以聚乙二醇6000与α-溴代异丁酰溴进行酯化反应得到大分子引发剂PEG6000-Br,使用原子转移自由基聚合(ATRP)法合成了对称三嵌段且聚合度相等的聚甲基丙烯酸二甲胺乙酯-聚乙二醇-聚甲基丙烯酸二甲胺乙酯(PDM_(165)-PEG_(165)-PDM_(165))。利用FTIR和~1HNMR对其结构进行了表征。以p H、电导率测试证明了聚合物溶液的CO_2/N_2循环可逆性,聚合物溶液中通入CO_2后,5 min内,溶液p H值即从7.74下降至5.47,溶液电导率从0.176 m S/cm迅速上升至0.405 m S/cm;继而向溶液中通入N_2,经过30 min后,溶液的p H值和电导率都恢复到初始值。冷冻透射电镜(Cryo-TEM)观察得知,聚合物在水中可自组装形成单层囊泡,通入CO_2后,叔胺被质子化,囊泡解离形成网状结构,导致溶液黏度从3 m Pa·s上升至12 m Pa·s,叔胺质子化由~1HNMR证明,N原子附近的氢位移从δ2.3、2.7、4.1向低场分别移动至δ2.8、3.2、4.3。
以N-(3-二甲氨基丙基)甲基丙烯酰胺(DMAPMA)和丙烯酰胺(AM)为单体,以过硫酸铵和亚硫酸氢钠为引发剂进行自由基聚合,合成了一种CO_2/N_2开关响应型聚合物P(DMAPMA-AM)。通过单因素实验得出最佳合成条件为:n(AM)∶n(DMAPMA)=4∶1、单体总质量分数为25%、n[(NH_4)_2S_2O_8]∶n(NaHSO_3)=2∶3、引发剂加入量为单体总质量的0.2%、反应温度40℃、反应时间4 h。用FTIR、1HNMR对产物进行了结构表征,测量了质量分数为0.2%的聚合物水溶液在通入CO_2/N2前后的电导率、Zeta电位和平均粒径,并对其乳化性能进行了考察。结果表明:在通入CO_2后,溶液的电导率由12.6μs/cm上升到40.7μs/cm,Zeta电位由1.25 m V上升到10.11 m V,平均粒径由708.6 nm降低到137.1 nm,而向溶液改通N2后溶液的电导率降到14.2μs/cm,Zeta电位下降到1.96 m V,平均粒径上升到589.8 nm,表明P(DMAPMA-AM)具有可逆的CO_2/N2开关响应性能。扫描电镜测试发现,通入CO_2/N_2前后聚合物线团的尺寸以及疏水颗粒的数目发生了显著变化。CO_2/N2能将聚合产物存在的油水混合体系进行有效的破乳/乳化。
