疏水缔合型聚丙烯酸盐增稠剂的研究

疏水缔合型聚丙烯酸盐增稠剂的研究

作者：赵军子， 牛俊峰

作者单位：浙江科技学院生物与化学工程学系,浙江,杭州,310012

刊名：

印染助剂

英文刊名：TEXTILE AUXILIARIES

年，卷(期)：2004,21(1)

被引用次数：14次

参考文献(6条)

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本文读者也读过(10条)

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引证文献(18条)

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9.王光良.张晓东耐电解质增稠剂的合成研究[期刊论文]-青岛大学学报(工程技术版) 2008(2)

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13.宋子云.陈洪龄含有长链烷基聚丙烯酸系增稠剂的制备和性能研究[期刊论文]-印染助剂 2011(1)

14.丁师杰.陈静.王梅元.吴健凹土/聚丙烯酸复合增稠剂的制备与表征[期刊论文]-淮阴工学院学报 2013(1)

15.白庆华.李鸿义增稠剂的研究进展[期刊论文]-河北化工 2011(7)

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17.黄婷含DMDAAC的疏水缔合水溶性高分子的研究[学位论文]硕士 2005

18.刘红宇粘土复合丙烯酰胺系水凝胶的合成与性能[学位论文]硕士 2005

本文链接：https://www.wendangku.net/doc/2e5394946.html,/Periodical_yrzj200401003.aspx

疏水缔合聚合物的制备

1.1 疏水缔合水溶性聚合物 疏水缔合水溶性聚合物是最近十多年来用于水流体流变性能控制的一种新材料。在水溶性聚合物(通常是聚丙烯酰胺)分子中引入少量的疏水基团就能得到水溶性疏水缔合聚合物。疏水缔合作用是指有机分子溶于水后，水分子要保持其原有的结构而排斥有机分子的倾向，而有机分子倾向于相互聚集以减少与水的接触[1]。在水溶液中，聚合物分子链上的疏水基团之间由于疏水作用而发生簇集，使大分子链产生分子内和分子间缔合，增大了流体力学体积而具有良好的增粘性。在盐溶液中，由于溶液极性增加，使疏水缔合作用增强，表现出明显的抗盐性能。这种聚合物分子量不高，故当受到剪切作用时，其分子链不易剪断，表现出优良的抗剪切性能[2]。 疏水缔合聚合物在水溶液中同时存在分子内和分子间的缔合效应。在蒸馏水中可能是由于受到分子链上的电荷排斥作用，主要靠分子链上的电荷排斥效应使聚合物分子更为舒展，而分子内和分子间的缔合均较少，基本上看不到疏水缔合效果。 溶液矿化度很低时，分子链上的电荷排斥效应占优势，溶液矿化度越高，分子链上的电荷排斥效应越小，疏水缔合聚合物在溶液中分子越卷曲，溶液粘度逐渐降低；当溶液矿化度升高到缔合临界矿化度后，分子内和分子间的缔合效应占优势。分子间的缔合使聚合物产生超分子结构，宏观上表现出“相对分子质量增大”的现象，聚合物溶液粘度增大，而分子内的缔合使聚合物分子大大卷曲，溶液粘度大大下降。在较低矿化度范围内，分子链上的电荷排斥效应还存在，这时发生分子内缔合的概率小于分子间缔合，随着溶液矿化度的增大，分子间缔合效应大于分子内缔合效应，所以粘度升高。在高矿化度范围时，分子链上的电荷排斥效应基本上不存在，这时发生分子内缔合的概率大于分子间缔合，随着溶液矿化度的增大，分子内缔合效应大于分子间缔合效应，因而粘度下降。高价离子降低分子链上电荷排斥的能力更强，疏水缔合聚合物在氯化钙溶液中的增稠曲线相当于在氯化钠溶液中的增稠曲线被压缩和前移。 在较低矿化度和温度范围内，当聚合物浓度大于临界缔合浓度时，发生分子内缔合的概率小于分子间缔合，随着溶液浓度的增大，疏水缔合效果明显，溶液粘度迅速升高；在高矿化度范围时，发生分子内缔合的概率大于分子间缔合，随着溶液浓度的增大，溶液粘度不出现迅速升高的现象。也就是说，矿化度和温度越高，疏水缔合增稠效果越差[3]。 1.2 合成方法 疏水缔合水溶性聚合物由亲水部分和疏水部分组成。亲水部分使聚合物能够

疏水缔合聚合物与三次采油

1.1.1 三次采油概述 石油是重要的能源和化工原料，其作为不可再生的资源越来越宝贵。开发可大幅度提高石油采收率的化学剂，发展三次采油技术是当前迫切的任务[1-2]。 三次采油(简称EOR)，是在注水保持油层压力基础上，又依靠注入大量新的驱油剂，改善油水流度比，降低油水界面张力，不仅进一步扩大了注入水波及范围，而且使分散的束缚在毛细管中的残余油重新聚集而被采出，洗油效率提高，从而能使采收率进一步提高。在EOR技术中，聚合物驱油技术与一般水驱相比可加速采油过程，实施工艺较简单，在我国大庆等油田取得良好试验结果，并已在生产中大规模应用，年增油量达1000万吨。开发新型高效聚合物驱油剂始终是我国采油用化学剂行业的重点研发内容[3]。 在我国油田所进行的三次采油中，聚合物驱发展最快，是提高油气采收率的重要途径。例如在大庆、胜利等油田的现场试验结果表明，采用聚合物驱平均可提高采收率10％，平均每注入1吨聚合物可增油150吨。实践证明以聚合物驱为主的化学驱油方法对采出水驱后的残余油是很有效的，对注水开发的油田也有很好的适应性。但随着油藏开采难度的进一步加大，对驱油用聚合物的耐温耐盐等性能也提出了更高的技术要求，如大庆油田出于环境保护和水资源合理利用的考虑，油田要求利用采出污水配制聚合物水溶液：胜利油田由于有大约三分之二油藏地层条件属高温高矿化度，使其至今没有找到合适的驱替剂，这些都使提高聚合物的抗温抗盐性成为国内外近来研究的焦点。 1.1.2 聚合物驱油[4-5] 聚合物驱和复合驱作为一项重要的三次采油方法近年来引起了国内外石油工程技术人员的广泛重视。其驱替机理主要是通过减少水油的流度比，减少水的指进，达到活塞式驱替，以提高驱油剂的波及指数，从而提高油层的采收率[6-7]。 1.1.3 疏水缔合水溶性聚合物 疏水缔合水溶性聚合物，是指聚合物亲水性大分子链上带有少量疏水基团（摩尔分数为2 %～5 %）的水溶性聚合物[8]。由于其特有的两亲结构使其溶液特性与一般水溶性聚合物溶液大相径庭。在水溶液中，此类两亲聚电解质的疏水基团相互缔合，以及带电离子基团的静电排斥与吸引相互竞争与协同，使大分子链产生分子内或分子间的缔合作用，形成各种不同形态的胶束纳米结构—超分子网络结构[9]。在稀溶液中，大分子主要以分子内缔合为主，使大分子链发生卷曲,流体力学体积减小，特性黏数下降。当聚合物的浓度高于某一临界值时，大分子链形成以分子间缔合作用为主的超分子结构—“动态物理胶联网络结构”，溶液黏度大幅上升。小分子电解质的加入使溶液的极性增加，疏水缔合作用增强[10]，具有明显的抗盐性。在高剪切作用下，疏水聚合物缔合形成的“胶联网络”被破坏，

疏水缔合聚丙烯酰胺

1.2水溶性疏水缔合聚丙烯酞胺的研究进展 1.2.1水溶性疏水缔合聚合物的溶液性质[33-39] 水溶性疏水缔合聚合物，也包括水溶性疏水改性聚合物，是指在聚合物的亲水性大分子链上含有少量疏水基团的水溶性聚合物，疏水基团的摩尔分数一般不超过2%。与HPAM相比，这类聚合物的分子量不高，但其特有的两亲结构使其溶液特性与一般水溶性聚合物溶液有很大的区别。在水溶液中，水溶性疏水缔合聚合物的疏水基团相互缔合，带电离子基团的静电排斥与吸引作用的相互竞争与协同，使聚合物的大分子链产生分子内或分子间的缔合作用。因此疏水缔合聚合物在溶液中存在一个临界浓度，称为临界缔合浓度(CAC) o 当水溶性疏水聚合物的浓度小于CAC时，链段间的疏水作用主要发生在分子内，分子链发生卷曲，流体力学体积较低，体系的特性粘度较小;随聚合物浓度增大并高于CAC聚合物分子链间疏水作用主要以分子间为主，聚合物分子间由于疏水作用缔合形成大的空间网状结构，即“动态物理交联网络结构”，溶液f}k度显著增大。当溶液中存在电解质时，由于溶液极性增大而使得疏水基团间的疏水缔合作用显著增强，聚合物表现出明显的抗盐性。当对溶液进行高剪切作用时，聚合物的疏水基团缔合形成的“交联网络”结构被破坏，溶液勃度降低;剪切作用消除后，聚合物分子间“交联网络”结构重新形成，粘度重新恢复，与常规聚合物不可逆降解不同，聚合物分子表现出一定的抗剪切性。此外，由于疏水缔合是熵驱动的吸热效应，其溶液具有一定的耐温增粘性。与普通聚合物相比显著的耐温、抗盐性及抗剪切性使得水溶性疏水缔合聚合物在三次采油中能得到广泛的应用。另外水溶性疏水缔合聚合物在涂料、药物缓释、污水处理以及纳米粒子、生物大分子的制备等方面也有很人的应用价值。1.2.2水溶性疏水缔合聚合物单体的合成 水溶性疏水缔合聚合物通常是由亲水单体和疏水单体共聚制得的。常用的亲 水单体是丙烯酞胺(AM)及其衍生物，这主要是由于与其他类型单体相比，丙烯 酸胺及其衍生物非常适用于制备相对分子质量较高的水溶性聚合物，而且根据之 前文献，在水溶液中制备浓度小于1}(摩尔比)的水溶性疏水缔合物时，丙烯 酞胺是最成功的。疏水单体有阴离子型、阳离子型、两性离子型和非离子型[[40,41] 而阳离子型(大多为季钱型)疏水单体应用最为广泛。下面我们举例进行介绍。 (1)亲水单体2一甲基一2一丙烯酞胺基一1一丙磺酸(AMPS)的合成(38,42]0 AMP S是丙烯酞胺的衍生物，是常用的水溶性疏水缔合聚合物的亲水单体， 因其分子中的磺酸基团是强酸性基团，故水溶性强，能改善对盐的敏感性，是比 较常用的水溶性疏水缔合聚合物的亲水单体。合成AMPS的反应方程式如下: 罕H3 }___}仇 H2C=C-CH3+HpC=CH-CN一 了HZ-SO’一丫 H3C-了一N=C-CH=CHZ—AMPS CH3 (2)季钱盐型阳离子疏水单体的合成1431 季铰盐型活性单体是很常用的一类阳离子型疏水单体，在这里以嗅化二甲基 十二烷基(2一丙烯酞胺基乙基)钱(DAMAB)为例介绍其合成，DAMAB的熔点为 70.5 }-720C。合成DAMAB的反应方程式如下: PCI3 H,C=CH-C-OH 一-一一，卜H,C=CH-C-CI CC

疏水缔合型聚丙烯酰胺后水解工艺的正交试验研究

基金项目:国家863项目子课题 海上注聚提高采收率及配套技术(2001AA602014-3) 部分研究内容收稿日期:2008-09-18;改回日期:2008-10-24 作者简介:王鹤(1983 ),男,西南石油大学在读硕士研究生,从事油田三采领域研究。E -mail:wanghe071598@si na com 。 文章编号:1008-2336(2009)01-0067-05 疏水缔合型聚丙烯酰胺后水解工艺的正交试验研究 王 鹤1,郭拥军2,冯茹森2,孙怀宇2,柳建新1,付 俊1 (1 西南石油大学研究生院,四川成都610500; 2 油气藏地质及开发工程国家重点实验室 西南石油大学,四川成都610500) 摘 要:随着疏水缔合型聚丙烯酰胺作为一种驱油剂在油田的应用越来越广泛,对其聚合物的要求不断提高。依据疏水缔合型聚丙烯酰胺本身特殊的分子结构及其特殊的溶液结构,设计了一组针对疏水缔合型聚丙烯酰胺的后水解工艺的正交试验,试图通过后水解工艺各个因素的调节,来改善聚合物的溶解性、溶液黏度等参数,从而可以更大的满足油田上的要求。在综合考虑了聚合物的溶解性,溶液的表观黏度和特性黏数的基础上,通过正交试验来优选出水解剂种类、水解温度、水解时间及加水量的工艺参数。结果表明,最佳的后水解工艺条件为:水解剂为N a 2CO 3/NaOH 混合物,水解时间为3h,水解温度为90 ,加水量为60g 。关键词:疏水缔合型;后水解;交联;降解中图分类号:T E357 46 文献标识码:A An orthogonal test study of posthydrolysis process of hydrophobic associative polyacrylamide Wang He,Guo Yongjun,Feng Ruoshen,Sun Huaiyu,Liu Jianxin,Fu Jun (1 T he Gr aduate School of Southwest Petroleum Univ er sity ,Chengdu 610500;2 S tate Key L abor ator y of Oil and Gas Reser voir Geology and Ex p loitation Southw est Petr oleum Univer sity ,Chendu 610500) Abstract:Hydrophobic associative polyacrylamide were used as an oil displacement agent in oilfields,the requirements of its polymers w ere also improved In this paper,based on special molecular structure of the solution and its special structure,an orthogonal test of the posthydrolysis process of hydrophobic association polyacrylam ide w as designed to regulate all factors of posthy drolysis process and im prove the solubility of polym er and viscosity of the solution w hich can meet the demands of the oilfields Polymer solubility,v iscosity and intrinsic viscosity w ere taken into consideration and the types of hy drolytic agent,hydrolytic temperature,hydrolytic time and the w ater quality were selected based on orthogonal test The results showed that the best conditions for the posthydrolysis process were:hydrolytic agent is the mix ture of Na 2CO 3/NaOH,hydroly tic time is 3h,hydrolytic temperature is 90 ,and w ater is 60g Key words:hydrophobic associative;posthydrolysis;cross -linking ;deg radation 疏水缔合型聚丙烯酰胺(H ydrophobically Associated Polyacrylamide)是指在普通聚丙烯酰胺(HPAM )的主链上引入极少量的疏水基团的一类新型水溶性聚合物,疏水基团的摩尔分数一般 小于2%。它与油田常用的普通聚丙烯酰胺相比,具有良好的增黏性、耐温性、抗盐性和抗剪切性。因此,它有望代替HPAM 用作高温、高盐油藏三次采油的聚合物驱油剂、调堵剂、复合驱主剂 海 洋 石 油 第29卷 第1期 O FFSHORE OIL 67

超疏水高分子薄膜的研究进展 (1)

超疏水高分子材料的研究进展 摘要：近十年来，由于超疏水表面在自清洁、防冰冻、油水分离等方面的广泛应用前景，超疏水高分子薄膜的研究受到了极大的关注。本文综述了超疏水高分子材料的制备方法，并对超疏水高分子材料研究的未来发展进行了展望。 关键词：超疏水，高分子材料，自清洁 Developments of super-hydrophobic Ploymeric material Abstract: In the last decades, super-hydrophobic surface has aroused great interest in both academic and industrial fields owing to their potential application in self-cleaning, anti-icing/fogging, water/oil separation, et al. In this paper, the recent development in super-hydrophobic polymeric membrane is reviewed from both preparation and technique, and the future development direction of the superhydrophobic polymeric surface is also proposed in the end． Key Words: super-hydrophobic, polymeric membrane, self-cleaning. 引言 自然界是功能性表面的不竭源泉。植物叶表面的自清洁效果引起了人们的很大的兴趣，在以荷叶为典型代表的自然超疏水表面上充分体现了这种自清洁性质，因此称之为“荷叶效应”[1]。图 1.1中展示的是水滴和汞在荷叶表面的宏观与微观的照片[2]。植物叶表面的微观结构产生自清洁性这一发现不仅为人工构筑超疏水表面提供的灵感，而且植物叶本身也是一个优异的模板，通过对其结构的复制，可望得到具有类似于植物叶表面微结构及自清洁性能的表面。通过对生物体表面结构仿生可以实现结构和性能的完美统一[3-12]。 随着高分子材料在日常生活中的广泛应用，针对高聚物材料存在的表面问题，例如表面的防污性、湿润性，防冰冻，抗菌性等的研究变得越来越重要，特别是智能高分子材料的性能研究尤为引人注目。由于超疏水材料在自清洁、

疏水缔合聚丙烯酰胺聚合物驱油剂的制备及应用研究

疏水缔合聚丙烯酰胺聚合物驱油剂的制备及应用研究 摘要 随着当今科技的迅猛发展，水溶性高分子材料己经从最初的几个系列产品，发展成为完整的水溶性高分子工业，并以其难以替代的卓越性能，在国民经济和日常生活的各个方面得到广泛应用。特别是在石油工业方面，在油气开采的各个坏节都可以见到水溶性高分子材料的踪影，特别是我国，由于三次采油的需要，大量使用了水溶性高分子材料。其中最为热门的要数疏水缔合水溶性聚合物，事实上这也是当今国际上的水溶性高分子研究的热点。 本文着重研究疏水缔合水溶性高分子的合成和应用。本文以长脂肪链疏水单体丙烯酸十八酯(ODA),与丙烯酰胺(AM)、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)通过自由基共聚法制得一种新型疏水缔合聚丙烯酰胺水溶性聚合物。确定了最适宜的合成条件，研究了聚合物的耐剪切，耐盐，耐温的溶液性质。结果表明,临界缔合浓度为0.27wt%,疏水缔合能力在临街浓度后迅速增强。聚合物溶液属于假塑性流体。在矿化度为1-4万时,U-OPAM盐溶液黏度要高于纯水溶液，有一定耐盐性;80℃粘度保持率达到60.99%。引入疏水单体ODA,赋予聚合物良好的溶液性能。驱油应用试验表明疏水缔合型聚丙烯酰胺比常规聚丙烯酰胺驱油效果更好，驱油率比普通聚丙烯酰胺提高10%左右总而言之，本文通过自由基聚合的方法合成聚丙烯酰胺聚合物，结合文献，研究疏水缔合聚丙烯酰胺水溶性聚合物溶液的特性与驱油的应用研究。 关键词：疏水缔合，水溶性聚合物，聚丙烯酰胺，驱油剂

The Preparation of Hydrophobically Associating Polyacrylamide Flooding Oil Polymer and Application of Research ABSTRACT With the rapid development of science and technology, water-soluble polymer materials have been several series of products from the initial development of a complete water-soluble polymer industry and it’s hard to replace the excellent performance in the national e conomy and daily life in all has been widely used. Especially in the oil industry, the trace of the bad section of the oil and gas exploration can all see the water-soluble polymer material, especially in China, due to the needs of tertiary oil recovery, extensive use of water-soluble polymer material. One of the most popular to the number of hydrophobically associating water-soluble polymer, in fact, that today's international research focus of water-soluble polymer. This paper focuses on the synthesis and applications of hydrophobically associating water-soluble polymer. Long aliphatic chain hydrophobic monomer octadecyl acrylate (ODA) - methyl propane sulfonic acid (AMPS) and acrylamide (AM), 2 - acrylamide-2-yl radical copolymerization prepared by a novel hydrophobic The association of polyacrylamide water-soluble polymer. Determine the most appropriate synthesis conditions, the resistance to shear, salinity and temperature of solution properties of the polymer. The results show that the critical association concentration of 0.27wt%, the hydrophobic association ability street concentration is rapidly increasing. The polymer solution is pseudoplastic fluid. Salinity 1-4 million U-OPAM salt solution viscosity is higher than pure water, some salt tolerance; 80 ℃viscosity retention rate of 60.99%. The introduction of hydrophobic monomers of ODA, giving the polymer solution properties. Flooding application tests show that the hydrophobically associating polyacrylamide flooding better than the conventional polyacrylamide flooding rate was 10% higher than the ordinary polyacrylamide All in all, by free radical polymerization method of synthesis of polyacrylamide polymers, combined with literature, applied research to study the characteristics of hydrophobically associating water-soluble polymer solution of polyacrylamide flooding. KEY WORDS:hydrophobically associating，water-soluble polymer，Polyacrylamide Displacing agent

增稠剂资料整理

增稠剂 一；增稠剂的分类 1.纤维素类 纤维素类又分为 A.非缔合型（HEC） B.缔合型（HMHEC） 最有名的纤维素增稠剂包括： 羟乙基纤维素（Hydroxyethyl Cellulose，HEC） 羟丙基纤维素（Hydroxypropyl Cellulose，HPC） 羟丙基甲基纤维素（Hydroxypropylmethyl Cellulose，HPMC）、 甲基纤维素（Methyl Cellulose，MC）、 羧基甲基纤维素（Carboxymethyl Cellulose，CMC） 疏水性改质羟乙基纤维素（Hydrophobically Modified Hydroxyethyl Cellulose ，HMHEC） 2.多糖 3.碱溶涨类(丙烯酸类) 碱溶涨类又分为 A.非缔合型（ASE） B.缔合型(HASE) 4.聚氨脂类 聚氨脂类又分为 A.聚氨脂类 B.疏水性改性非聚氨酯增稠剂 5.无机类 无机又分为 A.膨润土 B.凹凸棒土 C.气相二氧化硅 6.络合有机金属增稠剂 二：特性研究及作用机理 1.纤维素类 1.1非缔合型纤维素增稠剂 纤维素类增稠剂的增稠机理： 是疏水主链与周围水分子通过氢键缔合，提高了聚合物本身的流体体积，减 少了颗粒自由活动的空间，从而提高了体系黏度。也可以通过分子链的缠绕 实现黏度的提高，表现为在静态和低剪切有高黏度，在高剪切下为低黏度。 这是因为静态或低剪切速度时，纤维素分子链处于无序状态而使体系呈现高 粘性；而在高剪切速度时，分子平行于流动方向作有序排列，易于相互滑

动，所以体系黏度下降。纤维素增稠剂增稠水相，该增稠作用不受连结料、颜料和助剂的影响。这种分子链较长、有分支，部分呈卷曲状。在其余情况下，分子链处于理想的序状态（高粘度）。随着剪切速率的增加，分了逐渐与流动方向平行，这使一个分子到另一个分子之间的滑动更为容易，即低粘度，因而，这种纤维素增稠剂表现出假塑性和结构粘度。通过高分子量的纤维素醚，可获得明显的假塑流动性能。 特点：纤维素类增稠剂的增稠效率高，尤其是对水相的增稠；对涂料配方的限制少，应用广泛；可使用的pH 范围大。但存在流平性较差，辊涂时飞溅现象较多、稳定性不好，易受微生物降解等缺点。由于其在高剪切下为低黏度，在静态和低剪切有高黏度，所以涂布完成后，黏度迅速增加，可以防止流挂，但另一方面造成流平性较差。有研究表明，增稠剂的相对分子质量增加，乳胶涂料的飞溅性也增加。纤维素类增稠剂由于相对分子质量很大，所以易产生飞溅。此类增稠剂是通过“固定水”达到增稠效 果，对颜料和乳胶粒子极少吸附，增稠剂的体积膨胀充满整个水相，把悬浮的颜料和乳胶粒子挤到一边，容易产生絮凝，因而稳定性不佳。由于是天然高分子，易受微生物攻击。 纤维素衍生物分子量高低则会影响其增稠的效果，高分子量纤维素衍生物增稠剂具有优异的增稠效果，容易造成类似塑化 （Pseudoplastics）的效果，水相增稠剂与儒教其分子相溶好，低剪切 增稠效果好，PH值容忍度高，保水性好，由于低剪切年度高，触变性 高，所以流变性好，流平性差。低分子量纤维素衍生物增稠剂对产品的 类似塑化性较低，但对水的敏感度较高。 现将纤维素增稠剂的正面影响和负面影响总结如下纤维素增稠剂正面影响 ●通用 ●流动性 ●PH范围大 负面影响 ●喷涂 ●涂层的形成 ●覆盖力 ●水敏感性 ●生物稳定性 ●辊涂时飞溅现象较多 ●稳定性不好 ●易受微生物降解

超疏水材料的研究现状及应用

超疏水材料的研究现状及应用 摘要:超疏水表面材料具有防水、防污、可减少流体的粘滞等优良特性，是目前功能材料研究的热点之一。由于超疏水表面在自清洁表面、微流体系统和生物相容性等方面的潜在应用,有关超疏水表面的研究引起了极大的关注，本文简述了超疏水表面的制备方法，归纳了超疏水表面的应用,对超疏水表面研究的发展进行了展望。 关键词：超疏水表面材料；微流体系统；表面制备方法；表面应用Superhydrophobic materials Research and Application Li Yongliang (Jiangnan University, College of Chemistry and Materials Engineering Jiangsu Wuxi 214122,China) Abstract:Superhydrophobic surface material with a waterproof, anti-fouling, can reduce the viscosity of the fluid and other excellent features, is currently one of the hot functional materials. As super-hydrophobic surface in the self-cleaning surfaces, microfluidic systems, biocompatibility and other potential applications, research on super-hydrophobic surface caused a great deal of attention, this paper outlines the super-hydrophobic surface preparation methods, summarized the super-hydrophobic surface application of research for the development of super-hydrophobic surfaces were discussed. Keywords:Superhydrophobic surface material; Microfluidic systems; Surface preparation methods; Surface application 近年来，植物叶表面的超疏水现象引起了人们的关注。所谓植物超疏水能力，就是植物叶面具有显著的疏水，脱附，防粘，自清洁功能等。随着科学的发展 , 各种疏水表面的设计和应用成为研究的热点问题之一。一般认为水滴接触角大于 150°的表面称为超疏水表面。自然界里有很多动植物表面都具有高疏水性和自洁功能,例如荷叶和水稻叶表面,其表面水的接触角都高达160°以上,滚动角小于3°。超疏水表面的制备通常包括粗糙表面的制备和使用低表面能物质

新型疏水缔合型聚丙烯酰胺的合成及其应用可行性研究报告

新型疏水缔合型聚丙烯酰胺合成 及其应用的可行性报告 一、选题必要性 疏水缔合型水溶性聚合物是指聚合物亲水性大分子链上引入少量疏水基团的水溶性聚合物。在聚合物溶液中，疏水基团由于憎水作用而发生聚集，使大分子链产生分子内和分子间缔合。这种疏水结构的形成，使聚合物溶液表现出独特的溶液性能，如高的增粘能力及对剪切作用的特殊响应，可调节流体粘度、流变性能等。在油田三次采油、涂料油漆、造纸、水处理、医药等行业有广泛的优异的应用前景，因而得到了各国科研人员的广泛关注。 （一）、项目所处技术生政策 本项目研究所处技术领域为精细化工，省重点攻关项目指南中“聚丙烯酰胺聚合新工艺及其下游产品开发。主要内容是探索合成新型结构的有机化合物，要求具有疏水性，同时还具有聚合反应性，目的是制备改性的聚丙烯酰胺，并广泛应用于传统聚丙烯酰胺但性能欠佳的领域，特别是近年来高技术发展要求特殊性能材料的领域。本课题研究的目标产物可以以无机导电粉ATO与有机高分子复合包装材料的界面剂为目标开发其用途，也可以做油墨涂料的增稠流平剂，造纸、选矿、水处理，纺织印染等领域的功能助剂开发其用途。我省是一个资源性大省，有丰富的矿产资源，造纸也是我省的重要产业之一，开发高性能的选矿、造纸、水处理等方面用途的聚丙烯酰胺产品，提高效率、节省资源，减少污染，同时进一步带动开发农大化工的丙烯酰胺单体应用具有积极的社会和经济意义。 （二）、相关技术领域国内外发展现状和趋势 聚丙烯酰胺由于它在石油开采、水处理、造纸、医药、纺织、印染、选矿等国民经济领域具有广泛的用途，有“百业助剂”之称。但是目前在应用的大量聚丙烯酰胺中，因聚丙烯酰胺及其衍生物中大量侧基酰胺基团具有亲水性，在一定条件下易被水解成羧酸基团，使用过程存在着明显的不足之处。主要表现在耐盐性、耐温性差，受剪切作用或化学反应作用时易降解、沉淀，随时间和温度变化易水解或去水化作用、粘度越来越小，降低使用效能。为了克服上述缺点，近年来各国科学家正在致力于研究各种方法和途径，对聚丙烯酰胺改性，以满足应用领域的高性能要求，此外，各种应用场合对聚丙烯酰胺的

非离子聚氨酯缔合型增稠剂

非离子聚氨酯缔合型增稠剂 产品简介： 聚氨酯增稠剂，简称HERU，是一种疏水基改性的乙氧基聚氨酯水溶性聚合物，属于非离子型缔合增稠剂。勿庸置疑，这是最老的合成的缔合型增稠剂，六十年代初，其用于皮革处理及纺织行业的印花色浆。随着水性涂料逐渐取代溶剂型涂料，HEUR广泛用于水性装饰漆、工业漆以及近年来出现的双组分水性聚氨酯体系。其通常由亲水的聚乙二醇类物质通过氨酯或二氨酯基团接到疏水的嵌段上，疏水基可置于分子的两个封端，也可嵌段在主链或侧链上。 水性增稠剂分类： 结构： HEUR由疏水基、亲水链和聚氨酯剂三部分组成。疏水基起缔合作用，是增稠的决定因素，通常是油基、十八烷基、十二烷苯基、壬酚基等。亲水链能提供化学稳定性和粘度稳定性，常用的的是聚醚。HEUR分子链是通过聚氨酯基来扩展的，所用聚氨酯基有IPDI、TDI、HMDI等。 缔合型增稠剂的结构特点是疏水基封端。

机理： HEUR在乳胶漆水相中增稠机理： 1) 分子疏水端与乳胶粒子、表面活性剂、颜料等疏水结构缔合，形成立体网状结构，这也是高剪粘度的来源； 2) 犹如表面活性剂，当期浓度高于临界胶束浓度时，形成胶束，中剪黏度（1—100s-1）主要由其主导； 3) 分子亲水链与水分子氢键起作用，从而达到增稠结果。 应用范围： HEUR类增稠剂被广泛地用于水性漆和涂料中，既可用于有光漆也可用于低光漆；即可以用于色漆也可用于清漆，如：木地板漆，印刷油墨，木器粘合剂，标签粘合剂，壁纸胶甚至乳液聚合中的保护胶。 产品性能： 项目指标

外观轻微朦胧的粘稠液体 固体含量不小于20% 挥发性组分水 比重(25℃) 1.044 PH值6-8 离子型式非离子 缔合型增稠剂性能比较： 性质HEUR HASE HMHEC 成本最高视品种而定稍高于HEC 抗飞溅性优很好很好 流平性优尚好到优好 高剪切速率黏度很好尚好到很好尚好 高光泽潜力很好尚好到很好尚好 抗压黏性尚好好到很好好 对配方中表面活性剂和共溶剂的敏感性很敏感 中度到很敏 感 中度敏感 对pH的敏感性不敏感中度敏感不敏感 耐水性稍低于HEC 低于HEC 稍低于HEC 耐擦洗性很好稍好到好好 耐碱性很好不好到好很好 抗腐蚀性很好不好不详 对电解质的敏感性不敏感中度到很敏 感 不敏感 微生物降解无影响无影响可能发生 增稠剂的选择： 结合乳胶漆的PVC，可按如下原则选择增稠剂。

仿生超疏水材料

仿生超疏水表面的制备技术及其进展 摘要：仿生超疏水表面具有防水、自清洁等优良特性。自然界中存在许多无污染、自清洁 的动植物表面，如超疏水的荷叶表面、超疏水各向异性的水稻叶表面、超疏水的暗翼表面等。影响材料表面润湿性的主要因素有材料表面能、表面粗糙度和表面微一纳结构。超疏水表面的自清洁功能源自于表面形貌与低表面能物质的共同作用，可以通过两类技术路线来制备超疏水表面：控制材料表面能和修饰微细结构表面。 关键词：润湿性；仿生；超疏水；接触角 超疏水(Super—hydrophobic)是指表面上水的表观接触角超过150。的一种特殊表面现象。近年来，超疏水表面引起了人们极大的关注，它在自清洁材料、微流体装置以及生物材料等领域中有着广泛的应用 前景[ ]。最典型的例子就是自然界中的荷叶表面，水滴在叶面上可以自由滚动．能够将附着在叶面上的灰尘等污染物带走。从而使表面保持清洁。 1 基本原理 润湿性是材料表面的重要特征之一。描述润湿性的指标为与水的接触角0，接触角小于9O。为亲水表面，接触角大于90。为疏水表面，接触角大于150。则称为超疏水表面。对于光滑平整的理想固体表面，水滴在其表面上的形状是由固体、液体和气体三相接触线的界面张力来决定的，水滴接触角的大小可以用经典杨氏方程来表示：cos ：Lv 其中，、Ts 、分别是固一气、固一液和液一气界面的表面张力。对于粗糙表面．Wenzel方程[21认为水滴粗糙表面完全浸润，其液滴接触角为：cosO~=FcosO式中，r为表面粗糙度，即实际表面积与面投影面积之比值。根据Wenzel方程，对于疏水表面，增加表面粗糙度，液滴的接触角增大。Wenzel方程揭示了粗糙表面的表观接触角与本征接触角间的关系。当固体表面由不同种类化学物质促成时，Cassie~zJ进一步拓展了Wenzel的上述处理。他认为水滴在粗糙表面接触在两种界面：水滴与固体界面以及由于毛细现象水滴无法进入微孔而形成空气垫从而形成的滴与空气垫界面，并认为水滴与空气垫的接触角为180。，因此，提出粗糙表面的水滴的接触角为： COS0r=f,cosOl+ficos02 式中，、分别为粗糙表面接触面中液固界面的面分数与气固界面的面积分数，． =1。从上述模型可知。制备具有特殊结构的表面可以提高面的接触角。 2 天然的超疏水生物表面 自然界中存在许多无污染、自清洁的动植物表面。如荷叶、水稻、芋头叶、蝴蝶、水黾脚等表面。 2．1 超疏水的荷叶表面 在对生物表面特殊浸润性的研究中，荷叶表面的超疏水和自清洁效应最早被人所熟知。水滴在荷叶表面接触角可达165。，倾斜2。，水滴即可在表面滚动，以防止由于水的覆盖而抑植物的蒸腾作用与光合作用f4151。荷叶表面的超疏水性能来自于两个原因：荷叶表面的蜡物和表面的特殊结构，荷叶表面 仿生超疏水表面的制备技术及其进展 有序分布着平均直径为5～9txm的乳突，并且每个乳突表面分布有直径为124nm的绒毛，见 1(a)，荷叶表面的特殊结构和低表面能的蜡质物使得荷叶表面具有超疏水功能与自清洁功能。

疏水缔合聚合物及其溶液性质

1.1.1 疏水缔合水溶性聚合物的概况 疏水缔合水溶性聚合物（包括水溶性疏水改性聚合物），是指聚合物亲水性大分子链上带有少量疏水基团（摩尔分数为2％～5％）的水溶性聚合物[1~15]。由于其特有的两亲结构使其溶液特性与一般水溶性聚合物溶液大相径庭。在水溶液中，此类两亲聚电解质的疏水基团相互缔合，以及带电离子基团的静电排斥与吸引相互竞争与协同，使大分子链产生分子内或分子间的缔合作用，形成各种不同形态的胶束结构——超分子网络结构。在稀溶液中，大分子主要以分子内缔合为主，使大分子链发生卷曲，流体力学体积减小，特性粘度下降。当聚合物的浓度高于某一临界值时，大分子链形成以分子间缔合作用为主的超分子结构——“动态物理交联网络结构”[16~23]，溶液粘度大幅上升。小分子电解质的加入使溶液的极性增加，疏水缔合作用增强，具有明显的抗盐性。在高剪切作用下，疏水聚合物缔合形成的“交联网络”被破坏，溶液粘度下降；当剪切作用消除后，大分子间交联网络重新形成，粘度再度恢复；而不发生一般高分子聚合物的不可逆剪切降解。此外，由于疏水缔合是熵驱动的吸热效应，其溶液具有一定的耐温增粘性，因此其在涂料、药物缓释、油气开采、污水处理以及生物大分子、纳米粒子制备等方面具有巨大的应用潜力[24~32]。 目前人们对疏水缔合聚合物的研究给予了极大的重视和热情，工作重点主要集中在疏水缔合聚合物的合成、表征和结构研究等工作中。下面我们就来了解下疏水缔合聚合物的合成方法。 1.1.2 疏水缔合聚合物的合成方法 目前，合成疏水缔合水溶性聚合物的方法主要有两种：一种是水溶性单体与疏水性单体共聚；另一种是水溶性聚合物的化学改性。 （1）水溶性单体与疏水性单体共聚法 大多数的疏水缔合水溶性聚合物仍是以丙烯酰胺为单体，与疏水单体经自由基共聚合反应而生成的。目前，主要采用非均相共聚法、均相共聚法、胶束共聚法。 非均相共聚法。该方法是利用机械搅拌使不溶性单体成微细分散状态而实现共聚，但聚合结果或是形成乳胶状物质，或是疏水性单体没有进入形成的聚合物中，因而其效果不好。 均相共聚法。该方法是将水溶性单体与疏水性单体溶于共同的单一溶剂或混合溶剂而实现共聚，这种方法虽可溶解两类不同的单体，但此类溶剂对形成的聚合物不是优良溶剂，所以随着聚合过程的进行，形成的聚合物会不断地从溶剂中析出。由于高分子量聚合物在溶剂中的不溶解性以及在有机溶剂中的链转移作用，致使最终所得的聚合物分子量较低，因而效果也不太好。 胶束共聚法。目前，最常用的方法是胶束共聚法，通过在水中加入适当的表面活性剂来溶解疏水性单体，与水溶性单体进行共聚。大多数缔合物是采用胶束共聚法来制得的。通过研究发现，这类离子型疏水单体的共聚物在水溶液中的临界胶束浓度是胶束共聚中相同疏水链长度的2倍以上，使共聚物具有更强的疏水缔合效应。利用稀释和渗析方法可获得的产品具有较高的增粘效果。 （2）水溶性聚合物的化学改性反应法 水溶性聚合物的化学改性反应法是通过化学反应在聚合物上引入疏水基团，如把长链烷基引入聚乙烯醇、羧甲基纤维素、聚丙烯酸上。其中，一个重要的类型就是用羟乙基纤维素（HEC）或羟丙基纤维素（HPC）与卤代烷、卤代酸、酸酐、异氰酸酯或环氧化物反应，进行疏水改性从而形成疏水缔合水溶性聚合物。 水溶性聚合物的化学改性方法的方便之处是可以将市场上已有的聚合物作为原料经化学反应引入疏水基团，而且所得产物的分子量较高；其缺点是改性反应涉及粘稠状的聚合物溶液，因混合和反应均匀等方面的困难使之不易进行。为了解决亲水性聚合物与疏水性试剂不互溶

仿荷叶超疏水高分子材料设计综述

仿荷叶超疏水高分子材料设计综述 摘要近年来,由于超疏水表面在自清洁表面、微流体系统和生物相容性等方面的潜在应用,有关超疏水表面的研究引起了极大的关注。本文综述了超疏水表面研究的新进展:简单介绍了表面浸润性的表征手段和影响因素,归纳了超疏水表面的制备方法和相关的理论分析,对超疏水表面研究的发展进行了展望。 关键词超疏水仿荷叶多级结构滞后接触角滚动角 Summary of lotus-like super-hydrophobic polymer materials design Abstract In the last decade, surfaces with ultra hydrophobicity have aroused much research interests owing to their potential application in self-cleaning coatings , microfluidics and biocompatible materials and so on. The recent progress in the study of superhydrophobic surface is summarized in three parts. In the first part the characterization and influences of wettability are briefly introduced ; in the second part new development of superhydrophobic surfaces is summarized from both experimental and theoretical aspects ; in the third part the prospect of the development in this field is proposed. Key words superhydrophobic ; lotus-like ; hierarchical structure ; hysteresis ; contact angle ; sliding angle 1．引言 我们用扫描电子显微镜观察到荷叶表面存在着微米和纳米级的双微观结构 ,即乳突形成的表面微米结构和蜡晶体形成的纳米结构[1],乳突的直径为 5～15μm ,蜡晶体特征尺度为20～500nm。微米结构的排列影响其他物体在其表面的运动趋势,纳米结构则大大提高了荷叶表面与其他物体表面的接触角,两种结构的结合可有效地降低其他物体在其表面的滚动角。具有独特阶层结构荷叶的超疏水表面减小了与水珠和脏物颗粒表面的接触面积,使脏物颗粒不容易粘附在荷叶表面,而是被水珠吸附卷走,从而滚出叶面。这就是荷花效应的秘密所在。事实证