚电解质是指在侧链中有许多可电离的离子性集团的高分子。当聚电解质溶于介电常数很大的溶剂(如水)中时,就会发生离解,结果生成高分子离子和许多低分子离子,低分子离子称为抗衡离子[[[] 何曼君, 张红东, 陈维孝, 等。 高分子物理[M]。 上海: 复旦大学出版社, 2007。]]。
P(DAC-AM)是一种阳离子聚电解质,其聚电解质特征非常明显。聚电解质的溶液性质与所用溶剂关系很大。若采用非离子化溶剂,则其溶液性质与普通高分子相似。但是,在离子化溶剂中,它不仅和普通高分子的溶液性质不同。而且表现出在低分子电解质中也看不到的特殊行为。
以阴离子聚电解质聚丙烯酸钠为例,它的离子链在水溶液中的形态如图4。
浓度较稀时,电离度增加,由于聚电解质链上带有相同的电荷,发生静电相斥作用,导致线团扩张度增大,链伸展,故[η]增大(如图a)。
当浓度增加时,则由于高分子链互相靠近,静电相斥作用减弱,构象不太舒展分子链发生卷曲,尺寸缩小(如图b)。