低分子量丙烯酸—衣康酸共聚物的合成与性能研究
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关键词：丙烯酸．衣康酸共聚物合成分散剂衣康酸丙烯酸螯合力分散力
Ａｂｓ仃ａｃｔ
Ａｂｓｔｒａｃｔ
ｗｉｍ
ｆｌｅｘｉｂｌｅ鼬ｒｕｃｔｕｒｅ，ｃｏｎｔｒｏｌｌａｂｌｅ ｍｏｌｅｃｕｌａｒ ｗｅｉｇｈｔ ａｎｄ
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ｈｉｇｈ
ｓｔｅｒｉｃ ｅｆｆｅｃｔ，
ａｓ ａ
ｍａｃｒｏｍｏｌｅｃｕｌａｒ ｄｉｓｐｅｒｓａｎｔ
ａ
应条件，此时聚合得到的共聚物的综合性能最好，分散力最大可以达到 ５９．３ｍｇ。ｇ～，螯合力最大可以达到３１２ｍｇ．ｇ～。 （３）采用相转移法合成Ｓ，Ｓ’一二（ｑ，伍’．甲基．伍”．乙酸）三硫代碳酸酯作为ＲＡＦＴ 链转移剂，分别合成了丙烯酸均聚物以及丙烯酸．衣康酸共聚物。并对聚合物的 分散力螯合力进行了测试，聚合物的综合性能优于普通自由基方法得到的聚合 物。其中，丙烯酸与衣康酸摩尔比１：４为单体最佳配比，此时聚合物的分散力达 到了７６．３ｍｇ．ｇ～，螯合力为４１２ｍｇ．茸１。
（３）Ｔｈｅ Ｓ，Ｓ’－（ａ，０ｃ’－ｍｅｔｈｙｌ—ＣＩ”一ａｃｅｔｉｃ ａｃｉｄ）ｔｒｉｔｈｉｏｃａｒｂｏｎａｔｅ ａｓ ｔｒａｎｓｆｅｒ
ａｇｅｎｔ ｗａｓ
ａ
ＲＡＦＴ ｃｈａｉｎ ＰＡＡ
ｓｙｎｔｈｅｓｉｚｅｄ
ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ
ｂｙ
ｐｈａｓｅ
ｔｒａｎｓｆｅｒ ｍｅｔｈｏｄ
ｃｈｅｌａｔｉｎｇ ｆｏｒｃｅ
８．７ｍｍ２／ｓ。在分散高岭土时，用普通自由基聚合方法得到的丙烯酸．衣康酸共聚 物在添加量为高岭土浆料的０．２５％时即达到饱和值，此时高岭土浆料的运动粘度 最低为２１．１ｍｍ２／ｓ，使用ＲＡＦＴ的方法聚合得到的共聚物在添加量为０．１５％即达
到最佳分散效果，运动粘度为１６．２ｍｍ２／ｓ。使用两种方法聚合得到的丙烯酸．衣康 酸共聚物用作碳酸钙、高岭土的分散剂，其分散效果均明显优于多聚磷酸钠。
ｉｔａｃｏｎｉｃ ａｃｉｄ ｗａｓ
ｐｏｌｙｍｅｒｉｚａｔｉｏｎ．Ｗｈｅｎ ｔｈｅ ｂｅｓｔ ｍｏｌａｒ ｒａｔｉｏ ｏｆ ａｃｒｙｌｉｃ ａｃｉｄ １：４，ｔｈｅ ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ ｆｏｒｃｅ ａｎｄ ｃｈｅｌａｔｉｎｇ ｆｏｒｃｅ ｏｆ ｐｏｌｙｍｅｒｓ
ｉｎ ｔｗｏ ｗａｙｓ Ｗａｓ ｕｓｅｄ
Ｂｙ Ｙａｎｚｈｅｎ
Ｗａｎ
Ｓｐｅｒｖｉｓｏｒ：Ｐｒｏｆ．Ｑｉｎｇｘｉａｎｇ Ｚｈａｏ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ
Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ
Ｍａｙ，２０１４
原创性声明
本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研 究所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人
聚合反应的双键转化率；用乌氏粘度计测聚合物溶液的流出时间，采用一点法 算出聚合物的特性粘度；用滴定的方法表征聚合物的分散力和螯合力；用凝胶 渗透色谱（ＧＰＣ）表征聚合物的分子量及其分布；用红外光谱分析聚合物的结构。 具体研究内容及结果如下： （１）采用普通的自由基溶液聚合反应时，对衣康酸单体进行半中和、丙烯
ｔｏ
ａｎｄ ｃｏｎｔａｉｎｉｎｇ ｔｗｏ
ｃｏｐｏｌｙｍｅｒｉｚｅ，ｕｓｅｄ ｒａｄｉｃａｌ
ｃｈａｉｎ
ｐｏｌｙｍｅｒｉｚａｔｉｏｎ
Ｄｏｌｙｍｅｒｉｚａｔｉｏｎ ａｃｉｄ．ｃｏ．ｉｔａｃｏｎｉｃ
ａｎｄ
ｒｅｖｅｒｓｉｂｌｅ
ｆｏｒ
ａｄｄｉｔｉｏｎ－ｆｒａｇｍｅｎｔａｔｉｏｎ ｔｈｅ
ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ ｏｆ
ｔｒａｎｓｆｅｒ（ＲＡＦＴ） Ｐｏｌｙ（ａｃｒｙｌｉｃ
酸单体中和处理，可以有效提高聚合反应的单体转化率，聚合物样品的综合性
能较其他方法处理单体的聚合物优异。 （２）在普通的自由基溶液聚合反应时，考察了反应时间、反应温度、引发
剂含量、单体配比对聚合反应的影响。在反应时间为３ｈ、反应温度为８０℃、引 发剂含量占单体总量（质量比）的６％、丙烯酸与衣康酸摩尔比为７：３为最佳反
ｎｅｗ ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ ｏｆ ｄｉｓｐｅｒｓａｎｔ ｉｓ ｗｉａｅｌｙ ｕｓｅｄ
ｃｅｒａｍｉｃ ｄｉｓｐｅｒｓａｎｔ，ａｙｅ ｄｉｓｐｅｒｓａｎｔ，ｓｃａｌｅ ｉｎｈｉｂｉｔｏｒ，ｂｕｉｌｄｅｒ ｂｅｃａｕｓｅ ｉｔｓ ｍｏｌｅｃｕｌａｒ ｗｅｉｇｈｔ
ａｎｄ
ｗａｔｅｒ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ ａｇｅｎｔ
ｔｏ
ｏｂｔａｉｎ
ａｎｄ
Ｐｏｌｙ（ＡＡ－ＣＯ－Ｌ¨．Ｔｈｅ
ｆｏｒｃｅ
ａｎｄ
ｏｆ
ｐｏｌｙｍｅｒｓ ｗｅｒｅ
ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚｅｄ，ｓｈｏｗｉｎｇ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｏｆ ｐｏｌｙｍｅｒｓ Ｗａｓ ｓｕｐｅｒｉｏｒ ｔｏ ｔｈａｔ ｏｆ
ｐｏｌｙｍｅｒｓ
ａｎｄ
ｂｙ ｇｅｎｅｒａｌ ｒａｄｉｃａｌ
摘要
（４）用两种方法合成的丙烯酸．衣康酸共聚物分别应用与制备碳酸钙和高岭 土浆料。用普通自由基聚合方法得到的丙烯酸．衣康酸共聚物在添加量为碳酸钙
浆料的０．３％（质量比）时效果最佳，即碳酸钙浆料的运动粘度最低为８．６ｍｍ２／ｓ， 使用ＲＡＦＴ方法聚合得到的共聚物在添加量为０．２％即可达到最佳分散效果
或集体已经发表或撰写过的科研成果。对本文研究做出重要贡献的个人和集体， 均已在文中以明确方式标明。本声明的法律责任由本人承担。
学位论文作者：秀翘楚
日期：
２０１４年５月
学位论文使用授权声明
本人在导师指导下完成的论文及相关的职务作品，知识产权归属郑州大学。 根据郑州大学有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留或向国家有关部 门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅；本人授权郑州 大学可以将本学位论文的全部或部分编入有关数据库进行检索，可以采用影印、
ｂｏｎｄ ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ
ｔｏ
ｅｆｆｉｕｘ ｔｉｍｅ
ｏｆ ｐｏｌｙｍｅｒ ｓｏｌｕｔｉｏｎ
ｔｏ
ｗａｓ
ｄｅｔｅｃｔｅｄ ｂｙ
ａｎ
ｕｂｂｅｌｏｈｄｅ
ｖｉｓｃｏｍｅｔｅｒ，ｗｈｉｃｈ Ｗａｓ ｕｓｅｄ
ｃｈｅｌａｔｉｎｇ ｆｏｒｃｅ ｍｏｌｅｃｕｌａｒ
ｄｅｄｕｃｅ
ｉｎｔｒｉｎｓｉｃ ｖｉｓｃｏｓｉｔｙ ｏｆ ｔｈｅ
（１）Ｗｈｅｎ ｔｈｅ ｏｒｄｉｎａｒｙ
ｐｏｌｙｍｅｒｉｚａｔｉｏｎ
ｗａｓ ｕｓｅｄ
ｔｏ
ｓｙｎｔｈｅｓｉｚｅ ｔｈｅ
ｐｏｌｙｍｅｒ，ｔｈｅ ｍｏｎｏｍｅｒ’Ｓ ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ Ｗａｓ ｉｍｐｒｏｖｅｄ ｂｙ ｎｅｕｔｒａｌｉｚｉｎｇ ａｃｒｙｌｉｃ ａｃｉｄ ａｎｄ
ｉｔａｃｏｎｉｃ ａｃｉｄ ｗｉｔｈ ＮａＯＨ ｏｆ ｔｈｅ ｅｑｕｉｍｏｌａｒ ａｍｏｕｎｔ ｏｂｔａｉｎｉｎｇ
ｅｆｆｉｃｉｅｎｔ
ｇｒｅｅｎ
ｍａｃｒｏｍｏｌｅｃｕｌａｒ ｄｉｓｐｅｒｓａｎｔ ｂｅｃｏｍｅ
ａｎ
ｉｍｐｏｒｔａｎｔ ｔａｓｋ．Ｉｎ ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ，
ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ
ｗｅ ｕｓｅｄ ｉｔａｃｏｎｉｃ ａｃｉｄ ｍｏｎｏｍｅｒ ｂｅｌｏｎｇｉｎｇ ｔｏ ｂｉｏｍａｓｓ ｃａｒｂｏｘｙｌ ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌ ｇｒｏｕｐｓ ａｎｄ ａｃｒｙｌｉｃ ｍｏｎｏｍｅｒ
ｐｏｌｙｍｅｒ．Ｔｈｅ
ｐｏｌｙｍｅｒ ｐｅｒｍｅａｔｉｏｎ
ａｎｄ
ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ ｆｏｒｃｅ ｗｅｒｅ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚｅｄ ｂｙ
ｔｉｔｒａｔｉｏｎ．Ｔｈｅ
ｂｙ ｇｅｌ
ｗｅｉｇｈｔ
ａｎｄ
ｉｔｓ
ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ
ｓｔｌｌＪｃｔｕｒｅｓ ｏｆ
ｗｅｒｅ
ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚｅｄ
ｃｈｒｏｍａｔｏｇｒａｐｈｙ（ＧＰＣ）．Ｔｈｅ
缩印或者其他复制手段保存论文和汇编本学位论文。本人离校后发表、使用学 位论文或与该学位论文直接相关的学术论文或成果时，第一署名单位仍然为郑 州大学。保密论文在解密后应遵守此规定。
学位论文作者：焉穗匙
日期：
２０１４年５月
摘要
摘要
大分子分散剂作为新一代分散剂，具有结构灵活、分子量可控、空间位阻 效应高，可以根据实际需要改变分子量和分子结构的特点，被广泛用作为陶瓷 分散剂、染料分散剂、阻垢剂、助洗剂、水处理剂以及炼钢用滑动水口润滑剂 的分散剂等。但是由于价格较高、单体来源局限、稳定性较差等缺点，限制了
它的应用，因此开发新型高效绿色环保的大分子分散剂成为目前的重要任务。 本文采用属于生物质资源、含有两个羧基官能团的衣康酸单体和丙烯酸单体进 行共聚，分别采用自由基溶液聚合以及可逆加成．断裂链转移聚合（ｍ虹Ｔ）的方 法合成可生物降解的丙烯酸．衣康酸共聚物，有效提高了大分子分散剂的螯合力 和分散力。本论文考察了单体处理方式、引发剂浓度、反应温度、反应时间以 及单体配比对聚合反应的影响，采用溴化法测定聚合物的剩余双键含量，得出
ｔｒａｎｓｆｏｒｍ
ｉｎｆｒａｒｅｄ ｆｏｕｎｄ．Ｔｈｅ ｄｅｔａｉｌｓ ｗｅｒｅ
ａｓ
ｔｈｅ ｐｏｌｙｍｅｒ ｗａｓ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚｅｄ ｂｙ ｆｏｕｒｉｅｒ
ａ
ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ（ＦＴＩＲ）．Ａｓ
ｆｏｌｌｏｗｓ． ｒａｄｉｃａｌ
ｒｅｓｕｌｔ，ｔｈｅ ｂｅｓｔ ｒｅａｃｔｉｏｎ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ ｗａｓ
ｔｉｍｅ ａｎｄ ｍｏｎｏｍｅｒ ｍｏｎｏｍｅｒ，ｉｎｉｔｉａｔｏｒ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ，ｒｅａｃｔｉｏｎ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ，ｒｅａｃｔｉｏｎ
ｒａｔｉｏ ｉｎ ｔｈｅ ｐｒｏｃｅｓｓ ｏｆ ｔｈｅ ｐｏｌｙｍｅｒｉｚａｔｉｏｎ．Ｔｈｅ ｃｏｎｔｅｎｔ ｏｆ ｒｅｓｉｄｕａｌ ｄｏｕｂｌｅ ｂｏｎｄｓ ｗｅｒｅ ｍｅａｓｕｒｅｄ、Ⅳｉｔｌｌ ｂｒｏｍｉｎａｔｅｄ ｍｅｔｈｏｄ ｔｏ ｃａｌｃｕｌａｔｅ ｄｏｕｂｌｅ ｐｏｌｙｍｅｒ．Ｔｈｅ
Ａ ｄｉｓｓｅｒｔａｔｉｏｎ ｓｕｂｍｉｔｔｅｄ
Ｚｈｅｎｇｚｈｏｕ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ
ｔｏ
ｆｏｒ ｔｈｅ ｄｅｇｒｅｅ ｏｆ
Ｍａｓｔｅｒ
Ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ ａｎｄ Ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ Ｌｏｗ
Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｗｅｉｇｈｔ ａｃｉｄ）
Ｐｏｌｙ（ａｃｒｙｌｉｃ
ａｃｉｄ・—ＣＯ－－ｉｔａｃｏｎｉｃ
ａｎｄ ｍｏｌｅｃｕｌａｒ ｓｔｍｃｔ山．ｅ
ｃａｎ ｂｅ
ｃｈａｎｇｅｄ ａｃｃｏｒｄｉｎｇ ｔｏ ｍｅ
ａｃｎｌａｌ ｎｅｅｄ．Ｈｏｗｅｖｅｒ，ｄｕｅ ｔｏ ｔｈｅ ｈｉｇｈｅｒ ｐｒｉｃｅ，ｌｉｍｉｔｅｄ ｍｏｎｏｍｅｒ ｓｏｕｒｃｅ，ｐｏｏｒ ｓｔａｂｉｌｉｔｙ
ａｎｄ ｏｔｈｅｒ ｓｈｏｒｔｃｏｍｉｎｇｓ ｔｈａｔ ｌｉｍｉｔ ｉｔｓ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ，ｔｈｅ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ ｎｅｗ ａｎｄ
ｍｏｎｏｍｅｒ
ａｎｄ ｔｈｅ
ｍｏｌａｒ ｒａｔｉｏ ｏｆ ｔｈｅ
ａｃｒｙｌｉｃ ａｃｉｄ
ｉｔａｃｏｎｉｃ ａｃｉｄ ｗwk.baidu.comｓ ７：３．Ｕｎｄｅｒ ｔｈｉｓ
ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ，ｐｏｌｙｍｅｒｓ ｈａｄ ｔｈｅ ｍｏｓｔ
ｏｕｔｓｔａｎｄｉｎｇ ｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ．Ｔｈｅ ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ ｆｏｒｃｅ ａｎｄ ｃｈｅｌａｔｉｎｇ ｆｏｒｃｅ ｏｆ ｐｏｌｙｍｅｒｓ ｃｏｕｌｄ ｂｅ ｕｐ ｔｏ ５９．３ｍｇ．ｇ—ａｎｄ ３ １２ｍｇ．ｇ－１，ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ．
ｆｏｒｃｅ
ｍｅｔｈｏｄｓ
ｂｉｏｄｅｇｒａｄａｂｌｅ ｃｈｅｌａｔｉｎｇ
ａｃｉｄ）（Ｐｏｌｙ（ＡＡ．ＣＯ．ＩＡ）），ｗｈｉｃｈ ｉｍｐｒｏｖｅｄ ｄｉｓｐｅｒｓａｎｔｓ，ａｎｄ
ａｎｄ
ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ ｆｏｒｃｅ ｏｆ ｍａｃｒｏｍｏｌｅｃｕｌａｒ
ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄ ｔｈｅ ｐｒｅｔｒｅａｔｍｅｎｔ ｏｆ
ｕｎｄｅｒ
ｉｃｅ—ｃｏｏｌｉｎｇ，ｗｈｉｃｈ ｍａｄｅ ｆｏｒ
ｐｏｌｙｍｅｒ ｗｉｔｈ ｇｏｏｄ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｉｎ
ｔｈｅ ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ ｔｒｅａｔｉｎｇ ｍｏｎｏｍｅｒｓ．
Ａｂｓｔｒａｃｔ
（２）Ｕｎｄｅｒ
ｗｅｒｅ
ｔｈｅ ｇｅｎｅｒａｌ ｓｏｌｕｔｉｏｎ ｒａｄｉｃａｌ ｐｏｌｙｍｅｒｉｚａｔｉｏｎ，ａ ｓｅｒｉｏｕｓ ｏｆ ｐｏｌｙｍｅｒｓ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｒｅａｃｔｉｏｎ ｔｉｍｅ，ｒｅａｃｔｉｏｎ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ，ｉｎｉｔｉａｔｏｒ ｃｏｇｅｎｔ ｔｈｅｓｅ ｐｏｌｙｍｅｒｓ，ｔｈｅ ｏｐｔｉｍｕｍ ｒｅａｃｔｉｏｎ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ
ｓｙｎｔｈｅｓｉｚｅｄ谢ｔ１１
ａｎｄ ｍｏｎｏｍｅｒ ｗａｓ
ａｓ
ｒａｔｉｏ．Ｃｏｍｐａｒｅｄ谢ｍ
ｆｏｌｌｏｗｓ．Ｔｈｅ ｒｅａｃｔｉｏｎ ｔｉｍｅ ｗａｓ ３ｈ，ｔｈｅ ｒｅａｃｔｉｏｎ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ＷＳ ８０℃，ｔｈｅ
ｉｎｉｔｉａｔｏｒ
ｃｏｎｔｅｎｔ（ｍａｓｓ ｒａｔｉｏ）ｗａｓ ６％ｏｆ ｔｈｅ ｔｏｔａｌ ａｎｄ
Ａｂｓ仃ａｃｔ
Ａｂｓｔｒａｃｔ
ｗｉｍ
ｆｌｅｘｉｂｌｅ鼬ｒｕｃｔｕｒｅ，ｃｏｎｔｒｏｌｌａｂｌｅ ｍｏｌｅｃｕｌａｒ ｗｅｉｇｈｔ ａｎｄ
ａｓ
ｈｉｇｈ
ｓｔｅｒｉｃ ｅｆｆｅｃｔ，
ａｓ ａ
ｍａｃｒｏｍｏｌｅｃｕｌａｒ ｄｉｓｐｅｒｓａｎｔ
ａ
应条件，此时聚合得到的共聚物的综合性能最好，分散力最大可以达到 ５９．３ｍｇ。ｇ～，螯合力最大可以达到３１２ｍｇ．ｇ～。 （３）采用相转移法合成Ｓ，Ｓ’一二（ｑ，伍’．甲基．伍”．乙酸）三硫代碳酸酯作为ＲＡＦＴ 链转移剂，分别合成了丙烯酸均聚物以及丙烯酸．衣康酸共聚物。并对聚合物的 分散力螯合力进行了测试，聚合物的综合性能优于普通自由基方法得到的聚合 物。其中，丙烯酸与衣康酸摩尔比１：４为单体最佳配比，此时聚合物的分散力达 到了７６．３ｍｇ．ｇ～，螯合力为４１２ｍｇ．茸１。
（３）Ｔｈｅ Ｓ，Ｓ’－（ａ，０ｃ’－ｍｅｔｈｙｌ—ＣＩ”一ａｃｅｔｉｃ ａｃｉｄ）ｔｒｉｔｈｉｏｃａｒｂｏｎａｔｅ ａｓ ｔｒａｎｓｆｅｒ
ａｇｅｎｔ ｗａｓ
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ＲＡＦＴ ｃｈａｉｎ ＰＡＡ
ｓｙｎｔｈｅｓｉｚｅｄ
ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ
ｂｙ
ｐｈａｓｅ
ｔｒａｎｓｆｅｒ ｍｅｔｈｏｄ
ｃｈｅｌａｔｉｎｇ ｆｏｒｃｅ
８．７ｍｍ２／ｓ。在分散高岭土时，用普通自由基聚合方法得到的丙烯酸．衣康酸共聚 物在添加量为高岭土浆料的０．２５％时即达到饱和值，此时高岭土浆料的运动粘度 最低为２１．１ｍｍ２／ｓ，使用ＲＡＦＴ的方法聚合得到的共聚物在添加量为０．１５％即达
到最佳分散效果，运动粘度为１６．２ｍｍ２／ｓ。使用两种方法聚合得到的丙烯酸．衣康 酸共聚物用作碳酸钙、高岭土的分散剂，其分散效果均明显优于多聚磷酸钠。
ｉｔａｃｏｎｉｃ ａｃｉｄ ｗａｓ
ｐｏｌｙｍｅｒｉｚａｔｉｏｎ．Ｗｈｅｎ ｔｈｅ ｂｅｓｔ ｍｏｌａｒ ｒａｔｉｏ ｏｆ ａｃｒｙｌｉｃ ａｃｉｄ １：４，ｔｈｅ ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ ｆｏｒｃｅ ａｎｄ ｃｈｅｌａｔｉｎｇ ｆｏｒｃｅ ｏｆ ｐｏｌｙｍｅｒｓ
ｉｎ ｔｗｏ ｗａｙｓ Ｗａｓ ｕｓｅｄ
Ｂｙ Ｙａｎｚｈｅｎ
Ｗａｎ
Ｓｐｅｒｖｉｓｏｒ：Ｐｒｏｆ．Ｑｉｎｇｘｉａｎｇ Ｚｈａｏ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ
Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ
Ｍａｙ，２０１４
原创性声明
本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研 究所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人
聚合反应的双键转化率；用乌氏粘度计测聚合物溶液的流出时间，采用一点法 算出聚合物的特性粘度；用滴定的方法表征聚合物的分散力和螯合力；用凝胶 渗透色谱（ＧＰＣ）表征聚合物的分子量及其分布；用红外光谱分析聚合物的结构。 具体研究内容及结果如下： （１）采用普通的自由基溶液聚合反应时，对衣康酸单体进行半中和、丙烯
ｔｏ
ａｎｄ ｃｏｎｔａｉｎｉｎｇ ｔｗｏ
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ａｄｄｉｔｉｏｎ－ｆｒａｇｍｅｎｔａｔｉｏｎ ｔｈｅ
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ｔｒａｎｓｆｅｒ（ＲＡＦＴ） Ｐｏｌｙ（ａｃｒｙｌｉｃ
酸单体中和处理，可以有效提高聚合反应的单体转化率，聚合物样品的综合性
能较其他方法处理单体的聚合物优异。 （２）在普通的自由基溶液聚合反应时，考察了反应时间、反应温度、引发
剂含量、单体配比对聚合反应的影响。在反应时间为３ｈ、反应温度为８０℃、引 发剂含量占单体总量（质量比）的６％、丙烯酸与衣康酸摩尔比为７：３为最佳反
ｎｅｗ ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ ｏｆ ｄｉｓｐｅｒｓａｎｔ ｉｓ ｗｉａｅｌｙ ｕｓｅｄ
ｃｅｒａｍｉｃ ｄｉｓｐｅｒｓａｎｔ，ａｙｅ ｄｉｓｐｅｒｓａｎｔ，ｓｃａｌｅ ｉｎｈｉｂｉｔｏｒ，ｂｕｉｌｄｅｒ ｂｅｃａｕｓｅ ｉｔｓ ｍｏｌｅｃｕｌａｒ ｗｅｉｇｈｔ
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ｐｏｌｙｍｅｒｓ
ａｎｄ
ｂｙ ｇｅｎｅｒａｌ ｒａｄｉｃａｌ
摘要
（４）用两种方法合成的丙烯酸．衣康酸共聚物分别应用与制备碳酸钙和高岭 土浆料。用普通自由基聚合方法得到的丙烯酸．衣康酸共聚物在添加量为碳酸钙
浆料的０．３％（质量比）时效果最佳，即碳酸钙浆料的运动粘度最低为８．６ｍｍ２／ｓ， 使用ＲＡＦＴ方法聚合得到的共聚物在添加量为０．２％即可达到最佳分散效果
或集体已经发表或撰写过的科研成果。对本文研究做出重要贡献的个人和集体， 均已在文中以明确方式标明。本声明的法律责任由本人承担。
学位论文作者：秀翘楚
日期：
２０１４年５月
学位论文使用授权声明
本人在导师指导下完成的论文及相关的职务作品，知识产权归属郑州大学。 根据郑州大学有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留或向国家有关部 门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅；本人授权郑州 大学可以将本学位论文的全部或部分编入有关数据库进行检索，可以采用影印、
ｂｏｎｄ ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ
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ｉｎｔｒｉｎｓｉｃ ｖｉｓｃｏｓｉｔｙ ｏｆ ｔｈｅ
（１）Ｗｈｅｎ ｔｈｅ ｏｒｄｉｎａｒｙ
ｐｏｌｙｍｅｒｉｚａｔｉｏｎ
ｗａｓ ｕｓｅｄ
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ｓｙｎｔｈｅｓｉｚｅ ｔｈｅ
ｐｏｌｙｍｅｒ，ｔｈｅ ｍｏｎｏｍｅｒ’Ｓ ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ Ｗａｓ ｉｍｐｒｏｖｅｄ ｂｙ ｎｅｕｔｒａｌｉｚｉｎｇ ａｃｒｙｌｉｃ ａｃｉｄ ａｎｄ
ｉｔａｃｏｎｉｃ ａｃｉｄ ｗｉｔｈ ＮａＯＨ ｏｆ ｔｈｅ ｅｑｕｉｍｏｌａｒ ａｍｏｕｎｔ ｏｂｔａｉｎｉｎｇ
ｅｆｆｉｃｉｅｎｔ
ｇｒｅｅｎ
ｍａｃｒｏｍｏｌｅｃｕｌａｒ ｄｉｓｐｅｒｓａｎｔ ｂｅｃｏｍｅ
ａｎ
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ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ
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ｐｏｌｙｍｅｒ．Ｔｈｅ
ｐｏｌｙｍｅｒ ｐｅｒｍｅａｔｉｏｎ
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ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ ｆｏｒｃｅ ｗｅｒｅ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚｅｄ ｂｙ
ｔｉｔｒａｔｉｏｎ．Ｔｈｅ
ｂｙ ｇｅｌ
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ｓｔｌｌＪｃｔｕｒｅｓ ｏｆ
ｗｅｒｅ
ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚｅｄ
ｃｈｒｏｍａｔｏｇｒａｐｈｙ（ＧＰＣ）．Ｔｈｅ
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学位论文作者：焉穗匙
日期：
２０１４年５月
摘要
摘要
大分子分散剂作为新一代分散剂，具有结构灵活、分子量可控、空间位阻 效应高，可以根据实际需要改变分子量和分子结构的特点，被广泛用作为陶瓷 分散剂、染料分散剂、阻垢剂、助洗剂、水处理剂以及炼钢用滑动水口润滑剂 的分散剂等。但是由于价格较高、单体来源局限、稳定性较差等缺点，限制了
它的应用，因此开发新型高效绿色环保的大分子分散剂成为目前的重要任务。 本文采用属于生物质资源、含有两个羧基官能团的衣康酸单体和丙烯酸单体进 行共聚，分别采用自由基溶液聚合以及可逆加成．断裂链转移聚合（ｍ虹Ｔ）的方 法合成可生物降解的丙烯酸．衣康酸共聚物，有效提高了大分子分散剂的螯合力 和分散力。本论文考察了单体处理方式、引发剂浓度、反应温度、反应时间以 及单体配比对聚合反应的影响，采用溴化法测定聚合物的剩余双键含量，得出
ｔｒａｎｓｆｏｒｍ
ｉｎｆｒａｒｅｄ ｆｏｕｎｄ．Ｔｈｅ ｄｅｔａｉｌｓ ｗｅｒｅ
ａｓ
ｔｈｅ ｐｏｌｙｍｅｒ ｗａｓ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚｅｄ ｂｙ ｆｏｕｒｉｅｒ
ａ
ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ（ＦＴＩＲ）．Ａｓ
ｆｏｌｌｏｗｓ． ｒａｄｉｃａｌ
ｒｅｓｕｌｔ，ｔｈｅ ｂｅｓｔ ｒｅａｃｔｉｏｎ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ ｗａｓ
ｔｉｍｅ ａｎｄ ｍｏｎｏｍｅｒ ｍｏｎｏｍｅｒ，ｉｎｉｔｉａｔｏｒ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ，ｒｅａｃｔｉｏｎ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ，ｒｅａｃｔｉｏｎ
ｒａｔｉｏ ｉｎ ｔｈｅ ｐｒｏｃｅｓｓ ｏｆ ｔｈｅ ｐｏｌｙｍｅｒｉｚａｔｉｏｎ．Ｔｈｅ ｃｏｎｔｅｎｔ ｏｆ ｒｅｓｉｄｕａｌ ｄｏｕｂｌｅ ｂｏｎｄｓ ｗｅｒｅ ｍｅａｓｕｒｅｄ、Ⅳｉｔｌｌ ｂｒｏｍｉｎａｔｅｄ ｍｅｔｈｏｄ ｔｏ ｃａｌｃｕｌａｔｅ ｄｏｕｂｌｅ ｐｏｌｙｍｅｒ．Ｔｈｅ
Ａ ｄｉｓｓｅｒｔａｔｉｏｎ ｓｕｂｍｉｔｔｅｄ
Ｚｈｅｎｇｚｈｏｕ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ
ｔｏ
ｆｏｒ ｔｈｅ ｄｅｇｒｅｅ ｏｆ
Ｍａｓｔｅｒ
Ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ ａｎｄ Ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ Ｌｏｗ
Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｗｅｉｇｈｔ ａｃｉｄ）
Ｐｏｌｙ（ａｃｒｙｌｉｃ
ａｃｉｄ・—ＣＯ－－ｉｔａｃｏｎｉｃ
ａｎｄ ｍｏｌｅｃｕｌａｒ ｓｔｍｃｔ山．ｅ
ｃａｎ ｂｅ
ｃｈａｎｇｅｄ ａｃｃｏｒｄｉｎｇ ｔｏ ｍｅ
ａｃｎｌａｌ ｎｅｅｄ．Ｈｏｗｅｖｅｒ，ｄｕｅ ｔｏ ｔｈｅ ｈｉｇｈｅｒ ｐｒｉｃｅ，ｌｉｍｉｔｅｄ ｍｏｎｏｍｅｒ ｓｏｕｒｃｅ，ｐｏｏｒ ｓｔａｂｉｌｉｔｙ
ａｎｄ ｏｔｈｅｒ ｓｈｏｒｔｃｏｍｉｎｇｓ ｔｈａｔ ｌｉｍｉｔ ｉｔｓ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ，ｔｈｅ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ ｎｅｗ ａｎｄ
ｍｏｎｏｍｅｒ
ａｎｄ ｔｈｅ
ｍｏｌａｒ ｒａｔｉｏ ｏｆ ｔｈｅ
ａｃｒｙｌｉｃ ａｃｉｄ
ｉｔａｃｏｎｉｃ ａｃｉｄ ｗwk.baidu.comｓ ７：３．Ｕｎｄｅｒ ｔｈｉｓ
ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ，ｐｏｌｙｍｅｒｓ ｈａｄ ｔｈｅ ｍｏｓｔ
ｏｕｔｓｔａｎｄｉｎｇ ｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ．Ｔｈｅ ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ ｆｏｒｃｅ ａｎｄ ｃｈｅｌａｔｉｎｇ ｆｏｒｃｅ ｏｆ ｐｏｌｙｍｅｒｓ ｃｏｕｌｄ ｂｅ ｕｐ ｔｏ ５９．３ｍｇ．ｇ—ａｎｄ ３ １２ｍｇ．ｇ－１，ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ．
ｆｏｒｃｅ
ｍｅｔｈｏｄｓ
ｂｉｏｄｅｇｒａｄａｂｌｅ ｃｈｅｌａｔｉｎｇ
ａｃｉｄ）（Ｐｏｌｙ（ＡＡ．ＣＯ．ＩＡ）），ｗｈｉｃｈ ｉｍｐｒｏｖｅｄ ｄｉｓｐｅｒｓａｎｔｓ，ａｎｄ
ａｎｄ
ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ ｆｏｒｃｅ ｏｆ ｍａｃｒｏｍｏｌｅｃｕｌａｒ
ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄ ｔｈｅ ｐｒｅｔｒｅａｔｍｅｎｔ ｏｆ
ｕｎｄｅｒ
ｉｃｅ—ｃｏｏｌｉｎｇ，ｗｈｉｃｈ ｍａｄｅ ｆｏｒ
ｐｏｌｙｍｅｒ ｗｉｔｈ ｇｏｏｄ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｉｎ
ｔｈｅ ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ ｔｒｅａｔｉｎｇ ｍｏｎｏｍｅｒｓ．
Ａｂｓｔｒａｃｔ
（２）Ｕｎｄｅｒ
ｗｅｒｅ
ｔｈｅ ｇｅｎｅｒａｌ ｓｏｌｕｔｉｏｎ ｒａｄｉｃａｌ ｐｏｌｙｍｅｒｉｚａｔｉｏｎ，ａ ｓｅｒｉｏｕｓ ｏｆ ｐｏｌｙｍｅｒｓ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｒｅａｃｔｉｏｎ ｔｉｍｅ，ｒｅａｃｔｉｏｎ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ，ｉｎｉｔｉａｔｏｒ ｃｏｇｅｎｔ ｔｈｅｓｅ ｐｏｌｙｍｅｒｓ，ｔｈｅ ｏｐｔｉｍｕｍ ｒｅａｃｔｉｏｎ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ
ｓｙｎｔｈｅｓｉｚｅｄ谢ｔ１１
ａｎｄ ｍｏｎｏｍｅｒ ｗａｓ
ａｓ
ｒａｔｉｏ．Ｃｏｍｐａｒｅｄ谢ｍ
ｆｏｌｌｏｗｓ．Ｔｈｅ ｒｅａｃｔｉｏｎ ｔｉｍｅ ｗａｓ ３ｈ，ｔｈｅ ｒｅａｃｔｉｏｎ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ＷＳ ８０℃，ｔｈｅ
ｉｎｉｔｉａｔｏｒ
ｃｏｎｔｅｎｔ（ｍａｓｓ ｒａｔｉｏ）ｗａｓ ６％ｏｆ ｔｈｅ ｔｏｔａｌ ａｎｄ