水稳定剂

水稳定剂—低分子量聚丙烯酸（钠盐）的合成与分析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：

2 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．

表1 引发剂对聚丙烯酸钠分子量的影响

注：反应条件：反应温度为70~C 丙烯酸单体浓度为30％，反应时间3h．

实验结果表明，以过硫酸铵一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

氧化氢一硫酸亚铁作引发剂，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．故选择过硫酸铵一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((NUn)2S208浓度为0．1％)，于

70~C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

2．3 过硫酸铵浓度的影响

在亚硫酸钠浓度为0．7％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0．1％左右，可合成较低分子量聚丙烯酸．

表3 过硫酸铵的浓度对聚丙烯酸钠分子量的影响2．4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

2．5反应温度的影响

分别在80~C、75~C、70~C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~C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~C左右较为适宜．

2．6 反应时间的影响

反应时间对聚丙烯酸分子量的影响见图1．实验结果表明，聚丙烯酸分子量随着反应时间增加而增大．

在反应初期，丙烯酸浓度高，反应速度快，聚丙烯酸分子量增大的趋势较大．反应时间增至2～2 5h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2～2．5h．__ 又称游离基聚合。为用自由基引发，使链增长（链

生长）自由基不断增长的聚合反应

玉国说 (18:56):

又称游离基聚合。为用自由基引发，使链增长（链

生长）自由基不断增长的聚合反应

玉国说 (18:56):

自由基聚合反应属于链式聚合反应，分为链引发、

链增长和链终止三个基元反应。

玉国说 (19:05):

丙烯酸作为单体，过硫酸钠作为引发剂，异丙醇作为链转移剂

属于链式聚合反应，分为链引发、

工业生产上多采用两段聚合工艺。第一阶段为预聚合，可在较低温度下进行，转化率控制在10%～30%,一般在自加速以前，这时体系粘度较低，散热容易，聚合可以在较大的釜内进行。第二阶段继续进行聚合，在薄层或板状反应器中进行，或者采用分段聚合，逐步升温，提高转化率。

链增长和链终止三个基元反应。

聚丙烯酸

（PAA）

物化性质：无色或淡黄色液体。能与金属离子、钙、镁等形成稳定的化合物，对水中碳酸钙和氧化钙有优良的分解作用。用于水处理的本品分子量一般在2000-5000，可与水互溶、溶于乙醇、异丙醇等。呈弱酸性，Pka为4.75。在300℃以下易分解。

应用范围：

本品除具有阻垢性能外。还能对泥土、腐蚀产物等无定性物具有分散作用，是一种分散剂。单独用量在2-15mg/1。

本品常与缓蚀剂复配复合水稳剂使用。且具有增效作用。

水质稳定剂——低分子量聚丙烯酸 (钠)的合成

一、实验目的

1. 掌握低分子量聚丙烯酸（钠盐）的合成方法。

2. 用端基滴定法测定聚丙烯酸的分子量。

二、实验原理

聚丙烯酸是水质稳定剂的主要原料之一。高分子量的聚丙烯酸 (相对分子质量在几万或几十万以上) 多用于皮革工业、造纸工业等方面。作为阻垢用的聚丙烯酸，分子量都在一万以下，聚丙烯酸分子量的大小对阻垢效果有极大影响，从各项试验表明，低分子量的聚丙烯酸阻垢作用显著，而高分子量的聚丙烯酸丧失阻垢作用。

丙烯酸单体极易聚合，可以通过本体、溶液、乳液和悬浮等聚合方法得到聚丙烯酸，它符合一般的自由基聚合反应规律。

本实验用控制引发剂用量和应用调聚剂异丙醇，合成低分子量的聚丙烯酸，并用端基滴定法测定其分子量。

三、实验仪器和试剂

四口瓶，回流冷凝管，电动搅拌器，恒温水浴，温度计，滴液漏斗，pH计

丙烯酸，过硫酸铵，异丙醇，氢氧化钠标准溶液

四、实验步骤

Ⅰ.低分子量聚丙烯酸的合成

1. 在装有搅拌器、回流冷凝管、滴液漏斗和温度计的250mL四颈瓶中，加入 100mL蒸馏水和1 g 过硫酸铵。待过硫酸铵溶解后，加入5g丙烯酸单体和8 g异丙醇。开动搅拌器，加热使反应瓶内温度达到 65~70℃。

2. 将40g丙烯酸单体和2 g过硫酸铵在40 mL水中溶解，由滴液漏斗渐渐滴入瓶内，由于聚合过程中放热，瓶内温度有所升高，反应液逐渐回流。滴完丙烯酸和过硫酸铵溶液约0.5 h。

3. 在94℃继续回流1h，反应即可完成。聚丙烯酸相对分子质量约在500~4000之间。

4. 如要得到聚丙烯酸钠盐，在已制成的聚丙烯酸水溶液中，加入浓氢氧化钠溶液 (浓度为30%) 边搅拌边进行中和，使溶液的 pH值达到 10~12范围内即停止，即制得聚丙烯酸钠盐。

Ⅱ.端基法测定聚丙烯酸的分子量