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氣溶膠固定劑PAM-b-PVTES合成路線及GPC、DSC、表面張力等性能測試（一）
來源：精細化工 瀏覽 1144 次 發(fā)布時間:2025-03-05
近年來，隨著人們對大氣污染的重視，氣溶膠已持續(xù)成為研究熱點。大氣氣溶膠是大氣污染的主要污染物。氣溶膠粉塵對人體的健康有著重要的影響，其化學(xué)組成、顆粒粒徑、密度、溶解度、電荷性、放射性等決定了對人體的危害程度。特別是在核設(shè)施退役以及核事故應(yīng)急中，會產(chǎn)生大量的放射性氣溶膠，放射性氣溶膠是指含有放射性核素的固體或液體小顆粒懸浮在空氣中，形成的具有水處理技術(shù)與環(huán)境保護一定程度放射性的分散體系。放射性氣溶膠粉塵顆粒不管是懸浮在空氣中還是沉落到物體表面，人體長期處于這樣的環(huán)境中都會受到危害，引發(fā)各種疾病。因此，對于氣溶膠顆粒在空氣中的控制和去除對人體健康和環(huán)境保護具有非常重要的意義。
目前，噴淋濕法壓制去污具有靈活機動的特性，此方法常用于放射性氣溶膠粉塵顆粒的控制和去除。中國輻射防護研究院進行了超聲霧化法捕集與固定氣溶膠的實驗研究，建立了一套模擬氣溶膠霧化捕集與固定的實驗裝置，主要采用水性溶劑進行霧化后通入密閉實驗區(qū)域，經(jīng)過一定沉降時間后，可明顯降低實驗區(qū)域的氣溶膠濃度。趙顏紅等通過水性聚氨酯水溶液進行了霧化捕集氣溶膠實驗，與自然凝并和水霧化相比，水性聚氨酯水溶液霧化后，模擬氣溶膠顆粒濃度的半值時間可縮短1/3以上，表明水性聚氨酯霧化后對室內(nèi)氣溶膠顆粒物具有加速凝并的作用。張慧艷等采用接枝改性，以聚乙烯醇為基材，丙烯酰胺（AM）為改性功能單體，加入表面活性劑、明膠等對其進行改性，制備出一種高黏度的具有交聯(lián)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的壓制劑，用于噴淋壓制空氣中的氣溶膠，最后固化成膜，方便回收。
吳慧敏等采用自由基聚合機制，以AM和丙烯酸（AA）為聚合單體，制備出一種高黏度，具有多孔結(jié)構(gòu)的氣溶膠壓制劑，對粉塵顆粒具有很好的壓制效果。張世鋒等以AA和AM為聚合單體，苯乙烯為功能單體，采用微乳液聚合法，制備了一種低表面張力、高黏度的氣溶膠壓制劑，對粉塵具有很好的壓制效果，并且最后能固化成膜，便于回收。上述工作制備的低表面張力、高黏度的氣溶膠壓制劑雖然對氣溶膠粉塵顆粒具有較好的壓制效果，但是這類壓制劑仍有一定的不足。因其具有較高的黏度，這類氣溶膠壓制劑難以霧化或霧化后壓制劑液滴較大。
針對一些氣溶膠濃度較低的場所，由于壓制劑霧化后的液滴較大，很大一部分壓制劑液滴并沒有與氣溶膠結(jié)合就已經(jīng)發(fā)生了沉降，造成壓制劑整體利用效率大大降低。此類高黏度氣溶膠壓制劑的開發(fā)初衷主要是用于核應(yīng)急下在開放或半開放場所針對彌漫性放射性氣溶膠的快速壓制固定（時效性），同時高黏度液體成膜后可避免二次污染，此類高黏度壓制劑并不太適用于密閉空間內(nèi)氣溶膠的霧化沉降去除（不要求時效）。低表面張力、低黏度的氣溶膠固定劑能更好地霧化成小液滴，提高固定劑的利用效率。氣溶膠固定劑若具有較低的表面張力，則能充分潤濕高表面張力的氣溶膠粉塵顆粒；而固定劑的低黏度能夠使其更易霧化，霧化后顆粒更小，比表面積增大，固定劑與氣溶膠粉塵顆粒結(jié)合幾率增大。
本文擬以AM為主要單體，乙烯基三乙氧基硅烷（VTES）為改性單體，通過可逆加成-斷裂鏈轉(zhuǎn)移聚合法（RAFT）來制備低表面張力、低黏度的雙親性嵌段共聚物PAM-b-PVTS。通過FTIR、1HNMR、GPC、TG、DSC、表面張力、黏度、接觸角對共聚物進行了結(jié)構(gòu)和性能表征。旨在提供一種便于控制和去除低濃度放射性氣溶膠粉塵顆粒的有效手段。
1實驗部分
1.1試劑與儀器
二硫化碳（CS2）、氯化芐、四丁基溴化銨、NaOH、AM、VTES、偶氮二異丁腈（AIBN）、無水乙醇、正己烷，分析純，成都市科隆化工試劑廠；PTI-A2實驗粉塵，美國Arizona公司。
Nicolet-5700型傅里葉變換紅外光譜儀，美國Nicolet公司；AvanceⅢ600 MHz超導(dǎo)核磁共振波譜儀，德國Bruker公司；SDT Q160同步熱分析儀，美國TA儀器公司；Rid-20A凝膠滲透色譜儀，日本島津公司；表面張力測定儀，芬蘭Kibron公司；DNJ-5S型數(shù)顯黏度計，上海方瑞儀器有限公司；封閉空間、霧化裝置，自制；TSI 3400A流化床氣溶膠發(fā)生器、APS-3321空氣動力學(xué)粒徑譜儀，美國TSI公司。
1.2實驗方法
1.2.1 RAFT試劑的合成
S,S-二芐基三硫代碳酸酯（DBTTC）合成路線如下所示：
在250 mL燒瓶中加入100 mL CS2和質(zhì)量分數(shù)為33%的NaOH水溶液100 mL，攪拌20 min，然后加入10 mL氯化芐和1.15 g四丁基溴化銨，劇烈攪拌反應(yīng)36 h，整個反應(yīng)過程中控制反應(yīng)溫度在25℃。反應(yīng)結(jié)束后，用50 mL CS2萃取3次，然后用少量去離子水洗滌至溶液呈中性，減壓蒸餾得到暗紅色油狀液體，經(jīng)色譜柱純化（正己烷為淋洗劑），最后得到淡黃色油狀液體，產(chǎn)率72%。
氣溶膠固定劑PAM-b-PVTES合成路線及GPC、DSC、表面張力等性能測試（一）
氣溶膠固定劑PAM-b-PVTES合成路線及GPC、DSC、表面張力等性能測試（二）