丙烯酰胺共聚物乳液增稠剂的合成及性能研究_王飞

Synthesis of acrylam ide copolym er thickener by emulsion polym erization and its perform ance
W ANG F e, i YUAN L i- x in, ZHANG R uo- x in ( Guangzhou T inc iH igh- T ech M ater ia l Co . , L td . , Guangzhou 510760 , China)
1 4 聚合物水溶液的配制和黏度测量
在 500 mL 烧杯中加入一定量的去离子水, 在搅 拌状态下一次性滴加一定量的聚 合物乳液 , 搅拌约 10 m in ~ 15 m in, 使其充分溶解。若测试电解质对水 溶液黏度的影响 , 则电解质在聚合物的水溶液配制完 成后加入; 若测试不同 p H 值条件下聚合物水溶液黏 度 , 则先将去离子水调节到相应的 p H 值后再进行聚 合物水溶液的配制。除流变仪测量数据外 , 所有黏度 值均由 B rook field RVT 旋转黏度计在 5 r/m in 测得。
1 5 聚合物乳液反相时间的测试
在 500 m L烧杯中加入 300 m L去离子水, 将搅拌 桨的转速调节为 500 r /m in , 然后将 3 g 乳液一次性加 入 , 记录开始加入乳液到旋涡消失所用的时间 , 将此 时间标记为聚合物乳液的反相时间。
1 2 丙烯酰胺共聚物乳液增稠剂的制备
水相的配制 : 向装有 235 g 去离子水的 2 L 烧杯 中加 211 g AM 和 410 g AM PS , n ( AM ) n ( AM PS) = 3 2 , 搅拌溶解, 用质量分数 32 % 的 NaOH 水溶液将 体系 中 和 为 中 性 , 使 其 中 的 AM PS 完 全 转 化 为 SAM PS , 最 后 加 入 0 534 g MBA ( 单 体 总 质 量 的 0 08 % ) , 2 0 g 异 丙醇 ( 单 体总 质量 的 0 3 % ) 和 0 2 g 过硫酸铵 ( 单体总质量的 0 03 % )。其中单体 总质量以 AM 和 SAMPS 质量的总和计。 油相的配制 : 在 2 L 烧杯中加入 369 g ISOPAR M 和 43 g Span80 , 搅拌溶解。 水相和油相配制完成后, 将水相加入到油相, 通 过强烈搅拌配制成稳定的单体乳液, 然后将其转移到 配有搅拌桨、温度计和氮气管的 2 L 四口烧瓶中, 开 启搅拌 , 通氮气 30 m in 后, 以一定的速度滴加质量 分数为 2 % 的亚硫酸氢钠水溶液 20 g (单体总质量的 0 06 % ) , 控制滴 加 速度 , 使 反应 温 度逐 步 升高 到 45 , 然后控温在 ( 45 1) 下反应。最后加入过 量的引发剂进行残留单体的消除反应。聚合完成后将 体系温度降低到室温, 加入 48 g 反相剂 AEO7, 搅拌 均匀, 以加快乳液在水中的反相时间。
( 020) 82251159。
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第 3期
王
飞等 : 丙烯酰胺共聚物乳液增稠剂的合成及性能研究
研究与开发
子。实验以丙烯酰胺和 2 - 丙烯酰胺基 - 2- 甲基丙 磺酸钠 ( SAM PS) 作为共聚单体
[ 4, 5 ]
, 采 用反相乳液聚
1 3 聚合物乳液中聚合物含量的测试
500 mL 烧杯 中加入 300 m L 丙酮, 用 一次性 滴 管 , 称取 10 g 左右丙烯酰胺共聚物乳液或聚合物 A, 呈线状加入烧杯中, 静置 30 m in , 用玻璃棒将析出的 固体颗粒碾碎, 继续静置 2 h 后 , 抽滤, 用干净的丙 酮清洗数次 , 将得到的固体粉末在 105 烘箱中干燥 2h , 最后称重、计算该乳液的聚合物含量。
5
s . V iscosity retent ion of aqueous
solution o f the th ickener of 1 2 % concentrat io n w ith add ition of 0 1 % ( w ) of M gC l2 and N aC l achieves 32 76 % and 24 66 % respective ly . Residual AM content in the product< 2 mg /kg . Ti m e needed for in verse po lym erization< 15 s . K ey w ord s : add itives of cosm et ic ; acry lam id e copo lym er ; 近年来 , 水溶性高分子在很多领域得到了广泛的 应用, 如石油开采、水处理、油漆和化妆品等。在化 妆品领域中 , 水溶性高分子可作为成膜剂、定形剂、 悬浮剂、分散 剂和增稠剂使用 。早期作为 增稠剂 使用的水溶性高分子主要为天然水溶性高分子或半合 成水溶性高分子, 如瓜尔胶、纤维素及其改性物等。 一般而言, 这类物质的产量 和质量受气候的 影响较 大 , 且易滋养细菌, 而合成水溶性高分子增稠剂具有 质量稳定性好和增稠效率高的优点, 并且可以通过分
合法合成微交联型丙烯酰胺 /2 - 丙烯酰胺基 - 2 - 甲 基丙磺酸钠共聚物乳液 , 研究该聚合物乳液的溶解性 能、 增稠效率和耐电解质性能, 并与进口商用聚合物 A ( 交联型聚丙烯酰胺乳液 ) 进行各项性能的对比。
1 实验部分
1 1 主要试剂和仪器
丙烯酰胺 ( AM ), 工业 级, 山东 淄博张店 东方 化学股份有限公司; 2- 丙烯酰胺基 - 2- 甲基丙磺酸 ( AM PS), 特优 级, 山 东联盟 化工 ; ISOPAR M ( 溶 剂油 ), 工业级, 埃克森美孚公司; 过硫酸铵, 分析 纯 , 广州化学试剂厂 ; 亚硫酸氢钠, 分析纯, 广州化 学试剂厂; Span80 , 工业级, 有利凯玛公司 ; 烷基聚 氧乙烯 ( 7) 醚 ( AEO7 ) , 工业级 , 广州市盛强化工 有限公司。 JB90- D 型强力电动搅拌机, 上海标本模 型厂; DHL - A 型电脑恒流泵 , 上海精科实业有限公 司 ; JB- 2 型恒温磁力搅拌器, 上海雷磁新泾仪器有 限公司 ; FJ- 200 高 速分散 均质 机, 上海 标本模 型 厂 ; B rook field RVT 旋转黏度计和 B rook field R / S p lu s 流变仪 , 美国博力飞公司。
Abstract : S lig htly crosslinked acry la m id e copo lym er w as synthesized by inverse em ulsio n po lym erizat io n w ith acry lam id e ( AM ) and sod ium 2 - acry la m ino - 2 - m ethy lpropane sulfonate ( SAM PS ) as m onom ers and N, N - m ethy lene - b i- acry lam ide ( M BA ) as crosslink ing agen.t U nder the condit io ns as : n ( AM ) n ( SAM PS) = 3 2; dosages ( a ll expressed as m ass fract ion o f tota l m onom ers) of M BA = 0 08 %; amm on ium persulfate = 0 03 % ; isopropano l= 0 3 % ; sodiu m bisulfate = 0 06 % ; the synthesized product show ed ex cellent thickening and resistance to electro ly tes perfor m ance . V iscosity o f aqueous solution of the th ickner at 1 % concentrat io n achieves can be higher th an 1 0 10 mPa
Байду номын сангаас
2 结果与讨论
2 1 丙烯酰胺共聚物乳液的增稠性能
为有效说明合成的丙烯酰胺共聚物乳液的增稠性 能 , 实验测定了不同浓度聚合物的水溶液黏度 , 并与 类似的进口产品聚合物 A 在相同条件下的增稠性能 进行了比较 , 结果如图 1所示。
图 1 聚合物质量分数对聚合物水溶液黏度的影响
F ig 1 Effect of poly m er content on v iscosity of aqueous so lution of po lyme r
摘要 : 以丙烯酰胺 ( AM ) 和 2- 丙烯酰胺 基 - 2- 甲 基丙磺 酸钠 ( SAM PS) 为聚合 单体 , N, N - 亚甲基 双丙 烯酰胺 ( M BA ) 为交联剂 , 采用反相乳液聚合法 , 合成了微交联型丙烯酰胺共聚物乳液。 当 n ( AM ) n ( SAM PS) = 3 2, M BA 为单体总质量的 0 08% , 过硫酸铵为单体总质量的 0 03% , 异丙醇为单体总质量的 0 3% , 亚硫酸氢钠为单体总质量 的 0 06% 时 , 合成产物具有优良的增稠性能和耐电解质性能。测试结果表明 , 质量分 数 1% 的聚 合物水溶液 黏度大于 1 0 105 mPa s , 质量分 数 1 2% 的 聚 合物 水 溶液 在 质量 分 数 0 1% 氯化 镁 和氯 化 钠 存在 时 的黏 度 保 持率 分 别为 32 76% 和 24 66% 。另外该聚合物乳液的残留丙烯酰胺 ﹤ 2 mg /kg , 反相时间﹤ 15 s 。 关键词 : 化妆品添加剂 ; 丙烯酰胺共聚物 ; 增稠剂 ; 反相乳 液聚合 中图分类号 : TQ 658 文献标识码 : A 文 章编号 : 1001- 1803( 2008) 03- 0156- 04
收稿日期 : 2007- 08- 11 ; 修回日期 : 2007- 12- 30 作者简介 : 王 飞 ( 1977- ) , 男 (汉 ) , 浙江人 , 工学硕士 , 电话 :
[ 1]
thickener ;
inverse emu lsio n po lym erization
子设计调节聚合物的各项性能。传统的合成高分子增 稠剂主要为粉末状的微交联型丙烯酸聚合物
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研究与开发
日
用
化
学
工
业
第 38 卷
从图 1 可以看出, 丙烯酰胺共聚物乳液和进口聚 合物 A 都具有高效的增稠性能 , 当聚 合物质量分数 达到 1 % 时, 水溶液的黏度已达到 100 P a s , 呈现 黏稠的膏体状态 , 完全失去流动性。在聚合物低质量 分数 ( < 0 7 % ) 下, 丙烯酰胺共聚物乳液的增稠性 能略低 于进 口 商用 聚合 物 A, 而 当 w ( 聚合 物 ) > 0 7 % 时 , 丙烯酰胺共聚物乳液的增稠性能要明显优 于进口商用聚合物 A。
[ 2, 3]
, 需
经润湿和中和后才能起增稠作用, 操作过程相对较复 杂 , 而反相乳液型增稠剂可以有效克服上述缺点。 反相乳液聚合是先将单体水溶液和溶剂油在油包 水型乳化剂的作用下混合、均质成油包水型乳液, 再 在引发剂的作用下引发聚合。与传统的合成水溶性高 分子的聚合方法相比 , 反相 乳液聚合可合成 固含量 高、分子质量高和溶解速度 快的乳液型水溶 性高分
第 38 卷第 3 期 2008 年 6 月
日用化学工业
Ch in a Surfactant D etergent& Cosm etics
V o.l 38 N o . 3 June 2008
丙烯酰胺共聚物乳液增稠剂的合成及性能研究
王 飞 , 袁立新 , 张若昕
广州 510760) ( 广州市 天赐高新材料科技有限公司 , 广东