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聚丙烯酰胺(polyacrylamide，PAM)广泛应用于石油开采、造纸纺织、农业生产及个人护理等各个领域，水溶液是其最重要的应用形式。 用作三次采油的驱油剂时，PAM水溶液被注入地下，驱替地层中的石油以提高采收率。地质环境的高温、高压、高盐条件将大幅降低PAM的驱替效率。提高PAM的抗盐能力是亟待解决的工业难题，同时有重要的学术价值。 本文采用甜菜碱单体(3-[N,N-dimethyl-N-(2-methacryloxylethyl)ammonio]-propane sulfonate，DMAPS)与丙烯酰胺(acrylamide，AM)共聚，以提高PAM的抗盐性，并分析共聚物(PAM-DMAPS)的合成条件、共聚参数及产物结构;系统研究了对共聚物溶液的盐响应性，包括盐致溶解、盐致分子扩张、共聚物在盐溶液中的构象及聚集行为以及溶液的流变行为;制备了共聚微凝胶并研究了其吸水性及抗剪切行为。论文研究取得以下主要结果: 1.采用水溶液自由基共聚法，制备PAM-DMAPS共聚物;采用核磁共振(NMR)、红外光谱(FTIR)及元素分析(EA)表征其结构。在0.1 M NaCl溶液中固定单体总浓度1M，确定最优反应条件为:引发剂浓度5 mM，温度60C，时间30min。所得共聚物的分子量(MW)最大（约5×105 Da），多分散指数(PDI)较小（约3.5）。采用Fineman-Ross法、Kelen-Tüd(o)s法，测得AM和DMAPS竞聚率分别为(0.45，0.84)和(0.47，0.91)。对比不同单体与AM共聚时的竞聚率，发现甜菜碱侧基对反应活性无显著影响。通过微结构分析及平均链段长度的计算，发现共聚物以无规共聚为主，兼有轻微的交替倾向，DMAPS单体的Q-e值为(0.30，-0.38)。 2.采用浊度滴定法，测定甜菜碱聚合物在水中溶解所需的临界盐浓度(CSC)。发现CSC值随聚合物浓度(c)增加呈现三段式变化:在低浓度和高浓度范围，CSC随c增加而显著增大，但在中间浓度范围存在一个“临界盐溶平台”，且此平台期溶解所需盐浓度与c无关。该平台高度与宽度均随聚合物中甜菜碱含量增加而增加，随温度升高而降低直至消失。通过静电屏蔽作用及对甜菜碱偶极的结合作用，外加盐破坏共聚物分子间静电引力和偶极相互作用，使共聚物溶解。静电屏蔽作用是决定外加盐对共聚物溶解能力的首要因素，而盐离子与甜菜碱偶极间的结合作用是次要因素，二者共同决定了盐对甜菜碱聚合物的溶解能力。不同氯盐对PAM8-2DMAPS的溶解能力排序为:AlCl3＞ MgCl2＞CaCl2＞NaCl～KCl＞LiCl。 3.共聚物在1 M NaCl溶液中的流变标度关系与中性聚合物在良溶剂中的标度一致，符合Martins方程。采用荧光探针法，证实溶液中存在疏水相互作用。分子量相近时，DMAPS含量越高，共聚物构象越密实;相同组成时，分子量越大，构象越密实。静电屏蔽导致甜菜碱侧基扩张，而疏水缔合增强导致主链塌缩，二者间的平衡决定共聚物在盐溶液中的构象。采用Stockmayer-Fixman方程估算无扰尺寸，证明PAM8-2DMAPS共聚物在1 M NaCl溶液中处于近θ状态。 4.相同离子强度下，不同阳离子对共聚物尺寸的扩张能力排序为:Na+＞Mg2+＞K+～Li+＞Al3+～Ca2+。该排序表示不同阳离子对甜菜碱偶极的结合能力满足软-硬酸碱理论及元素周期律，但Li+、Ca2+的影响小于预期。荧光探针分析及光散射测试结果证实，共聚物溶液中在低盐浓度和高盐浓度下均存在疏水相互作用。对比Na+、Mg2+和Al3+三种阳离子对溶液中共聚物构象及聚集行为的影响，发现不同阳离子间的差异不大，而离子强度是影响共聚物聚集行为、溶液流变行为的关键因素。在稀溶液和亚浓溶液中，粘度随离子强度增加而增大，这是盐致扩张和盐致疏水缔合作用共同的影响。在浓分散液中，随着离子强度增加缔合结构破坏占主导，其粘度下降。 5.采用反相微乳液法，合成了四种不同交联密度的AM/DMAPS(8/2)微凝胶分散体系。微凝胶的有效交联密度远小于理论值。差示扫描量热(DSC)分析发现，微凝胶分散体系含不可冻结合水、可冻结合水和自由水。临界不可冻结合水量随交联密度增加而减少。水含量超过临界值后，部分不可冻结合水转化为可冻结合水，剩余的不可冻结合水含量达平衡值，此时平均每个单体单元结合有2个不可冻结合水分子。随总水量继续增加，可冻结合水继续增加并达到平衡值，此时每个单体单元平均占有0.4个可冻结合水分子;随含水总量进一步增加，可冻结合水量保持不变，出现自由水，而后增加的水全部以自由水的形式存在。可冻结合水为亚稳态结构，当水含量增加至分散体系的70～90 wt％（随不同交联密度不同），可冻结合水可转化为自由水和不可冻结合水。多次升-降温循环可使可冻结合水变为不可冻结合水和自由水。根据多次间歇性高速剪切测试结果，发现微凝胶分散液存在剪切自增稠行为，增稠幅度随交联密度增加而降低。其中，0.1％交联剂用量下样品剪切自增稠最为明显。该自增稠现象与偶极作用导致的微凝胶团聚体的破坏-重组有关，少量盐即可破坏该剪切自增稠现象。