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化学工程·师
Sum 190 No.7
Chemical Engineer
2011年第7期
文章编号:1002-1124(2011)07-0065-03
工程师阔地
阴离子聚丙烯酰胺的合成
董灵光
(陕西国防工业职业技术学院,陕西西安710300
摘要:采用氧化一还原引发体系,以丙烯酰胺、丙烯酸为单体,通过水溶液聚合合成了高分子量的阴离
子型聚丙烯酰胺。研究了EDTA用量、反应时间、pH值和 AA/AM配比等对聚丙烯酰胺分子量、聚合转化率以
及溶解性能的影响。
关键词:聚丙烯酰胺;丙烯酰胺;水溶液聚合;分子量
中图分类号:TQ316.33
文献标识码:B
Synthesis of anionic polyacrylamide by aqueous solution polymerization
DONG Ling-guang
(Shanxi Institute of Technology, Xi'an 710300, China)
Abstract Anionic polyacrylamide with higher molecular weight was synthesized by aqueous solution poly
merization, with acrylamide and acrylic acid as the monomers. The influences of the amount of EDTA, PH value, re-
action time and AA/AM ratio to the polyacrylamide molecular weight, he conversion of monomer and dissolution a-
bility have been studied.
Key words: polyacrylamide acrylamide; aqueous solution polymerization; the molecular weight
聚丙烯酰胺是水溶性高分子化合物中应用最 NAHSO,连二亚硫酸钠(SHS),尿素,以上均为化学
为广泛的品种之一,被广泛应用于化工、治金、石纯。其中丙烯酰胺(AM)按文献方法精制,丙烯酸
油、造纸、水处理等工业领域。随着其应用研究的深(A)通过减压蒸馏一重结晶再精制。
入,高分子量及超高分子量聚丙烯酰胺已经成为研
WSN-2型鸟氏粘度计温度30±0.1℃C);NDJ-1
究热点,其种类也由非离子聚丙烯酰胺向阴离子聚型旋转粘度计;J-1型增力电动搅拌机;PH-3PH
丙烯酰胺、阳离子聚丙烯酰胺以及两性聚丙烯跣胺计;H-601A型超级恒温水浴。
发展。阴离子聚丙烯酰胺的合成方法主要有均聚法1.2PAM的合成
和共聚法,均聚法常采用均聚共水解或均聚后水解
将一定量的丙烯酰胺、丙烯酸水溶液,助剂等
工艺,其工艺流程较长,加之工艺技术本身的限制,加入到带有温度计、导气管和搅拌器的四口瓶中,
水解度波动较大;而共聚法因工艺简单,无需水解将装置置于恒温水浴中,通入N2并加热至预定温
工序而成为研究重点。
度,加入引发剂,反应4h左右,得透明粘稠液体,结
本文以丙烯酰胺(AM)丙烯酸(AA)为单体,采東反应。将反应混合物倒人甲醇中进行搅拌、过滤,
用氧化一还原引发体系,通过水溶液共聚合法,研干燥,称量于聚合物,测出转化率。
究了不同聚合工艺条件对PAM相对分子质量、聚1.3测试
合转化率和溶解性能的影响。
1.3.1粘均相对分子质量的测定(粘度法
以1molL-NaC!溶液,在30℃下,用乌氏粘度
1实验部分
计测定PAM的特征粘数[m],用下式计算粘均分子
量M
11试剂和仪器
[n]=3.73x104M6
丙烯酰胺(AM),丙烯酸(AA),NaOH,EDTA
1.3.2固含量、溶解时间测定
(NHL)S20,以上均为分析纯;过氧化氢对锰烷,
按照CB12005-89测定。
2结果与讨论
收稿日期:2011-04-07
作者简介:董灵光(1963-),男,副教授,从事分析检验、有机合成、教
育管理及化工专业教学工作。
2.1EDTA用量对PAM分子量的影响
灵光;阴离子聚丙烯酰胺的合成
20]1年第07期
由于重金属离子极大的链转移常数,对自由基分别见图2、
聚合有阻聚作用,使聚合物分子量降低,为了得到
2.0
高分子量PAM,实验研究了EDTA用量对PAM分
子量的影响,结果见图1。
2.0
1.5
L.0
3
反应时间/h
图2反应时间对PAM分子量的影响
Fig2 Effect of reaction
0.010.020.030.040.05
to the PAM molecular weight
EDTA/%
图1EDTA用量对PAM分子量的影响
Fig 1 Effect of EDTA to the molecular weight of PAM
由图1可见,随着EITA用量的增加,PAM分
子量增大;当EDTA用量达到0.03%后,PAM分子
針60
量随着EDA用量的增大而有所降低。这归因于
EDTA的络合作用和分散作用2,EDTA可以络合反
应体系的杂质,有利于产物分子量的增大,而当
30
EDTA用量过大时,反应体系中杂质的影响已经不
反应时间h
大,此时EDTA反而起到了分散剂的作用,导致产
图3反应时间对聚合转化率的影响
物分子量的下降。
Fig, 3 Effect of reaction time to the polymerization rate
2.2氧的阻聚作用
图2结果表明,随着反应时间的增加,产物分
在较低温度下,溶解氧对自由基聚合有明显的子量逐渐增大;当反应时间约大于4h后,产物分子
阻聚作用,形成活性差的过氧自由基。丙烯酰胺的量趋于稳定;说明在本实验所采用的抗交联剂及链
聚合体系对氧尤其敏感,实验在固定聚合时间6h转移剂具有较好的效果,聚合后期无明显的分子间
的条件下,考察了几种除氧方式对聚合转化率和产交联反应。由图3也可以看出,聚合转化率随着反
物分子量的影响,结果见表1。
应时间的增加而增大,当反应时间约大于5.5h后,
表1几种除氧方式对聚合转化率和产物分子量的影响延长聚合反应时间对增加聚合转化率贡献不大。
Tab 1 Effect of some de-oxygen methods
2.4pH值的影响
to the polymerization rate
聚合体系p值对聚合转化率及产物分子量的
除氧方式
转化事仮分子量x0”影响结果如图4、5
聚合前通N5min
1.40
聚合前15min通M2,通2共3min
聚合前15min通至聚合结束
95,0
1.6
98
聚合湔]5min通从2至聚合结束,并在加引发剂
97.0
.70
前jmin加人入除氧剂连二亚硫酸钠(SHS)00%
结果表明,在4种除氧方式中,通N2并加人除
氧剂可以有效驱除溶液中的溶解氧,其聚合转化率
高,产物分子