低分子量聚丙烯酸钠的合成及应用
第29卷第1期2000年1月
文章编号:10040935(2000)01002902
辽 宁 化 工LiaoningChemicalIndustryVol.29,No.1January,2000
低分子量聚丙烯酸钠的合成及应用
葛红光¹
(汉中师范学院 汉中723000)
X
摘 要 研究了低分子量聚丙烯酸钠的合成方法,探讨了影响聚合物分子量的因素,并对其用途作了介绍。
关键词 低分子量聚丙烯酸钠 过硫酸铵 分散剂 中图分类号 TQ225
SynthesisandApplicationofLow-molecularWeightPolyacrylicAcidSodium
GeHongguang
(HanzhongTeachersCollege,Hanzhong723000)
Abstract:Thesyntheticprocessoflow-molecularweightpolyacrlicacidsodiumhasbeendescribedinthispaper.Thefactorswhichinfluencepolymersmolecularweightareinvestigatedanditsapplicationisalsointroducedhere.
Keywords:Low-molecularweightPAAS,Ammoniumpersulfate,Dispersingagent
1 前 言
随着工业的迅速发展,低分子量聚丙烯酸及其钠盐有着日益广泛的应用前景。为此已研究出了一些合成方法,本研究采用使用链转移剂的方法合成出了具有良好分散性的低分子量聚丙烯酸钠,该工艺具有简单易行,便于控制分子量,易于工业化的特点。
透明,无聚合体;要求过硫酸铵含量大于98%,液碱含量30%,水采用去离子水。
3 反应机理
聚丙烯酸钠的聚合反应为游离基加聚合成反应,在引发剂和链转移剂的作用下,丙烯酸在其水溶液中发生聚合反应,生成聚丙烯酸,然后加碱进行中和,生成聚丙烯酸钠。
nCH2
引发剂
_CH2
链转移剂氢氧化钠
n
2 合成路线、原料性质及规格
聚丙烯酸钠可用不同的方法合成,即先中和单体酸,再进行水溶液聚合;或先进行溶液聚合,生成聚丙烯酸,然后中和转相成为聚丙烯酸钠的水溶液。本实验对两种方法进行了比较,选用了先聚合后成盐的方法,该法具有工艺设备简单,液相反应,容易操作等优点。
生产要求原料丙烯酸的含量大于98%,无色
. ,.
bCOOH
n
COOH
_CH2
CHb_CH2b
n
4 工 艺
在装有搅拌器、回流冷凝器、温度计的三口烧瓶中加入10ml去离子水,82ml链转移剂,升温至近90e,回流,在搅拌的情况下,同时分别滴加
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35ml丙烯酸和26ml引发剂(由1.93g过硫酸铵溶于26ml去离子水组成)。滴加1h,然后保温反应2h,冷却至40e时,加入约52ml,浓度为30%的氢氧化钠溶液,调整溶液的pH=7~8,加热蒸出链转移剂和水的混合物,回收循环利用。
6.4 链转移剂
一般条件下,是无法合成低分子量聚丙烯酸及其一价金属盐的,但加入链转移剂,便易于达到合成目的,可供使用的链转移剂有氯仿、四氯化碳、十二烷基硫醇、异丙醇等。但因异丙醇具有来源容易、易于回收循环使用的特点,我们选择异丙醇作链转移剂。随异丙醇用量的增大,聚合物分子量下降,本研究选用的链转移剂浓度为232%(占单体重%)。6.5 聚合温度
聚合温度对产品的极限粘度有影响。温度低,则聚丙烯酸钠的极限粘度高;温度高,则其极限粘度低。故聚合温度以保持在90e左右为宜。6.6 滴加速度和反应时间
丙烯酸滴加过快,易引起暴聚,形成胶状难溶物;滴加过慢,则使极限粘度偏低;滴加不均匀,则产品的分子量分布也不均匀,影响产品质量。丙烯酸和过硫酸铵滴加应尽量同步完成,一般保持滴加时间为1h左右,保温反应2h。反应时间短,会导致产品的单体含量升高;时间长,会延长生产周期。
5 产品质量
外观淡黄色透明粘稠液体;含固量36%;pH值7~8;溶解性易溶于水,不溶于醇、醚等有机溶剂;分子量2000~3000。
6 影响产品质量的诸因素
6.1 原料质量
丙烯酸或丙烯酸盐的质量,对聚合物的性质起着重要的作用。已冻结的丙烯酸因易发生聚合而使原料中出现珠状颗粒,故不宜使用。贮存温度长期高于30e,则丙烯酸容易形成二聚体,亦影响产品质量。
由原料丙烯酸和中和丙烯酸所用的碱可能带入的杂质有:阻聚剂、丙烯醛、丙酸、醋酸甲醛等有机杂质,以及多种微量金属离子。这些杂质有的使丙烯酸及其盐聚合反应诱导期延长,有的起着链转移剂的作用,对产品的性能有很大影响。6.2 单体浓度
实验表明,在相同条件下,单体浓度增大,则聚合物的分子量变小,本研究选用单体浓度为98%(占水重%)的丙烯酸来合成分子量为2000~3000的分散剂。
6.3 引发剂
引发剂的性质与用量对聚合反应影响很大。引发剂主要有过氧化物引发剂体系和氧化还原引发剂体系两大类,常用的是过硫酸铵。根据聚合反应动力学,聚合反应的速率与引发剂浓度的平方根成正比;而聚合物的分子量与引发剂浓度的平方根成反比。因而,低分子量聚丙烯酸及其一价金属盐的合成,所用引发剂过硫酸铵用量较多,本研究选用浓度为4.4%(占单体量%)。
7 结 论
通过控制引发剂用量、链转移剂用量、单体浓度等因素,可以得到不同低分子量的聚丙烯酸钠。其中分子量为2000~3000的产品,可作为多种颜料、涂料、高岭土等的分散剂和工业循环水系统中的阻垢剂;而分子量为500~700的聚丙烯酸钠,可用作丁苯胶乳和颜料的分散剂。
参
考
文
献
[1]大森英.聚丙烯酸及其共聚物(日).1昭晃堂.1973[2]胡迳嵩.聚丙烯酸钠生产技术总结.湖南化工.1993,
(3):43~46
[3]MuensterA,RohmannM.usPatent4301266.1981[4]公开特许.昭-5296692
[4]HughesKA.KineBB.SwiftG.usPatent4314044.1982
(编辑:周治峰)