光引发合成聚丙烯酰胺

1、光引发合成聚丙烯酰胺一、实验目的掌握光引发合成聚丙烯酰胺的方法。了解分散聚合的反应机理及配方中备组分的作用。通过本实验，加深对光引发剂在分散聚合中作用的认识。二、实验原理聚丙烯酰胺(PAM)是丙烯酰胺均聚物或与其他单体共聚得到聚合物的统称，是一种线性的水溶性高分子聚合物，具有增稠、絮凝、助沉和稳定胶体等功能，被广泛应用于釆油、纺织、选矿、污水处理、造纸和生物医学等方而，有“百业助剂”之称，其在精细化工领域的开发应用日渐活跃，具有广阔的发展前景。聚丙烯酰胺的合成方法有：水溶液均相聚合、分散相聚合等，一般采用化学引发剂引发聚合，其工艺成熟，己有30多年的生产历史。但这些方法也有缺陷，主要是产品质量

2、欠稳定，且生产成本较高等，影响了PAM作为絮凝剂在环保方而的广泛使用。光是一种电磁波，它可以诱发键的断裂从而引发聚合。光引发就是指单体在光的激发下形成自由基进行引发聚合。其中使用的光引发剂和光敏剂都是在光聚合中能起到促进引发聚合的化合物，是光的活性分子。这些光活性分子的作用是为光聚合提供引发聚合的初级自由基。光聚合首先要求聚合体系中一个组分必须能够吸收某一波长范围的光能；其次要求吸收光能的分子可进一步分解或者与其他分子相互作用而生成初级活性种；在整个聚合过程中所形成的大分子化学键应是能经过光辐射的。采用光聚合技术进行PAM的合成是一种效率高、用途广的高新技术，具有操作简便、易控制、产品纯度高、

3、分子量高、溶解速度快、投资少、环保节能等优点，且易于实现工业化生产。大多数光引发剂是不溶于水的，且溶液聚合法由于反应体系粘度高、散热困难和产物后处理复杂等因素而受到限制，而釆用分散聚合法制备PAM,反应体系粘度低、传热方便、产物易于分离、溶解速度快。分散聚合法合成的聚丙烯酰胺产品，具有快速溶于水、无二次污染等的特性，极大的拓宽了聚丙烯酰胺产品的使用领域。AmonomerInitiatorRadicalOliaonierDispersant在聚合过程中，分散剂包裹在PAM粒子外部，通过空间障碍作用使反应体系稳定.常用的分散剂如聚乙烯基毗咯烷酮(PVP)、聚乙烯基甲醵(PVME)等，存在价格昂贵、

4、分散性能不好、用量大、用于分散聚合时单体浓度低等缺点。以聚丙烯酸为主链、壬基酚聚氧乙烯为支链的聚电解质型接枝共聚物PAA.g.NPE0作分散剂可以大幅提高AM单体浓度。减少分散剂用量，并获得良好的分散稳定效果。本实验以PAA-g-NPEO为分散剂，用UV光引发AM分散聚合，以BDK为光引发剂考察聚合反应的特征并探讨各反应参数对聚合的影响。紫外光引发AM分散聚合时反应溶剂对聚合单体是溶剂，对聚合产物是沉淀剂.光前单体、引发剂、分散剂、溶剂组成均相反应体系如图(a)所示：光照开始，BDK分子吸光分解产生初级自由基(反应式1),引发AM单体聚合，此阶段反应类似溶液聚合，体系仍然保持均相(b)；在溶剂

5、中增长的低聚物链达到临界链长时会逐渐从体系中沉淀出来，体系变为非均相(c),紫外光透过能力变弱；这些低聚物链有很高的表而自由能，于是吸附分散剂到其表面上，形成稳定的核.当产生的核达到一定数量之后，反应体系中所有的低聚物自由基均可被核吸附，不再形成新的核，成核阶段结束(d)：之后生成的核吸附单体、引发剂以及低聚物自由基继续反应，聚合物粒子逐渐长大直至单体耗尽，此阶段类似于乳液聚合(e)o反应式1：从-H3三、实验仪器和试剂实验仪器UV光源、三口烧瓶、橡皮塞、玻璃管、恒温加热磁力搅拌器、微量注射器、量筒、10ml移液管、温度计、电子分析天平、离心机、烘箱实验试剂丙烯酰胺、叔丁醇、PAA-g-NPE

6、O2,2-二甲氧基-2-苯基苯乙酮（BDK）、叔丁醇（TBA）、去离子水、无水乙醇、N：UV光源温度计通气口三口烧瓶转子恒温磁力搅拌器出气口四、实验步骤称量lg分散剂PAA-g-NPEO,加入到盛有70mlTBA和30ml去离子水的三口烧瓶中，加入转子，设定搅拌器温度25C,开始搅拌。待分散剂完全溶解后，称取lOgAM加入到烧瓶中，使其完全溶解。称取光引发剂BDK0.004g,用移液管量取lOmlTBA,在烧杯中溶解，用微量注射器吸取lml溶液加入到烧瓶中。通入汕除氧30min后，打开光源，在光照下使反应进行40min得白色乳状液。将所得产物用大量乙醇洗涤，离心分离30min后于50C烘箱中烘干。注意事项：（1）叔丁醇熔点仅仅超过25C,因此室温下有可能是固态。（2）反应停止时，要先拔出通氮玻璃管，再停止通氮，防止倒吸。（3）打开光源之前尽量避免强光直照。五、思考题为什么用TBA和H：0的混合液做溶剂？分散剂浓度、溶剂组成、引发剂浓度、光强对产物粒径分别有什么影响？液层厚度对聚合反应有没有影响？六、参考文献（1）汪威，紫外