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水包水聚丙烯酰胺乳液制备路线分析??
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【中国经济论文网】【摘要】 “水包水”聚丙烯酰胺乳液为“油包水”、“水包油”乳液后的又一大类型乳液，有着速溶、环境友好、本文通过对“水包水”聚丙烯酰胺的定义进行了分析，提出了水包水乳液的定义，并结合现有文献报道的技术方案对水包水乳液的合
【摘要】
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“水包水”聚丙烯酰胺乳液为“油包水”、“水包油”乳液后的又一大类型乳液，有着速溶、环境友好、本文通过对“水包水”聚丙烯酰胺的定义进行了分析，提出了水包水乳液的定义，并结合现有文献报道的技术方案对水包水乳液的合成路线进行了分类。
【关键词】水包水乳液；聚丙烯酰胺；环境友好；速溶
聚合物“水包水”乳液概念的提出可以追溯到上个世纪70年代初期。法国Mulhouse高等化学专科学校教授、世界著名的高分子专家Gérard Riess教授及其博士研究生Mario Ossenbach-Sauter于1976年在法国科学院院刊上首次发表了关于“水包水”聚合物乳液（mulsion du type eau dans eau）的论文，随后Ossenbach-Sauter博士于1981年发表了其博士论文，并将这种乳液进一步开发作工业应用。南京大学的金正中教授小组在国内最先开展“水包水”聚合物乳液的研究，并首次采用交流示波极谱确定了聚丙烯酰胺（PAM）―聚乙二醇（PEG）体系中的分散相和连续相，还利用水相凝胶色谱（GPC）研究了AM在PEG中形成“水包水”乳液的动力学，得到了其动力学方程Rp=3.62×103[I]2.5[AM]3.3[PEG]1.6。在实验中发现，“水包水”乳液作为一种全新的乳液体系，可形成聚合物分子量较大而体系粘度相对较低的乳液体系，并且由于不含有机溶剂和表面活性剂，因而在涂料、印染料、粘合剂的增稠剂具有独特的优点，在造纸等领域也有广阔的开发前景，因此先在涂料、继而在食品加工和造纸领域引起研究开发的热潮。综合国内外的研究资料，“水包水”乳液的制备存在的争议较大，因此不同的研究小组所用的反应体系特别是是反应介质和分散剂的种类存在明显不同，归纳起来，本文将其分为有4种类型，并指出了各类的优缺点。
1.“水+醇”为介质、聚合物为分散剂
以水和醇类物质作为反应介质，常用的醇有叔丁醇、甲醇、乙醇等。Mandal等以叔丁醇（TBA）水溶液（TBA=50%～80%）作为介质，聚乙烯基甲醚（PVME）作为分散剂，过硫酸铵（APS）为引发剂作了合成了PAM并对影响分子量、粒径大小、多分散指数（PDI）以及偏离系数（CV）的因素进行了分析。研究中发现聚合物颗粒的形态不仅有球形的，也有椭球形的，同时存在的球形、椭球形都是由小颗粒凝聚而成的，形成分散体系。
宁荣昌小组采用甲醇―水作为分散体系，聚乙烯吡咯烷酮（PVP）为分散剂，过硫酸钾（KPS）为引发剂，用分散聚合的方法制备了非离子PAM的水包水乳液，研究了醇/水比、稳定及的种类和用量对PAM水包水乳液稳定性的影响及单体浓度、引发剂用量和聚合温度对分散聚合法制备PAM的反应速率及分子量的影响。
叶强等在叔丁醇与水的混合溶液中用聚乙烯吡咯烷酮做为稳定剂，偶氮二异丁腈为引发剂，用分散聚合的方法合成了PAM“水包水”分散液，并对其聚合反应动力学、粒径及粒径分布进行了研究。
“水+醇”体系虽然可以制备出PAM“水包水”乳液，但所得到的乳液的分子量低（一般难以超过100万）、乳液的稳定性差、粒子易聚结。
这种类型的乳液是以盐水作为反应介质得到的，目前对“水包水”乳液的研究者热衷于开发此体系。高浓度的水溶性盐在体系中有两个作用：一是通过盐析作用使生成的聚合物从反应介质中沉淀出来，二是对通过与分散粒子上的电荷作用而起到稳定作用。
Song等以（NH4）2SO4的水溶液作为反应介质，AM为单体，PAOTAC作为分散剂，AIBA为引发剂制备了较高分子量的非离子PAM和阳离子PAM：非离子PAM的分子量最高可达500余万，阳离子的分子量也能达到200余万。
2.“水+盐”为介质、聚合物为分散剂
王丕新小组以（NH4）2SO4水溶液作为介质，VA-044为引发剂，自制PDAC作为分散剂，制备了阳离子聚丙烯酰胺，讨论了各组分对聚合反应特别是乳液粒径的影响。此外，该课题组又分别就此体系进行了阴离子聚丙烯酰胺的合成，并进行了比较系统的研究。
王晓春等以含有无水亚硫酸钠、硫酸铵、芒硝、醋酸等混合物的水溶液为反应介质，以AM和阳离子型单体季铵盐（ABC）为共聚单体，采用氯化（N，N，N-三甲基乙醇丙烯酸酯）盐做分散剂，讨论了各因素的影响，重点研究了水的pH值、水中所含Fe2+、Fe3+和Cu2+对聚合反应动力学的影响。
武玉民课题组利用AM与阳离子型单体丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵在硫酸铵水溶液中制备了阳离子型聚丙烯酰胺“水包水”乳液。
单国荣等以聚乙二醇（PEG）水溶液为反应介质，以过硫酸铵（APS）为引发剂，以不同HLB值的表面活性剂作为乳化剂制备出了PAM“水包水”乳液，但所得到的聚合物的分子量较低且不稳定。这个研究小组还研究了（2-甲基丙烯酰氧乙基）三甲基氯化铵（DMC）与AM在PAG水溶液中的共聚合，并得到了此反应体系下两反应单体的竞聚率。
林保平等以纯水为介质，以PEG为分散剂，以APS为引发剂，对AM在45℃反应5h得到了固含量20%以上、分子量为300万以上的“水包水”乳液。他们发现：聚合反应在起始阶段诱导期极短，聚合反应速率极快，在15min内单体转化率就可以达到45%；当固定分散剂、水、引发剂的用量，聚合物的分子量随着单体质量含量增加而增大；但增加单体含量，体系粘度快速增大，乳液难以形成，加入PEG后粘度大为降低。
实际上，这种体系是最经典的“水包水”乳液体系，法国的Riess教授、南京大学的金正中小组，均曾采用这种体系成功地合成出了“水包水”乳液，但这种体系的致命缺陷是稳定性差，易聚结。
3.水为反应介质、表面活性剂作为乳化剂、聚合物为分散剂
单国荣等以聚乙二醇（PEG）水溶液为反应介质，以过硫酸铵（APS）为引发剂，以不同HLB值的表面活性剂作为乳化剂制备出了PAM“水包水”乳液，但所得到的聚合物的分子量较低且不稳定。这个研究小组还研究了（2-甲基丙烯酰氧乙基）三甲基氯化铵（DMC）与AM在PAG水溶液中的共聚合，并得到了此反应体系下两反应单体的竞聚率。 4.水为反应介质、聚合物为分散剂
林保平等以纯水为介质，以PEG为分散剂，以APS为引发剂，对AM在45℃反应5h得到了固含量20%以上、分子量为300万以上的“水包水”乳液。他们发现：聚合反应在起始阶段诱导期极短，聚合反应速率极快，在15min内单体转化率就可以达到45%；当固定分散剂、水、引发剂的用量，聚合物的分子量随着单体质量含量增加而增大；但增加单体含量，体系粘度快速增大，乳液难以形成，加入PEG后粘度大为降低。
这种体系是最经典的“水包水”乳液体系，法国的Riess教授、南京大学的金正中小组，均曾采用这种体系成功地合成出了“水包水”乳液，但这种体系的致命缺陷是稳定性差，易聚结。
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