松香基丙烯酰胺聚合物结构与性能关系研究

With petroleum resources gradually exhausted and the demand for environmental protection, the development and utilization of renewable resources as one of the frontiers in polymer science has attracted more and more attention.In this project, rosin-based polymerizable acrylamide monomers will be prepared with rosin of distinctive forestry resource by addition, amination, amidation and other chemical reactions. Rosin-based acrylamide polymers will be synthesized by self-polymerization or copolymerization with other monomers under ultraviolet radiation. The synthesis of monomers will be studied by Liquid Chromatography-Mass Spectrometry (LC-MS), and their structures will be characterized by Fourier Transform Infrared Spectrometer (FT-IR) and Nuclear Magnetic Resonance (NMR). The microstructures of polymer will be studied by Scanning Electron Microscope(SEM), Transmission Electron Microscope (TEM), and Atomic Force Microscopy(AFM). The polymerization activity and behavior of monomer will be analyzed by Differential Scanning Calorimetry (DSC) and Gel Permeation Chromatography (GPC). Thermodynamic properties will be characterized by Thermal Gravimetric Analysis (TG) and Dynamic Mechanical Analysis (DMA). Homopolymerization and copolymerization mechanism of different rosin-based acrylamide monomers will be discussed. Meanwhile, the properties of rosin-based polymerizable acrylamide, such as heat resistance, water resistance and so on, will also be studied to reveal the relationship between structure and properties,. It will provide a theoretical basis for the promotion and application in the field of rosin processing.

随着石油资源的日趋枯竭及环保需求，以天然可再生资源合成高分子材料越来越受到重视。本项目以我国特色林产资源松香为原料，利用加成、胺化及酰胺化等化学反应，制备松香基丙烯酰胺可聚合单体；在紫外光辐射下，通过单体的自聚或与其他单体共聚反应，制备松香基丙烯酰胺聚合物。利用液质联用（LC-MS）研究单体合成过程，通过红外（FT-IR）、核磁共振（NMR）表征单体结构。利用扫描电镜（SEM）、透射电镜（TEM）及原子力显微镜（AFM）等手段表征聚合物的微观结构；利用差示扫描量热(DSC) 和凝胶渗透色谱(GPC) 分析单体的聚合活性及聚合行为；利用热重分析(TG)及动态热机械分析（DMA）研究聚合物的热力学性能。研究松香基丙烯酰胺单体的均聚及与其它单体的共聚反应，探讨松香结构的引入对聚丙烯酰胺耐热性、疏水性等性能的影响，阐明松香基丙烯酰胺聚合物结构与性能的相互关系，为松香的深加工利用提供理论基础。

本项目以松香为原料，在合成含有松香结构丙烯酰胺可聚合单体的基础上，利用自聚或共聚反应，进一步合成了含有松香结构的丙烯酰胺聚合物，探讨了松香结构对聚合物性能的影响规律。结果表明，松香结构的引入提高了相关材料的耐热性、耐水性及机械强度等性能，为松香在高分子合成材料领域中的应用提供了新途径。. 以松香及其衍生物为原料，合成了N-脱氢枞基丙烯酰胺（DHAM）、N-脱氢枞酸乙酯基丙烯酰胺（DHAH）、丙烯海松酸基丙烯酰胺 (APAAM)、富马海松酸基丙烯酰胺（FPAAM）以及含有松香结构的可聚合单体二烯丙基甲基脱氢枞酸丙酯溴化铵（DMDHAE）及脱氢枞酸-(2-丙烯酰氧基乙氧基)-乙基酯（DHA-DG-AC），并对其结构进行了表征；差示扫描量热法（DSC）研究结果表明所合成的松香基单体均具有较好的可聚合性。. 以FPAAM作为交联剂与丙烯酰胺单体共聚，制备了含有松香结构的聚丙烯酰胺水凝胶（FMAM）；以APAAM作为交联剂，与N,N-二甲基丙烯酰胺及丙烯酰胺共聚制备了APDAM水凝胶。研究了相关水凝胶的吸水性、热学性能和力学性能等。结果表明，松香结构的引入提高了水凝胶的吸水性能、拉伸性能以及压缩性能。.以DMDHAE为原料，与丙烯酰胺和二甲基二烯丙基氯化铵共聚制备了松香疏水改性阳离子型聚丙烯酰胺（HMPAM），研究了HMPAM水溶液性能及对高岭土悬浮液的絮凝性能。与未改性的阳离子型聚丙烯酰胺相比，由于松香结构之间的疏水缔合作用，明显提高了HMPAM水溶液表观黏度、耐盐性、耐剪切等性能。而且，HMPAM对较高的浓度梯度以及高含盐量的高岭土悬浮液中均具有优异的絮凝性能。. 将DHAM、DHAH分别与环氧大豆油丙烯酸酯（AESO）共聚，制备了含有松香结构的丙烯酰胺改性环氧大豆油丙烯酸酯固化树脂。结果表明松香基丙烯酰胺单体的引入，提高了树脂的拉伸强度、断裂伸长率和疏水等性能。. 此外，利用松香基可聚合单体与丙烯酰胺、N,N-二甲基丙烯酰胺等单体共聚制备了含有松香结构的丙烯酰胺聚合物，并对其在药物缓释及重金属吸附等领域中的应用进行了初步探索研究。