2004年12月廣西師范學(xué)院學(xué)報(自然科學(xué)版)Dec.2004第21卷第4期Journal of Guang Teachers Education University( Natural Science Edition)Vol 21 No 4文章編號:1002-8743(2004)4-0004-03聚丙烯酸鈉的合成研究許東穎,胡愛珍,陳甲華,廖正福(廣西師范學(xué)院化學(xué)系,廣西南寧530001)摘要:以水為溶劑,過硫酸銨-亞硫酸鈉(APS-SHS)為引發(fā)體系合成了系列聚丙烯酸鈉( PAANa),探討了聚丙烯酸鈉分子量的影響因素結(jié)果表明:通過控制單體濃度反應(yīng)溫度、反應(yīng)時間等因素,可以得到相對低分子量的聚丙烯酸鈉關(guān)鍵詞:聚丙烯酸鈉;合成;分子量中圖分類號:063文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A聚丙烯酸鈉( PAANa)是一種新型功能高分子材料,是近年來國內(nèi)外開發(fā)的丙烯酸類精細(xì)化工重要產(chǎn)品之一,其應(yīng)用領(lǐng)域覆蓋日用化學(xué)工業(yè)農(nóng)業(yè)、石油工業(yè)、工業(yè)循環(huán)水系統(tǒng)、礦業(yè)、涂料、造紙、紡織、建筑和醫(yī)藥衛(wèi)生等行業(yè)低分子量 PAANa作為造紙工業(yè)的有機(jī)分散劑,能提高顏料的細(xì)度、增強(qiáng)分散體系的穩(wěn)定性還能提高涂布紙的柔軟性強(qiáng)度、表面光澤、白度保水性等,且具有可溶于水、不易水解、不易燃、無毒、無腐蝕性特點(diǎn)近年來國內(nèi)學(xué)者已發(fā)表了不少有關(guān)低分子量聚丙烯酸鈉合成的文章4,但大多是在比較高的溫度下進(jìn)行合成并且要蒸餾回收大量鏈轉(zhuǎn)移劑操作費(fèi)時能耗大本文研究溶液法合成聚丙烯酸鈉,旨在為制備低分子量聚丙烯酸鈉提供參考方法和依據(jù)1實(shí)驗部分1.1合成方法在三口燒瓶中加入定量的蒸餾水,開動攪拌,于一定溫度下,滴加適量的丙烯酸及引發(fā)劑水溶液保溫反應(yīng)至一定時間,用一定濃度的氫氧化鈉水溶液中和至中性,停止反應(yīng),產(chǎn)物為淺黃色透明粘稠液1.2分子量的測定按參考文獻(xiàn)[5]進(jìn)行聚丙烯酸鈉分子量的測定計算公式如下式中[n]為特性粘數(shù),[m]為比濃粘度,n為相對粘度,C為溶液濃度gmL,M為聚丙烯酸鈉的分子量,對于本試驗所采用的溫度-溶劑體系,K,a分別為0.176mL/g、0.62結(jié)果與討論2.1引發(fā)劑種類的選擇在丙烯酸鈉的聚合過程中添加異丙醇、十二烷基硫醇等鏈轉(zhuǎn)移劑,可使生成的聚合物分子量降低但反應(yīng)溫度較高,且要蒸餾回收鏈轉(zhuǎn)移劑本文在溫度較低的反應(yīng)條件下,考察了常見幾種不同引發(fā)劑對聚丙烯酸鈉分子量的影響,實(shí)驗結(jié)果見表1中國煤化工CNMHG收稿日期:2004-09作者簡介:許東穎(1972-),女,海南省人,講師,主要從事分離工程及相關(guān)學(xué)科的研究和教學(xué)工作第4期許東穎,胡愛珍陳甲華,等:聚丙烯酸鈉的合成研究表1引發(fā)劑對聚丙烯酸鈉分子量的影響引發(fā)劑添加量w%分子量備注過硫酸鉀0.01淺黃色粘稠液亞硫酸鈉-過硫酸銨0.03-0.0011614淺黃色粘稠液過氧化氫一硫酸亞鐵3~0.11342棕黃色粘稠液注反應(yīng)條件:反應(yīng)溫度為70℃丙烯酸單體濃度為30%,反應(yīng)時間3h實(shí)驗結(jié)果表明,以過硫酸銨-亞硫酸鈉作為引發(fā)體系效果最佳,所得聚丙烯酸鈉分子量較低以過氧化氫-硫酸亞鐵作引發(fā)劑,反應(yīng)體系變棕黃色;以過硫酸鉀作為引發(fā)劑,得到聚丙烯酸鈉的分子量較大故選擇過硫酸銨-亞硫酸鈉作為合成聚丙烯酸鈉的引發(fā)劑2.2亞硫酸鈉濃度的影響將不同濃度的亞硫酸鈉溶液滴加到質(zhì)量濃度為30%的丙烯酸溶液中(NH4)2S2O2濃度為01%),于70℃下反應(yīng)時間3h.實(shí)驗結(jié)果表明,隨著亞硫酸鈉濃度的增加,聚丙烯酸鈉分子量增大.亞硫酸鈉濃度為0.7%時,其分子量最低表2亞硫酸鈉用量對聚丙烯酸鈉分子量的影響亞硫酸鈉(%)分子量1782624312.3過硫酸銨濃度的影響在亞硫酸鈉濃度為07%的反應(yīng)體系中,改變過硫酸銨的濃度,結(jié)果表明,隨著過硫酸銨濃度的增加,所得聚丙烯酸的分子量增大但過硫酸銨的濃度為0.02%時,聚丙烯酸的分子量比較高在本實(shí)驗條件中,過硫酸銨的濃度控制在01%左右,可合成較低分子量聚丙烯酸表3過硫酸的濃度對聚丙烯酸鈉分子量的影響過硫酸銨(%)0.020.1分子量1513195529802.4丙烯酸濃度的影響以不同丙烯酸的濃度進(jìn)行了實(shí)驗對比,結(jié)果發(fā)現(xiàn)隨著單體丙烯酸濃度的減少聚丙烯酸分子量明顯減小,丙烯酸濃度低于25%時,聚合速度慢,反應(yīng)不完全,殘留丙烯酸溶液較多,難以除掉,因此,將丙烯酸濃度控制在25%~30%之間比較合適表4丙烯酸濃度對聚丙烯酸鈉分子量的影響丙烯酸(%)分子量288119552.5反應(yīng)溫度的影響分別在80℃、75℃、70℃和65℃下進(jìn)行丙烯酸聚合反應(yīng),實(shí)驗發(fā)現(xiàn)隨著反應(yīng)溫度的升高,所得聚丙烯酸分子量降低當(dāng)反應(yīng)溫度大于75℃時,由于丙烯酸在反應(yīng)過程中回流過快,致使其損耗較多,故反應(yīng)溫度控制在70~75℃左右較為適宜2.6反應(yīng)時間的影響M凵中國煤化工反應(yīng)時間對聚丙烯酸分子量的影響見圖1實(shí)驗結(jié)果表明CNMHG間增加而增大在反應(yīng)初期丙烯酸濃度高反應(yīng)速度快聚丙烯酸分子量增天的趨勢較大反應(yīng)時間增至2-25h時,聚丙烯酸分子量變化不大再繼續(xù)增加反應(yīng)時間,聚丙烯酸分子量迅速增加,故反應(yīng)時間應(yīng)控制在2-25h廣西師范學(xué)院學(xué)報(自然科學(xué)版)第21卷3結(jié)論采用溶液聚合法制備了低分子量聚丙烯酸鈉以過硫酸銨-亞硫酸鈉為引發(fā)劑,丙烯酸濃度為30%,在70℃回流2h比較理想所得聚丙烯酸分子量為1076低分子量聚丙烯酸鈉水溶性好,無毒、無腐蝕,其實(shí)驗操作簡單,合成過程無污染,在造紙及涂料工業(yè)方面作為分散劑,具有良好的分散效果,是一種具有廣闊發(fā)展前景的產(chǎn)品圖1反應(yīng)時間對聚丙烯酸鈉分子量的影響參考文獻(xiàn):[1]周斌低分子質(zhì)量聚丙烯酸鈉合成新工藝[造紙化學(xué)品,200、(1):19-21[2]許觀潘低分子質(zhì)量聚丙烯酸及其鈉鹽的合成[J].應(yīng)用化學(xué),199,(5):77-79[3]劉偉低分子質(zhì)量聚丙烯酸鈉的合成研究[門]精細(xì)石油化工,199,(5):43-44[4]路建美,朱秀林低分子質(zhì)量聚丙烯酸鈉的研制及應(yīng)用[J化學(xué)世界,194,(9):471-474[5]何靜,吳玉英,劉六軍等低分子量聚丙烯酸鈉的合成及分散性能研究北京林業(yè)大學(xué)學(xué)報,2002,24(5-6):216-Study on Preparation of Polyacrylic Acid SodiumXU Dong-ying, HU Ai-zhen CheN Jjia-hua LIAO Zheng-fuChemistry Department, Guangdi Teachers Education University, Nanning 530001, China)Abstract: Polyacrylic acid sodium(PAANa)was prepared by using ammonium persulfate-sodium sulfite(APSSHS)as redox initiator in water. The results shows that the molecular weight of polyacrylic acid sodium is affectedseriously by the monomer concentration, reaction temperature, and reaction time, and polyacrylic acid sodium withrelative low molecular weight can be gained by controlling these reaction conditionsKey words: polyacrylic acid sodium; preparation; molecular weight[責(zé)任編輯:黃天放中國煤化工CNMHG