化學(xué)推進劑:與高分子材料Chemical Propellants & Polymeric Materials2009年第7卷第1期丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨-丙烯酰胺共聚物的制備研究昝麗娜'，聶麗華'，楊鵬',袁強'(1.西安科技大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院，陜西西安710054; 2.陜西省地礦局第二綜合物探大隊，陜西西安710016)摘要:以丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨(DAC)和丙烯酰胺(AM)為單體，過硫酸銨和亞硫酸氫鈉為引發(fā)劑，采用水溶液聚合合成陽離子高分子聚合物P(DAC-AM)。討論了單體質(zhì)最比、引發(fā)劑用量、溫度等因索對聚合反應(yīng)的影響，得到了合適的制備參數(shù):反應(yīng)溫度55C，引發(fā)劑0.035g,單體質(zhì)最比m(AM):m(DAC)=3:14;并對產(chǎn)物進行了紅外光譜和熱失重分析，確定了聚合物為P(DAC-AM),熱分解溫度為230C。關(guān)鍵詞:丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨;丙烯酰胺;陽離子聚合物中圖分類號: TQ323.6文獻(xiàn)標(biāo)識碼: A文章編號: 1672-2191(2009)01-0034-02陽離子高分子絮凝劑P(DAC- AM)是陽離子單DAC,加入30mL去離子水至完全溶解后倒入四口體丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨(DAC)和內(nèi)烯酰胺燒瓶中恒溫水浴(30C),隨后通氬氣進行驅(qū)氧保護(AM)的共聚物。它是-種帶有陽離子電荷的線性聚15min,之后分別加入過硫酸銨與亞硫酸氫鈉，繼合物，具有電荷密度高、水溶性好的特點，被廣續(xù)通氮保護15min后，升溫至一定的溫度進行反應(yīng)泛應(yīng)用于水處理、造紙、石油、煤炭、地質(zhì)等行7h,得到膠狀共聚物",內(nèi)酮洗滌數(shù)次后烘干即得業(yè)。文中討論了以AM與DAC為單體,過硫酸銨白色固體產(chǎn)品。與亞硫酸氫鈉為引發(fā)劑，通過水溶液聚合制備2結(jié)果與討論P(DAC-AM)，并利用正交實驗法對其合成工藝條2.1正交實驗表設(shè)計件進行了研究。采用了三因素五水平的正交實驗表(表1)2,所1實驗部分得正交實驗結(jié)果如表2所示。OR表示最大差異值，1.1主要試劑及儀器其計算公式是: OR=MAX[k(l,j)+k(2,j)+k(3,j)+丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨:工業(yè)品;丙烯k(,)+k(5,j)]-MIN[k(1,Jj)+k(2,. )+k(,j)+k(4,j)+酰胺，過硫酸銨，亞硫酸氫鈉，丙酮:均為分析k(5,j)]。OR表征每個因素的影響的主次”。由表純; N,N-亞甲基雙丙烯酰胺:化學(xué)純。2結(jié)果可知，各因素的影響順序為:引發(fā)劑用量恒溫水浴鍋;電子天平;定時電動攪拌器;(B)>溫度(A)>單體質(zhì)量比(C)。根據(jù)正交實驗結(jié)果電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱;傅里葉變換紅外光譜儀;高列出的最佳實驗方案為:反應(yīng)溫度55C,引發(fā)劑溫綜合熱分析儀。用量0.035g時，單體質(zhì)量比m(AM);m(DAC)=3:14。1.2實驗方法為了驗證正交實驗結(jié)果的準(zhǔn)確性，在最佳條件下進以AM與DAC為單體合成P(DAC-AM)聚合物，行3次重復(fù)實驗，結(jié)果穩(wěn)定，所得P(DAC- AM)聚合物的質(zhì)量分別為86.82, 87.34, 88.02g, 平均其化學(xué)反應(yīng)方程式如式(1)所示:值為87.39g。表1正交實驗設(shè)計表mCHz=CH-C-0-CH2- CH-N-CH]CI +mCH2=CH-C-NH2LCH,」Tab.I Orthogonal experiment design tableDACAM(1因素名稱溫度/Cm(引發(fā)劑)/g_ m(AM):m(DAC)_水平10.0203:14+CH-CHx(CH-CH大Hs水平2450.0253:15→C-NH2C-0-CH2-CH:-N'-CH;CT水平30.0303:16CH,水平40.0353:17P(DAC-AM)3:18按照正交實驗表中所設(shè)計的質(zhì)量比稱取AM、中國煤化工二者質(zhì)量比為1:1)。MHCNMHG收稿8期: 2008-10-20作者簡介:昝麗蠣(1980-),女.山東臨色人。助理I程師,碩士.從事高分子材料方面的研究。電子信箱: awbar@l63.com昝麗娜等.內(nèi)烯酰氧乙基三甲基氯化銨-丙烯酰胺共聚物的制備研究35 .表2共聚反應(yīng)正交實驗結(jié)果Tab.2 Orthogonal experimental results of copolymerization組效ABC共聚物名組數(shù)ABC共聚物名.01212225.0061.9063.1688.2367.50277.78W ~ wwmhM52.3844.4468.421500 50070.182:70.0066.6772.30圈1 P(DAC-AM)的紅外譜圖65.2676.47Fig.1 Infrared spectrum of P(DAC-AM)63.50 |k(1,J)41.61 11.11 62.27的酯基特征吸收峰，AM在1677cm-1處的酰胺基特k(2,J) 53.12 57.61 57.89最佳方案征吸收峰----對應(yīng)，表明聚合物含有酯基與酰胺1232560.48k(3,j) 58.15 67.64 54.95 AsBLCr基。由于聚合物中的酰胺基與雙鍵特征吸收峰靠的76.47 k(4,J) 58.38 73.77 53.0075.56 k(.,J) 66.33 69.60 49.41 .較近，在1640~1 680 cm-1雙鍵吸收峰消失，表明77.89OR 24.72 62.66 12.86 B>s>C雙鍵發(fā)生斷裂進行了聚合;而聚合物在2924cm^1和164130注: A為溫度，心: B為m(引發(fā)劑)，g; C為m(AM):m .1464 cm~'處有強C-H的吸收峰，表明存在較長的(DAC); k(iJ)表示第j列中凡是對應(yīng)于i的實驗數(shù)據(jù)的平均值。碳鏈。以上結(jié)果表明:聚合物長碳鏈上有AM/DAC如k(2,3)為表中第3列(單體質(zhì)量比)水平為2時的實驗數(shù)據(jù)平均的特征官能團。在1290cm-1處的聚合物和DAC圖值，依此類操可計算出k(1,J), k(2,j), k(3,j), k(4,j), k譜中有2個峰基本重合,為DAC中酯基上C-0單(5.J )以后的務(wù)行數(shù)值。鍵的特征吸收峰，進- -步表明聚合物確為AM與2.2 引發(fā)劑用量對產(chǎn)率的影響引發(fā)劑用量過少，由引發(fā)劑反應(yīng)速率與分解速DAC的二元共聚物。率的關(guān)系可知，引發(fā)劑分解速率較小，形成的初級2.6聚合 物的熱重-差熱分析(TG _DTA)(圖2)自由基的數(shù)量過少，從而導(dǎo)致生成的單體自由基的2]F1010]數(shù)量過少，單體自由基和單體的繼續(xù)反應(yīng)不能持續(xù)E80冕進行下去，因此，只有在較高溫度下才能夠生成鏈上60段較短的低聚物，導(dǎo)致聚合反應(yīng)不夠充分，反應(yīng)轉(zhuǎn)化率低4。F42.3溫度對產(chǎn)率的影響- +20 100 200 300 400 500對于含有烯內(nèi)基的陽離子單體而言，由于烯丙圖2 P(DAC-AM)的 TG-DTA曲線基a位上的碳?xì)滏I比較活潑，氫原子易被自由基獲Fig.2 TG-DTA curves of P(DAC-AM)取而發(fā)生鏈轉(zhuǎn)移反應(yīng)。自由基向單體的鏈轉(zhuǎn)移和鏈由圖2可知，聚合物的第一次失重是物理的失增長是一對競爭反應(yīng)，雖然鏈轉(zhuǎn)移速率常數(shù)和鏈增水過程，溫度升高到230C開始有化學(xué)分解反應(yīng)發(fā)長速率常數(shù)均隨著溫度的升高而增加，但另一方生，主要是酰胺基的亞胺反應(yīng)及季胺基上的甲基脫面，溫度升高，隨著鏈終止，鏈轉(zhuǎn)移等副反應(yīng)加離，同時脫去氯化氫')。在230-290心區(qū)間失重最劇，對合成高相對分子質(zhì)最P(DAC-AM)不利;溫為明顯。溫度升至290C以后，發(fā)生第二次失重，度過低時引發(fā)劑半衰期長，分解速率太慢，體系內(nèi)聚合物的主鏈開始發(fā)生熱降解，失重溫區(qū)較寬。同自由基濃度太低，反應(yīng)速度較慢。時，由TG-DTA曲線可知實驗所得聚合物在常溫下2.4單體質(zhì)量 比對產(chǎn)率的影響隨著陽離子單體DAC含量的增加,聚合物黏度是穩(wěn)定可靠的。增加，同時陽離子度也在增加，但是DAC含量過3結(jié)論大，容易發(fā)生交聯(lián)現(xiàn)象,不利于反應(yīng)的操作控制。中質(zhì)量比對反應(yīng)的2.5紅外光譜分析 (圖1)影響中國煤化工溫度>單體質(zhì)量由圖1可知，聚合物在3180cm-I處N-H的FYH. CNMH G溫度sSq,引發(fā)峰與AM在3180cm-處的峰重合;在1735cm~1與劑用量0.035g,單體質(zhì)量比m(AM):m(DAC)=3:14。1670cm-1處2個強吸收峰，與DAC在1735cm-1處(下轉(zhuǎn)至第39頁)曾德芳等.環(huán)保型絮凝劑處理自來水的實驗研究and of contaminated tap water[J]. Separation Science and環(huán)境與健康雜志200,0 2(11); 381-383.Technology, 2007, 42(4): 803 -817.[6] 毛艷麗, 張延風(fēng)，羅世出,等.水處理用絮凝劑絮凝機理[3] 出文輝. 飲用水安合保障技術(shù)原理[M]北京:科學(xué)出版及研究進展[1].華中科技大學(xué)學(xué)報, 2008, 25(2): 78-81.社, 2007.[7] 曾德芳, 李娟.裳繼祖.改性累托石在石化廢水處理中的[4] 楊文友, 張玉萍,王汝毅.等.鋁害與動植物性食品安全應(yīng)用研究[I]中國礦業(yè)大學(xué)學(xué)報, 2005, 34(3): 374- 377.[I]. 中國環(huán)境衛(wèi)生檢疫雜志，2007(5): 15-22.[8] 曾德片, 李娟.袁繼祖.天然高分子絮凝劑在工業(yè)污水處I5] 高秀清.水中殘所鋁對水質(zhì)的影響及其監(jiān)測的必要性[幾理中的應(yīng)用[].工業(yè)水處理, 2004, 24(2) 20- 22.Experimental Study on Treating Tap Water Using the Environment-Friendly FlocculantZENG De-fang, XIAO Jian-guo, LEI PeiAbstract: A kind of environmenf-fiendly composite foculant for treating tap water was prepared by using natural polysaccharide(CTS), polyaluminum choride(PAC) and coagulant aid(modified material P). Compared with traditional flocculant PAC, the turbiditydegree of treated tap water, AI* mass concentration and cost of flocculant reduced by 4.1 4%, 40.3% and 6.4% respectively. So theflocculant possesses obvious economic and environmental benefits.Key words: tap water; composite flocculant: polysaccharide; polyaluminum chloride******************************************************************************(上接第35頁)[2] 胡忠前， 馬喜平,王寧升,等.甲基丙烯酰氡乙基二甲基②實驗所合成的共聚物烘干后，為白色固體。氯化銨丙烯酰胺共聚物溶液性質(zhì)研究[].長江大學(xué)學(xué)報(自科版)理工卷, 2007, 4():S1-54.③通過對合成的聚合物進行紅外光譜測試，確[3] 許鑫華, 葉1平.計算機在材料科學(xué)中的應(yīng)用(M]北京:定聚合物為P(DAC-AM);對其進行熱失重分析,機械工業(yè)出社, 2006.34-60.熱分解溫度為230心。[4] 趙德仁, 張慰盛.高聚物合成工藝學(xué)[M]北京:化學(xué)工業(yè)參考文獻(xiàn)出版社, 2006. 33-56.[1] 盧紅霞,劉福勝,于世濤,等陽離子聚丙烯酰胺絮凝劑 [5] 汪昆華,羅傳秋,周嘯.聚合物近代儀器分析[M].北京:清的制備及其絮凝性能[]化工環(huán)保，2007 27(4): 374-378.華大學(xué)出版社, 2000 24-54.The Synthesis of Poly(DAC-AM)ZAN Li-na', NIE Li-hua' ,YANG Peng' ,YUAN Qiang2(1. College of Material Science and Engeering, Xi an University of Science and Technology, Xi an 710054, China; 2. TheSecond Integrated Geophysical Team of Shanxi Provincial Bureau ofGeology and Mineral Resources, Xi an 710016, China)Abstract: A cationic polymer P(DAC-AM) was synthesized by aqueous solution polymerization using acyrloxyethyltrimethylammonium chloride(DAC) and acrylamide(AM) as the monomers and (NH)2SzOx-NaHSO3 as the initiator. The effects of themass ratio of the monomers, the dosage of initiator and reaction temperature, etc. on the polymerization are discussed. The suitablereaction parameters for the copolymerization was obtained in which the reaction temperature is 55C, the dosage of the initiator is0.035g, the mass ratio of monomers is 3:14. The structure of P(DAC-AM) is analysed by IR. It is confirmed that the thermaldecomposition temperature of P(DAC-AM) is 230C by TG-DTA.Key words: acyrloxyethyl trimehylammonium chloride; acrylamide; cationic polymer********************************邁圖推出高性能聚氨酯軟泡用有機硅穩(wěn)定劑提高泡沫生產(chǎn)商的產(chǎn)品質(zhì)毋的同時減輕阻燃劑含量?！比蝾I(lǐng)先的聚氨酯助劑供應(yīng)商，邁圖高性能材料公司巴斯夫推出聚氨酯概念鞋PUREI.0(Momentive Performance Materials)于2008年12月4日宣布推巴斯夫子公可Elastogran最近在某國際鞋展上展示- -款概出新型有機硅穩(wěn)定劑NiaxsiliconcL -6,這種穩(wěn)定劑主要用念鞋 PURE1.0,吸引了眾多專家的眼球。此款鞋材完全采于制造聚氨酯軟泡。用聚氨酯，無論從功能.上 還是設(shè)計.上:都極具木來感但又不失邁圖公司表示，與傳統(tǒng)的穩(wěn)定劑相比，這種新型的穩(wěn)功能性，而此創(chuàng)新設(shè)計極有可能引領(lǐng)未來鞋業(yè)時尚。定劑可以減輕塊狀泡沫塑料中10%~30%阻燃劑重毋。新型PURE1.0概念鞋從構(gòu)思到誕生不足1年，但卻集聚了有機硅穩(wěn)定劑NixilicneL-665所具有的優(yōu)異特性，有助于Elasog中國煤化工二:多年來的研究成果泡沫成型、穩(wěn)定，從而制造出超軟低密度泡沫。這種穩(wěn)定和經(jīng)驗和強烈的末來感是劑還可在減少重量的情況下提高聚氨酯軟泡的阻燃性能。PUREIYHC N M H G概念鞋的發(fā)展充滿“這種新型穩(wěn)定劑無疑是塊狀泡沫生產(chǎn)的最好選擇”，信心， 這都?xì)w功于聚氨酯材料優(yōu)異的性能帶來的巨大潛力。邁圖全球市場總監(jiān)AlbertoMelle補充道，“新型穩(wěn)定劑將在(以上2條信息由郛行臣提供)