Effect of the Net Charge Distribution on the Aqueous Solution Properties of Polyampholytes
Effet de la répartition de la charge nette sur les propriétés des solutions aqueuses de polyampholytes
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Institut Charles Sadron
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Université Strasbourg I
The zwitterion nature of ampholytic polymers provides features that are useful in environmental and industrial applications, e. g. ion-exchange membrane, as flocculants in sewage treatment and in oil recovery processes. In the latter case, the increase in viscosity which is observed in the presence of brine (anti -polyelectrolyte behavior) make them ideal candidates for high salinity media. The aqueous solution properties of a series of ampholytic terpolymers based on sodium-2-acrylamido-2- rilethylpropanesulfonate (NaAMPS), Methacryloyloxyethyltrimethylammonium chloride (MADQUAT) and acrylamide (AM), prepared in inverse micro emulsions have been investigated by viscometry and light scattering experiments. The distribution of the net charge among the chains was varied by adjusting the initial monomer composition and the degree of conversion. The effect of this distribution on the solubility of the samples and on the chain conformation was studied. It was found that samples with a narrow distribution of net charges were soluble in water even if the average net charge is small. Addition of salt produces a transition from an extended conformation to a more compact one in qualitative agreement with theoretical predictions. A practically alternated NaAMPS- MADQUAT copolymer prepared in homogeneous solution and with a small average net charge shows a behaviour quite similar to that of the terpolymers.
Résumé
La nature zwitterioniquedes polymères ampholytes présente des caractéristiques qui sont utiles dans les applications environnementales et industrielles, comme les membranes d'échange ionique, les floculants dans le traitement des eaux usées et dans les procédés de récupération de pétrole. Dans ce dernier cas, l'augmentation de viscosité qui est observée en présence de saumure (comportement antipolyélectrolyte) en fait des candidats idéaux pour des milieux de salinité élevée. Les propriétés de la solution aqueuse d'une série de terpolymères ampholytes à base de 2-acrylamido-méthylpropanesulfate de sodium (NaAMPS), le chlorure de méthacryloyloxyéthyltriméthylammonium (MADQUAT) et l'acrylamide (AM), préparés en microémulsions inverses ont été étudiées par viscométrie et diffusion de lumière. La répartition des charges le long des chaînes a été modifiée en ajustant la composition en monomères initiale et le degré de conversion. L'effet de cette répartition sur la solubilité des échantillons et sur la conformation de la chaîne a été étudié. On a constaté que des échantillons avec une répartition étroite de charge nette étaient solubles dans l'eau même si la charge moyenne nette est faible. L'addition de sel produit une transition entre une conformation étirée et une conformation plus compacte en accord qualitatif avec les prédictions théoriques. Un copolymère NaAMPS-MADQUAT pratiquement alterné préparé en solution homogène et avec une faible charge moyenne nette présente un comportement assez similaire à celui des terpolymères.
© IFP, 1997