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不同液体环境下聚丙烯酰胺的单分子力学

2021-09-10曹美琦刘霞崔树勋

高等学校化学学报 2021年9期

曹美琦,刘霞,崔树勋

(西南交通大学生命科学与工程学院,成都 610031)

聚丙烯酰胺(PAM)是一种具有C—C主链结构的水溶性高分子,根据其侧链所带电荷的类型分为非离子型聚丙烯酰胺(NPAM)、阴离子型聚丙烯酰胺(APAM)、阳离子型聚丙烯酰胺(CPAM)及两性聚丙烯酰胺(AmPAM)4种类型[1,2].NPAM在碱性溶液中水解(酰胺基转变为羧基)可形成APAM[2~4].APAM在石油开采[5~11]、水处理[12]、造纸[13]和洗煤[14,15]等领域发挥了重要作用.APAM在水溶液中电离后形成聚电解质,研究发现APAM的功能与该属性密切相关[13].在静电斥力作用下,APAM链高度伸展,其长链可充分发挥吸附架桥作用,因此APAM可以用作絮凝剂[16,17].在水处理领域,PAM基聚合物是常用的减阻剂,能有效地降低流体的摩擦阻力.Liu等[18]和Habibpour等[19]认为APAM的减阻作用也与其聚电解质的属性密切相关,但其减阻机理目前尚不明确.在PAM及其衍生高分子构象方面的深入研究有望解决这一科学难题.

此前,科研工作者已通过多种方法研究了PAM等系列高分子的构象.Ay等[20]通过测定PAM对高岭土的吸附量,初步推断PAM分子链在酸性条件下具有收缩构象,在碱性条件下具有伸展构象.但高岭土的表面电荷和表面活性剂的含量也可能影响PAM对高岭土的吸附量.Palomino等[21]利用溶液插层法将PAM插入到蒙脱土夹层中形成复合材料,通过X射线衍射表征了蒙脱土的层间距,并根据蒙脱土层间距的变化推断了PAM的分子构象.在碱性条件下,层间距增加表明PAM分子链伸展.Podraza等[22]利用原位实时椭圆偏振技术测量吸附在二氧化硅表……

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