高分子量聚丙烯酸钠的合成工艺研究

1、高分子量聚丙烯酸钠的合成工艺研究第 28 卷第 2 期 V01.28No.2 中州大学JOURNAL0FZHONGZHOUUNIVERSITY 2011年 4 月Apr.2011 高分子量聚丙烯酸钠的合成工艺研究 刘艳丽 ,王少鹏,赵国欣 ,耿风华 .,冯冲(1中州大学实验管理中心，郑州450044;2中州大学4e.,x-食品学院,郑州450044;3. 中国地质大学长城学院 ,河北保定 071000)摘要:采用水溶液聚合法 ,研究了单体浓度 ,引发剂用量 ,反应温度及反应时间对聚 丙烯酸钠分子量的影响 ,探索出了最佳工艺条件：反应温度为40C 45:E,反应时间为4h,过硫酸铵用量为 0.0

2、2%,单体浓度为 45%,聚丙烯 酸钠分子量高达 10 一 1O.关键词:聚丙烯酸钠 ;合成工艺 ;高分子中图分类号 :TQ325 . 1 4文献标识码 :A 文章编号:10083715(2011)020124-02 高分子量的聚丙烯酸钠是近年来国内外开发的丙烯酸类精细化工产品之一 ,其微观结构为聚阴离子型电解质 ,通 过聚阴离子间的架桥使悬浮粒子相互凝聚成团,加速悬浮粒子的沉降 ,在食品添加剂 ,铝红泥的絮凝 ,动植物蛋白废水的 处理等方面都有独特的应用 .丙烯酸钠水溶液聚合具有实 施方便,设备筒单 ,产品凝胶含量低 ,体系稳定等优点 ,但存 在聚合后期黏度大 ,散热困难等问题 ,难以制得高

3、分子量聚 丙烯酸钠 .本文以制备高分子量的聚丙烯酸钠为目标 , 探讨了单体浓度 ,引发剂用量 ,反应温度,反应时间等因素对聚丙烯酸钠分子量的影响 ,为高分子量聚丙烯酸钠的工业化 生产提供基础 .1. 仪器和试剂1.1 仪器电动搅拌器：JJ一 1型江苏金坛市中大仪器厂；电子天平:FA2104N型上海精密科学仪器有限公司；恒温水浴锅：HH 一2型郑州杜甫仪器厂 ；乌氏黏度计 ：宁波天叵仪器厂 .1.2 试剂丙烯酸(CP):北京东方化工厂;过硫酸铵(AR):天津市科密欧化学试剂有限公司；氢氧化钠(AR):洛阳化学试剂厂2. 方法2.1 丙稀酸的纯化由于丙烯酸含有较多杂质 ,影响后续的聚合反应 ,采用

4、 减压蒸馏的方法重新提纯丙烯酸 ,收集新蒸馏的丙烯酸单 体 ,用于下步实验 .2.2 聚丙烯酸钠的制备 在三颈反应瓶中加入新蒸馏的丙烯酸单体 ,再加入氢氧 化钠水溶液至中性 ,反复三次抽真空 ,充高纯氮气 ,保持体系 在无氧条件下反应 ,最后加入过硫酸铵引发剂引发聚合 .聚 合反应完全后 ,干燥 ,粉碎 ,得到白色粉末状产品 .2.3 聚丙烯酸钠分子量的测定用 0.2mol/L 的 NaOH 溶液配制浓度分别为 0.05g/mL, 0.037mL,0.025g/mL,0.018g/mL 的聚丙烯酸钠溶液 ,于 30C 恒温水溶中测定其黏度 ,并计算分子量 .3. 结果与分析3.1 反应温度对产

5、物分子量的影响 采用过硫酸铵用量为 0.02%(占丙烯酸钠单体的质量 百分含量)，单体浓度为45%,反应时间3.5h,考察反应温度 对聚丙烯酸钠分子量的影响 ,结果见图 1.or.喇反应温度厂 C图 1 反应温度对聚丙烯酸钠分子量的影响从图1可以看出，反应温度越低，分子量越大，35C 40C时，分子量最大，由于温度过低，引发剂需要2h才开始引发反应，且反应完成需大约9h,因此,确定最佳反应温度为40C 45 r.3.2 反应时间对产物分子量的影响 采用过硫酸铵用量为 0.02%,单体浓度为 45%,反应温收稿日期 :201101 30作者简介 :刘艳丽（1975 一）,女,河南周口人 ,硕士,

6、中州大学实验管理中心讲师 ,主要 从事化工专业教学与研究 .?124?度 40（245%,考察反应时间对聚丙烯酸钠分子量的影响,结果见图 2.co0r_删反应时间 /h图 2 反应时间对聚丙烯酸钠分子量的影响从图 2 可以看出 ,随着反应时问的延长 ,有利于单体聚 合成更长的分子链 ,相对分子量增大 ,但当反应时间大于 4h 以后,相对分子量随反应时间的延长增加缓慢 .因为随着反应时间的延长 ,反应体系中单体的浓度越来越低 ,聚合速率 越来越低 ,相对分子质量增加幅度逐渐减小 .综合考虑 ,确 定 4h 为最佳反应时间 .3.3 引发剂对产物分子量的影响采用单体浓度为45%,反应温度为40C

7、45C时，反应时 间4h,考察引发剂过硫酸铵用量对产物分子量的影响，结果见 图3co0嘲过硫酸铵用置 ,%图 3 引发剂用量对聚丙烯酸钠分子量的影响从图 3可以看出 ,聚丙烯酸钠分子量随着过硫酸铵用量 的增大而减小 ,但用量太少时 ,由于引发不完全 ,也会使分子 量降低,因此,过硫酸铵最佳使用量为 0.02%.3.4单体浓度对产物分子量的影响采用过硫酸铵用量为0.02%,反应温度为40C 45C,反应时间4h,考察单体浓度对产物分子量的影响，结果见图4. (o0单体浓度 /%图 4 单体浓度对聚丙烯酸钠分子量的影晌从图 4 可以看出 ,随单体浓度的增加 ,产物相对分子质 量不断增加 .因为单体

8、浓度越高 ,单体之间相互聚合的机会 就越多,容易形成长的分子链 ;浓度低时,单体间相互聚合的 机会就变小 ,不容易形成长的分子链 .但由于受单体在水溶 液中饱和溶解度的限制 ,确定 45%为最佳单体反应浓度 .4. 结论 以上试验表明 :引发剂用量 ,单体浓度 ,反应时间 ,反应 温度都会影响聚丙烯酸钠的分子量 .从整体上看 ,引发剂用 量增加 ,反应温度提高会降低产物分子量 ,单体浓度提高及 反应时间延长 ,会提高产物的分子量 .通过对各种影响因素 的分析及结合实际情况 ,确定合成高分子量聚丙烯酸钠的最 佳条件:反应温度为40C 45C,反应时间4h,过硫酸铵用 量为 0.02%,单体浓度

9、45%,合成的聚丙烯酸钠分子量可达 1O 一 10 参考文献 :1 曾之平 ,赵红坤 ,白永康.聚丙烯酸钠盐的制备及应用J.河南化工，1997(5):89.2 韩慧芳，崔英德.聚丙烯酸钠的评述J.广东化工,2003(5):23，25.3 王颖.高分子量聚丙烯酸钠的合成及应用JJ.贵州化工 ,2004,29(2):67.4 陈双玲,赵京波,刘涛,等.反相乳液聚合制备聚丙烯酸钠J.石油化工,2002,31 (5):361364.(责任编辑吕志远 ) SynthesisResearchonHighMolecularWeightSodiumPolyacrylate LIuYanli.WANGShaop

10、ing.ZHAOGuo xin,GENGFenghua,FENGChong (1.ExperimentAdministrationCenter,ZhongzhouUniversity,Zhengzhou450044,China;2. CollegeofChemicalEngineeringandFood,ZhongzhouUniversity,Zhengzhou450044,C hina;3. ChinaUniversityofGeosciencesCollegeGreatWallCollege,HebeiBaoding071000,Chi na)Abstract:Inthepresentstudies,theeffectsofmonomerconcentration,initiator,reactiontemp eratureandre actiontimeonpolyacrylicacidsodiummolecularweightwereinvestigatedwithaqueoussolutionpolymerization.Thesodiumpolyacrylate(10.10)wereobta in edu nderthec on