聚乙烯胺的合成、性能和層層自組裝研究.pdf

1、聚丙烯酰胺（PAM）、聚N-乙烯基甲酰胺（PNVF）和聚乙烯胺（PVAm）都是水溶性高分子。由于在聚合物分子鏈上分別帶有活性的酰胺基和胺基，從而獲得許多特殊性能，使它們在多個領域具有廣闊的應用前景。本論文主要工作如下：
　　 1、PAM的合成。以丙烯酰胺（AM）為單體，(NH4)2S2O8/NaHSO3為氧化還原引發(fā)體系，采用水溶液聚合法制備PAM。利用傅立葉變換紅外光譜儀（FTIR）、X 射線衍射儀（XRD）、高效凝膠滲透色譜

2、儀（GPC）、差示掃描量熱儀（DSC）和熱重分析儀（TGA）
　　 研究了PAM的結構、性能和重均分子量；同時考察了反應溫度及單體、引發(fā)劑和鏈轉移劑的質量分數(shù)對聚合反應AM 轉化率及PAM 重均分子量的影響。紅外光譜圖中998cm-1處C=C 雙鍵的特征吸收峰消失表明AM 聚合生成了PAM。PAM 熱分解分三個階段進行，其玻璃化轉變溫度（Tg）隨其重均分子量（Mw）增大而升高。提高反應溫度、增大引發(fā)劑和單體質量分數(shù)都可提高單體轉

3、化率。升高反應溫度、降低單體質量分數(shù)、增加引發(fā)劑和鏈轉移劑質量分數(shù)均可降低PAM的Mw。
　　 2、PVAm的合成。利用PAM的Hofmann降級反應制備了PVAm及聚乙烯胺鹽酸鹽（PVAm·HCl）。同時以2, 2’－偶氮二異丁脒二鹽酸鹽（AIBA）為引發(fā)劑，采用水溶液聚合法制備了PNVF 且在酸性或堿性條件下將PNVF水解制備PVAm。在利用Hofmann降級反應的實驗中利用FTIR、超導核磁共振波譜儀（NMR）、XRD、D

4、SC和TGA對PVAm·HCl的結構和性能進行了研究。紅外光譜圖中1530cm-1處出現(xiàn)-NH3+中N-H 鍵的特征吸收峰，同時1665 cm-1處出現(xiàn)酰胺基中C=O的特征吸收峰，但其吸收峰強度比PAM 紅外光譜曲線中-C=O 特征吸收峰的強度明顯減弱；13C-NMR 譜圖中存在的三種碳原子特征吸收峰的位置分別為δ 35.46 ppm（-CH2-）、δ 48.63 ppm（-CH-）和δ178.33 ppm（-CONH2）；1H-NMR

5、 譜圖中出現(xiàn)的質子化學位移分別為δ 1.87 ppm（-CH2-）和δ 3.54 ppm（-CH-），以上均表明PAM 經(jīng)過Hofmann降級反應得到部分胺化的PVAm。
　　 PVAm·HCl分兩個階段熱分解。PAM與PVAm·HCl的初始分解溫度分別為190℃和140℃，PVAm·HCl的熱穩(wěn)定性比PAM的差。隨PAM Mw的減少和NaOH 用量的增加，PAM的降解率（a）逐漸增加。當PAM的質量分數(shù)為5％且NaClO 用量

6、為10mL時a值較大。增大PAM的Mw、降低NaClO 質量分數(shù)和NaOH 質量分數(shù)，PVAm·HCl的Tg 均升高。PVAm·HCl的Tg在PAM 質量分數(shù)為5％時出現(xiàn)最低值。在PNVF水解反應實驗中，利用FTIR、NMR和GPC對PNVF和PVAm·HCl的結構和PNVF的Mw 進行了研究。
　　 同時通過核磁譜圖說明堿性水解比酸性水解更完全。且NVF的轉化率隨引發(fā)劑質量分數(shù)增加而增大，而PNVF的Mw 隨引發(fā)劑質量分數(shù)增加

7、而降低。
　　 3、PVAm和聚丙烯酸（PAA）層層自組裝研究。通過對PVAm和PAA 層層自組裝制備了以共價鍵結合的、穩(wěn)定的多層組裝膜。通過紫外可見分光光譜（UV-Vis）跟蹤檢測了組裝過程：組裝膜中酰胺基的吸光度隨組裝層數(shù)增加均勻上升并呈線性關系，表明PVAm和PAA 交替組裝順利進行，PVAm和PAA是一層一層的依靠形成共價鍵組裝成膜的。在其它條件不變的情況下，組裝膜中酰胺基的吸光度隨組裝時間的增加而增大；