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聚丙烯酰胺是一种用途广泛的有机高分子聚合物,其分子量及溶解性是决定其性能的重要指标。在氧化-还原引发体系中,以丙烯酰胺(AM)和丙烯酸(AA)为单体共聚合成了阴离子型聚丙烯酰胺(APAM)聚合物,考察了反应温度、酸碱度、引发剂、单体浓度等因素对APAM分子量的影响,并采用FTIR光谱分析了聚合产物的基团组成。结果表明:反应温度在20-30℃时产物分子量较高,溶解性较好;pH值较低时容易爆聚,分子量随pH值增高而降低,溶解性增强;引发体系中过硫酸钾的含量为25mg/L时,产物分子量可达6.21×106;单体比nAM / nAA =6:1,单体总浓度为35%左右时,产物分子量及溶解性均较好;傅立叶红外光谱显示出聚合产物中酰胺基团和羧酸官能团的存在,证明共聚产物具有丙烯酰胺链节。
聚丙烯酰胺(PAM)是一类有机高分子聚合物,具有絮凝性、增粘性、表面活性等多种性能,可用作增稠剂、降失水剂、絮凝剂、分散剂、降阻剂等,广泛应用于石油、医药、建筑、化工、陶瓷、纺织、采矿等行业。PAM可分为阴离子型、阳离子型和非离子型三种,其中阴离子聚丙烯酰胺(APAM)的高分子链上具有活性酰胺基团和带有负电荷的阴离子羧基官能团,可以和其它物质发生物理、化学反应,实际应用中具有成本低、用量少、效果好的特点。阴离子聚丙烯酰胺的合成方法主要有均聚法和共聚法,工业化生产的工艺以均聚法为主,包括均聚共水解和均聚后水解。该方法存在着工艺复杂,水解度不易控制,产物的分子量范围较为宽泛,未聚合的单体多,副产物的量也较大,且腐蚀设备、污染环境等问题。若采用共聚法,则省去了水解的工序,生产周期得到了缩短且无环境污染问题的存在,应是当前阴离子聚丙烯酰胺研究的重点之一。
APAM的制备方法:在三口烧瓶中依次加入丙烯酰胺水溶液、丙烯酸和蒸馏水,并通入氮气、搅拌均匀。以盐酸、氢氧化钠溶液(1%wt)调节pH值,在一定温度下逐步加入过硫酸钾和亚硫酸氢钠水溶液,约30min加完并开始计时,反应至一定时间结束。
丙烯酸与聚丙烯酰胺单体合成聚丙烯酰胺的反应为自由基聚合反应,聚合速度、共聚物的组成、产物分子量及其分子量分布等是衡量该反应的重要指标,影响这些指标的因素主要有反应的温度、反应液的酸碱度、引发体系、单体的比率及浓度等。反应温度对APAM分子量的影响根据聚合理论,温度是影响自由基聚合反应的主要因素,温度的升高可提高单体的活性,加快反应单体聚合反应的速度,但却会降低产物的平均聚合度,致使聚合产物的相对分子量较低。
一般说来,引发剂用量越少,产生的自由基数量相对较少,有利于链的增长,所得聚合产物的分子量就越高。但引发剂用量过少时,产生的自由基太少,用来引发单体聚合的活性点少,单体不能充分引发聚合,导致引发反应难以正常进行;或是反应速度太慢,影响反应的效率;或在一定的时间内得不到高分子量的产物。另外,聚合物的相对分子质量分布也会不均匀,有聚合物聚合得不完全且有不溶解的现象。若引发剂用量太多时,则在极短的时间内产生大量的自由基,自由基相互碰撞而发生终止反应的几率和终止反应的速率将大大增大,可用于分子链增长的单体量相对较少,使所得到的聚合物分子链较短,同样也得不到高分子量的聚合产物。同时由于反应速度过快,体系内瞬间产生大量的热量使得温度骤然上升,其结果也是导致产物分子量的降低。由此可见引发剂的用量对聚合产物分子量的大小具有重要的影响.
在氧化-还原引发体系下,以丙烯酰胺(AM)和丙烯酸(AA)为单体共聚合成了阴离子型聚丙烯酰胺(APAM)聚合物。当反应温度在20-30℃范围内时,聚合产物的分子量较高,溶解性较好;反应体系的pH值较低时容易爆聚,APAM分子量随pH值增高而降低,溶解性增强;引发体系中过硫酸钾的含量为25mg/L时,产物分子量可达6.21×106;单体比nAM / nAA =6:1,单体总浓度为35%左右时,产物分子量及溶解性均较好。
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