聚N-乙烯基己内酰胺合成工艺研究课件

聚N-乙烯基己内酰胺

合成工艺研究

目录

1研究背景

2

实验部分

3

实验结果与讨论

4

实验结论1.研究背景温敏性聚合物应用LCST特性医学生物学日用化学品

具有低临界溶解温度[LCST]的温度敏感性高聚物的研究成了热点。其中研究较多也最具代表性的是聚异丙基丙烯酰胺，当环境温度低于LCST时，其在溶液中的溶解性会随温度升高缓慢降低，但一旦温度升高到LCST附近很小的范围内，其溶解性会突然降低，出现热沉降，且这种变化是可逆的。实验的相关报道：文献一:张强、殷德宏等用VCL:AIBN:H2O=1:0.05:15(质量

比)，在75℃下反应5h的工艺条件下制备，需用乙醚萃取。文献二:陈思翀，冯文等用辐射聚合法合成了聚N-乙烯基己内酰胺。文献三:赵坤、刘茵等研究用不同的反应条件和不同的配比对产率的影响。PNVCL的合成方法PNVCL的合成方法主要有化学法和辐射法两种方法。辐射法用容量瓶配制一定比例的NVCL水溶液，充分振荡溶解，定容。用移液管移取10ml至20ml的具塞试管中，置于钴源下辐照。反应后产物在45℃~50℃的烘箱中放置7h左右，待充分沉淀后，撇去上层清液，用少量乙醚洗涤沉淀2-3次。沉淀置于真空烘箱中40℃下干燥至恒重，得到固体产物。本实验采用化学方法。2、实验药品：N-乙烯基己内酰胺、偶氮二异丁腈、正己烷、异丙醇、甲苯。

仪器：集热式磁力加热搅拌器实验操作流程图：溶剂单体引发剂聚合单体回收分离溶剂回收固体聚合物聚合反应的方程式为：链增长链终止自由基聚合机理链引发R溶剂：异丙醇正己烷1.溶剂选用异丙醇时，反应温度在80℃左右，反应时间在4-6h，所得溶液需用乙醚萃取，且产率低。2.溶剂选用正己烷时，反应温度在68℃左右，反应时间为3h左右，可直接得到白色固体，产率非常高。正己烷的优势：反应温度低、时间短、可直接得到产品、产率高。图1引发剂用量的影响图1随着引发剂用量的增大，产品的产率增加，当引发剂用量超过0.010g时，产率会降低。图2可知反应时间对产率的影响不大，当反应时间超过3h后产率增加幅度不大。图2反应时间的影响探索改变不同反应因素对产率的影响图3溶剂用量的影响图4反应温度的影响图3随着溶剂量增大，产率升高。由于溶剂量较少时，单体与引发剂不能均匀溶解分散在溶剂中，导致产率较低。图4反应温度低时反应速度慢需要长时间反应,当温度超过68℃时,产率反而下降。正交试验

为了确定其合成的最优条件，设计一组正交试验，考查温度、溶剂用量、时间、引发剂用量对反应的影响正交实验表实验正交结果表

适宜的合成工艺条件为：单体1.5g时，在68℃的温度下，溶剂用量7ml，反应时间3h，引发剂用量0.010g。

产品试图产品溶剂磁子温敏性的测定将产品放入加有蒸馏水的试管中，待产品溶解后放入温水中，观察溶液的变化。

常温加热后

聚N-乙烯基己内酰胺的红外光谱图

在PNVCL的红外谱图中，—C═C—在1626.17cm-1处由于伸缩振动跃迁产生的谱带消失，但仍保留—C═O的吸收峰，这一谱带会因其聚合度大小、分子内阻等因素略有偏移；在1481.9cm-1处是—C—N—键伸缩振动吸收峰;而在3000~3500cm-1之间产生的宽峰一般为聚合物中—N—H。通过与VCL以及PNVCL的标准红外谱图对比，确定合成了目的产物PNVCL。图1不同反应温度下透光率的变化

从图中可以看出，反应温度从66℃-70℃升高时，生成的均聚物的最低临界溶解温度LCST依次升高，且均在29℃-32℃之间。温敏性测试图2引发剂的用量对透光率的影响当改变引发剂用量时，其每组的低临界溶解温度均在31℃左右，说明引发剂的量的改变对温敏性结果影响不大。图3溶液浓度对透光率的影响浓度从大到小，曲线右移，也就是，在一定的浓度范围内，浓度越小，其LCST值越大。浓度为2mol/L时，其LCST为30℃，浓度为1mol/L和0.5mol/L时，LCST分别为33℃和34℃。分析原因是，产物浓度越大，加热越浑浊，透光率越小，即同样的温度下，浓度越大，透光率越小。结论

本实验用正己烷做溶剂,有反应时间短,产率高,可直接得到白色沉淀,不用萃取等优点。

在实验室的情况下确定了以偶氮二异丁腈为引发剂NVCL自由基溶液聚合的较佳反应条件:N-乙烯己内酰胺1.5g，引发剂0.010g，正己烷7ml，反应时间为3h，反应温度为68℃时所得产率最大，聚N-乙烯己内酰胺的LCST约为32℃。参考文献1郑二丽,赵卫利等.聚N-乙烯基己内酞胺合成及性能测试.河北科技大学学报,2009,30(4):350-354.2陈思翀，冯文，PashikinII，等.热敏性功能材料聚N-乙烯己内酰胺的辐射聚合[J].化学研究与应用,2001,13(2):200−202.3任彦荣,霍丹群,侯长军.温敏性聚合物聚N-异丙基丙烯酞胺及其应用.材料导报，,2004,18(11):54-60.

4李银银,马晓梅,纪全,夏延致.聚(N-乙烯己内酰胺)的合成研究.青岛大学学报,2011,26(1):71-75.5MeeussenF,NiesE,BerghmansH,etal.PhaseBehaviourofPoly(N-vinylcaprolactam)inWater[J].Polymer,2000,41(24):8597−8602.

6Thermosensitivepol