聚丙烯酸钠的合成研究

2004年12月广西师范学院学报(自然科学版)Dec.2004第21卷第4期Journal of Guang Teachers Education University( Natural Science Edition)Vol 21 No 4文章编号:1002-8743(2004)4-0004-03聚丙烯酸钠的合成研究许东颖,胡爱珍,陈甲华,廖正福(广西师范学院化学系,广西南宁530001)摘要:以水为溶剂,过硫酸铵-亚硫酸钠(APS-SHS)为引发体系合成了系列聚丙烯酸钠( PAANa),探讨了聚丙烯酸钠分子量的影响因素结果表明:通过控制单体浓度反应温度、反应时间等因素,可以得到相对低分子量的聚丙烯酸钠关键词:聚丙烯酸钠;合成;分子量中图分类号:063文献标识码:A聚丙烯酸钠( PAANa)是一种新型功能高分子材料,是近年来国内外开发的丙烯酸类精细化工重要产品之一,其应用领域覆盖日用化学工业农业、石油工业、工业循环水系统、矿业、涂料、造纸、纺织、建筑和医药卫生等行业低分子量 PAANa作为造纸工业的有机分散剂,能提高颜料的细度、增强分散体系的稳定性还能提高涂布纸的柔软性强度、表面光泽、白度保水性等,且具有可溶于水、不易水解、不易燃、无毒、无腐蚀性特点近年来国内学者已发表了不少有关低分子量聚丙烯酸钠合成的文章4,但大多是在比较高的温度下进行合成并且要蒸馏回收大量链转移剂操作费时能耗大本文研究溶液法合成聚丙烯酸钠,旨在为制备低分子量聚丙烯酸钠提供参考方法和依据1实验部分1.1合成方法在三口烧瓶中加入定量的蒸馏水,开动搅拌,于一定温度下,滴加适量的丙烯酸及引发剂水溶液保温反应至一定时间,用一定浓度的氢氧化钠水溶液中和至中性,停止反应,产物为浅黄色透明粘稠液1.2分子量的测定按参考文献[5]进行聚丙烯酸钠分子量的测定计算公式如下式中[n]为特性粘数,[m]为比浓粘度,n为相对粘度,C为溶液浓度gmL,M为聚丙烯酸钠的分子量,对于本试验所采用的温度-溶剂体系,K,a分别为0.176mL/g、0.62结果与讨论2.1引发剂种类的选择在丙烯酸钠的聚合过程中添加异丙醇、十二烷基硫醇等链转移剂,可使生成的聚合物分子量降低但反应温度较高,且要蒸馏回收链转移剂本文在温度较低的反应条件下,考察了常见几种不同引发剂对聚丙烯酸钠分子量的影响,实验结果见表1中国煤化工CNMHG收稿日期:2004-09作者简介:许东颖(1972-),女,海南省人,讲师,主要从事分离工程及相关学科的研究和教学工作第4期许东颖,胡爱珍陈甲华,等:聚丙烯酸钠的合成研究表1引发剂对聚丙烯酸钠分子量的影响引发剂添加量w%分子量备注过硫酸钾0.01浅黄色粘稠液亚硫酸钠-过硫酸铵0.03-0.0011614浅黄色粘稠液过氧化氢一硫酸亚铁3~0.11342棕黄色粘稠液注反应条件:反应温度为70℃丙烯酸单体浓度为30%,反应时间3h实验结果表明,以过硫酸铵-亚硫酸钠作为引发体系效果最佳,所得聚丙烯酸钠分子量较低以过氧化氢-硫酸亚铁作引发剂,反应体系变棕黄色;以过硫酸钾作为引发剂,得到聚丙烯酸钠的分子量较大故选择过硫酸铵-亚硫酸钠作为合成聚丙烯酸钠的引发剂2.2亚硫酸钠浓度的影响将不同浓度的亚硫酸钠溶液滴加到质量浓度为30%的丙烯酸溶液中(NH4)2S2O2浓度为01%),于70℃下反应时间3h.实验结果表明,随着亚硫酸钠浓度的增加,聚丙烯酸钠分子量增大.亚硫酸钠浓度为0.7%时,其分子量最低表2亚硫酸钠用量对聚丙烯酸钠分子量的影响亚硫酸钠(%)分子量1782624312.3过硫酸铵浓度的影响在亚硫酸钠浓度为07%的反应体系中,改变过硫酸铵的浓度,结果表明,随着过硫酸铵浓度的增加,所得聚丙烯酸的分子量增大但过硫酸铵的浓度为0.02%时,聚丙烯酸的分子量比较高在本实验条件中,过硫酸铵的浓度控制在01%左右,可合成较低分子量聚丙烯酸表3过硫酸的浓度对聚丙烯酸钠分子量的影响过硫酸铵(%)0.020.1分子量1513195529802.4丙烯酸浓度的影响以不同丙烯酸的浓度进行了实验对比,结果发现随着单体丙烯酸浓度的减少聚丙烯酸分子量明显减小,丙烯酸浓度低于25%时,聚合速度慢,反应不完全,残留丙烯酸溶液较多,难以除掉,因此,将丙烯酸浓度控制在25%~30%之间比较合适表4丙烯酸浓度对聚丙烯酸钠分子量的影响丙烯酸(%)分子量288119552.5反应温度的影响分别在80℃、75℃、70℃和65℃下进行丙烯酸聚合反应,实验发现随着反应温度的升高,所得聚丙烯酸分子量降低当反应温度大于75℃时,由于丙烯酸在反应过程中回流过快,致使其损耗较多,故反应温度控制在70~75℃左右较为适宜2.6反应时间的影响M凵中国煤化工反应时间对聚丙烯酸分子量的影响见图1实验结果表明CNMHG间增加而增大在反应初期丙烯酸浓度高反应速度快聚丙烯酸分子量增天的趋势较大反应时间增至2-25h时,聚丙烯酸分子量变化不大再继续增加反应时间,聚丙烯酸分子量迅速增加,故反应时间应控制在2-25h广西师范学院学报(自然科学版)第21卷3结论采用溶液聚合法制备了低分子量聚丙烯酸钠以过硫酸铵-亚硫酸钠为引发剂,丙烯酸浓度为30%,在70℃回流2h比较理想所得聚丙烯酸分子量为1076低分子量聚丙烯酸钠水溶性好,无毒、无腐蚀,其实验操作简单,合成过程无污染,在造纸及涂料工业方面作为分散剂,具有良好的分散效果,是一种具有广阔发展前景的产品图1反应时间对聚丙烯酸钠分子量的影响参考文献:[1]周斌低分子质量聚丙烯酸钠合成新工艺[造纸化学品,200、(1):19-21[2]许观潘低分子质量聚丙烯酸及其钠盐的合成[J].应用化学,199,(5):77-79[3]刘伟低分子质量聚丙烯酸钠的合成研究[门]精细石油化工,199,(5):43-44[4]路建美,朱秀林低分子质量聚丙烯酸钠的研制及应用[J化学世界,194,(9):471-474[5]何静,吴玉英,刘六军等低分子量聚丙烯酸钠的合成及分散性能研究北京林业大学学报,2002,24(5-6):216-Study on Preparation of Polyacrylic Acid SodiumXU Dong-ying, HU Ai-zhen CheN Jjia-hua LIAO Zheng-fuChemistry Department, Guangdi Teachers Education University, Nanning 530001, China)Abstract: Polyacrylic acid sodium(PAANa)was prepared by using ammonium persulfate-sodium sulfite(APSSHS)as redox initiator in water. The results shows that the molecular weight of polyacrylic acid sodium is affectedseriously by the monomer concentration, reaction temperature, and reaction time, and polyacrylic acid sodium withrelative low molecular weight can be gained by controlling these reaction conditionsKey words: polyacrylic acid sodium; preparation; molecular weight[责任编辑:黄天放中国煤化工CNMHG