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丙烯酰胺与阳离子单体在聚乙二醇水溶液中双水相共聚的相分离及成滴机理
引言：
双水相共聚技术作为一种新的反应工艺，近年来发展迅速，已被广泛应用于制备分子印迹、制备功能性纳米材料、医药等领域。在双水相共聚技术中，相分离是其中一个关键问题。因此，本文将深入探讨丙烯酰胺与阳离子单体在聚乙二醇水溶液中双水相共聚的相分离及成滴机理。
聚乙二醇（PEG）是一种高分子化合物。由于其极性小，并且在水中可达到良好的溶解性，因此在生物医药行业应用非常广泛。PEG还具有良好的生物相容性和水解性，这些特性也使其成为一种优异的生物高分子材料。同时，PEG在水中还具有分相现象，将不同亲水性的分子分别排除到不同的相中，形成双水相体系。在这种情况下，PEG经常被用作双水相体系的溶剂。
丙烯酰胺和阳离子单体是制备功能性聚合物的常用单体。丙烯酰胺在水中具有良好的溶解性，并且不易热聚合。因此，它被广泛用于制备具有高分子量和高交联度的聚合物。阳离子单体具有很好的特定反应活性，在制备具有生物活性的高分子材料时表现出特别的优势。
方法：
在实验过程中，采用了PEG-8000作为溶剂，丙烯酰胺和异丙基丙烯酰胺作为亲水单体，4-乙烯基吡啶和戊基三甲基溴化铵作为疏水单体。采用分层法制备了双水相聚合体系，并探究了不同条件下的相分离行为。通过对双水相共聚反应过程中的相分离和成滴机理的研究，进一步深入探讨了聚乙二醇水溶液中的相分离行为以及其对水相离子单体共聚反应的影响。
结果及讨论：
双水相聚合体系的制备：将PEG-8000加入水中形成聚乙二醇水溶液，然后加入亲水单体丙烯酰胺，并加入疏水单体戊基三甲基溴化铵和4-乙烯基吡啶。在加入单体的同时，进行混合。初始时，由于PEG-8000的存在，充分混合后，产生均匀的混合物。但是随着温度的升高，PEG-8000和水失去一定平衡，进而形成两个相。一相中存在PEG和一部分疏水单体以及极性小的丙烯酰胺，称为PEG相；另一相中存在水、另一部分疏水单体和极性大的4-乙烯基吡啶，称为水相。两个相之间分界面的形成是由PEG与水之间的疏水作用和疏水单体与水中水分子之间的氢键作用造成的。
相分离条件的影响：为了探讨PEG混合水溶液中相分离的影响，实验中分别改变了温度、PEG离子强度等条件。结果表明，在高温下，即使单体无法溶解在PEG相中，仍出现了相分离。这是由于高温下产生的热运动能使结构致密的PEG分子间距离增大，从而降低PEG分子间的疏水性，并使PEG分子向水相移动，从而形成PEG相。PEG离子强度的增加使PEG相占据更大比例的体积。这表明，PEG分子间的疏水性是影响相分离的关键因素。此外，根据实验结果可以看出，在一定疏水氯化铵浓度下，随温度升高，PEG相的物相比例升高。
成滴机理：实验还研究了成滴机理，结果表明单体的摩尔比是影响成滴的重要因素，另外还有温度和PEG-8000的浓度。随着丙烯酰胺浓度的降低，成滴的速率逐渐减缓，这是由于减少了PEG相中的单体浓度导致的。温度对成滴速率的影响也非常显著。随着温度升高，由于PEG相内的单体浓度降低，相边界的张力增加，从而导致成滴速率的下降。在低PEG-8000浓度下，成滴速率会显著增加，因为边界张力发挥的作用更加显著。
结论：
本文深入探讨了丙烯酰胺和阳离子单体在PEG-8000水溶液中双水相共聚的相分离及成滴机理，利用分层法制备了双水相聚合体系，并探究了不同条件下的相分离行为。结果表明，温度、PEG离子强度和单体摩尔比是影响相分离的主要因素。此外，单体摩尔比、温度和PEG-8000浓度也在一定程度上影响成滴机理。本文的研究结果对双水相体系的优化设计和功能高分子材料的制备具有指导意义。