聚丙烯酸钠的制备方法总结

聚丙烯酸钠溶液配制方法及条件的探讨赵丽虹

溶剂水的影响(1)当溶剂水显酸性时,易使聚丙烯酸钠晶体在溶解过程中变性,形成口香糖状薄片,失去絮凝作用。(2)当溶剂水中杂质离子含量过多,电导率过高时,易使聚丙烯酸钠与这些杂质离子反应生成聚丙烯酸盐类沉淀,影响配制成的聚丙烯酸钠溶液浓度及絮凝能力,还可能堵塞聚丙烯酸钠溶液的输送泵以及泵的进、出口管,增加拆修泵次数。另外可能堵塞聚丙烯酸钠溶液加入管,造成操作人员巡检不及时而断加聚丙烯酸钠的情况。(3)溶剂水中一旦混入重金属盐溶液,如:BaCl2溶液,也会造成聚丙烯酸钠变性,生成沉淀,絮凝能力降低直至丧失。因此,在水质差的地区,应选用纯水或软化水作配制用溶剂水。

温度的影响

配制时水温过高极易使投入水中的聚丙烯酸钠固体颗粒立即融化变软形成外融内不融的聚丙烯酸钠固体团状物。要使这样的团状物彻底溶解需要很长时间,否则不仅会影响配制成的聚丙烯酸钠浓度,还会因聚丙烯酸钠溶液中混有这种团状物堵塞聚丙烯酸钠泵及进、出口管路、聚丙烯酸钠溶液加入管,造成断加聚丙烯酸钠溶液的情况。在配制聚丙烯酸钠溶液时应选择常温水中加入聚丙烯酸钠固体颗粒,然后在搅拌条件下升温到50℃左右。

溶液pH值的影响

通过生产实际摸索,配制成的聚丙烯酸钠溶液pH值为10左右时其絮凝能力最大,呈淡蓝色透明溶液。配成的聚丙烯酸钠溶液中性时易成为乳白色浊液,絮凝能力下降。综上所述,配制聚丙烯酸钠溶液较理想的方法和条件是:先在聚丙烯酸钠溶液配制槽中加入一定量的纯水或软化水,然后用30 %NaOH溶液调节溶剂水的pH值至10 左右,打开配制溶液用的压缩空气管阀门,在搅拌的情况下,于常温下缓慢、均匀地投入适量聚丙烯酸钠固体颗粒,确保配制后聚丙烯酸钠溶液浓度为0.05%。然后打开配制用的蒸汽管阀门,将溶液升温至50℃左右,关闭蒸汽管阀门,待聚丙烯酸钠固体颗粒完全溶解,溶液浓度均匀时(约半小时) ,关闭压缩空气管阀门。这样配制出的聚丙烯酸钠溶液流动性好,絮凝能力大。

正交实验优化低分子质量聚丙烯酸钠合成工艺

裴世红1，秦栋2，刘莹莹1，苑昕明1，蔡俊1

( 1. 沈阳化工学院，辽宁沈阳110142; 2. 中化二建集团有限公司，山西太原030021 摘要: 采用水溶液聚合法，以丙烯酸为单体，过硫酸铵－亚硫酸氢钠为氧化还原引发体系，亚硫酸氢钠为链转移剂制得分子质量为3 000 ～ 4 000 的聚丙烯酸钠采用粘度法测得产物的黏均分子质量，对丙烯酸单体和聚丙烯酸钠聚合物的FTIR 图谱进行了分析，通过正交实验研究了各因素对聚丙烯酸钠分子质量的影响趋势和程度结果表明: 影响最显著的因素为单体浓度，其次为反应温度，再次为引发剂用量，反应时间的影响最小确定了最佳合成工艺条件: 反应温度为45 ℃，反应时间为4 h; 丙烯酸单体质量分数为25%，引发剂过硫酸铵用量为单体质量的6%，链转移剂亚硫酸氢钠用量为单体质量的3% FTIR 谱图中不含碳碳双键，且有羧酸盐的特征峰出现，验证了聚合物的合成该工艺节省能源，且制备方法简单，易于工业化生产。

一般都是在比较高的温度下进行，尤其是在反应结束后要蒸馏回收大量的链转移剂( 如异丙醇、巯基乙醇等) 。

1. 2 实验方法

在装有搅拌器回流冷凝管温度计恒压滴液漏斗的四口烧瓶中，加入一定量的去离子水，再加入链转移剂亚硫酸氢钠( 该用量为引发剂质量的二分之一) ，搅拌溶解，加热升温至反应温度，开始滴加单体丙烯酸及引发剂过硫酸铵，滴加时间为2 h，滴加后保温 2 h，然后冷却降温，用质量分数为30%的氢氧化钠水溶液中和至pH 为7 ～8，得到无色的粘稠低分子质量聚丙烯酸钠溶液。

各反应因素对低分子质量聚丙烯酸钠分子质量影响的趋势和程度，其影响的主次顺序为: 单体浓度＞反应温度＞引发剂用量＞反应时间，得出了最佳合成工艺条件: 反应温度为45 ℃，单体丙烯酸质量分数为25%，引发剂用量为单体质量的6%，链转移剂用量为单体质量的3%，反应时间为4 h。

水溶性低分子量聚丙烯酸钠合成新方法

西北工业大学应用化学系( 710072) 高凤芹宁荣昌

1. 1 动态法合成工艺

在装有回流冷凝器、电动搅拌器、滴液漏斗和温度计的四口烧瓶中, 加入链转移剂(如异丙醇200%~ 400% ) 和一定量的去离子水, 在搅拌的情况下,加热升温至一定温度( 80 或90 ) , 滴加丙烯酸单体和引发剂的水溶液,严格控制滴加速度, 3 h 左右滴毕,再保温反应3 h,冷却至40 ~ 50 ,然后加入30% 的NaOH 溶液,调整pH 值至7 ~ 8,把装置改成蒸馏装置,加热蒸出链转移剂和水的混合物,得到淡黄色聚丙烯酸钠粘稠液体, 洗涤后置于50 !的真空干燥箱中, 干燥至恒重,粉碎包装。

这与聚合反应动力学原理相符, 在发生爆聚的反应过程中,反应放出的热不能及时释放,体系产生大量积热,反应液的温度急剧升高, 故发生爆聚; 而在发生平稳聚合的反应过程中, 一方

面连续滴加单体3 h 左右, 减缓了反应速率, 另一方面在高温下, 大量的链转移剂的冷凝回流带走了大量的反应热,反应液的温度得到有效控制, 故反应平稳进行。但是在这样的条件下合成低分子量聚丙烯酸钠, 链转移剂用量较大,如果滴定速度不均匀或过快,就会引起分子量分布变宽或爆聚, 影响产品质量。

低相对分子质量聚丙烯酸钠的制备和应用秦晓辉1, 张子强2

在带有回流冷凝管和两个滴液漏斗的三口烧瓶中,放入去离子水和过硫酸铵.待过硫酸铵溶解后,加入丙烯酸单体,异丙醇调聚剂.开动搅拌机并加热,使瓶内液体达到82~ 94 , 在此温度范围内把丙烯酸单体和溶在去离子水中的过硫酸铵水溶液, 分别由滴液漏斗渐渐滴瓶内.滴加丙烯酸和过硫酸铵要控制在一定时间范围内. 然后控制温度, 回流反应2. 5h, 即可制得聚丙烯酸(相对分子质量2000 左右).在已得到的聚丙烯酸水溶液中, 加入浓氢氧化钠溶液边搅拌边中和, 使溶液的pH 值达到8~ 12(具体值依应用需要而定)即停止, 得到聚丙烯酸钠.

3. 1 恒温反应温度的确定

在滴加丙烯酸和引发剂后,应在一定温度下使丙烯酸充分聚合,若此聚合温度太高, 会产生爆聚.尝试在较低温度下( 70 # 恒温) 反应,结果发现在此温度下丙烯酸并未充分反应. 配成钠盐后,将聚丙烯酰胺胶体在其中分散,发现聚丙烯酰胺产生气泡,并有溶解现象,说明在较低温度下恒温反应不可行. 通过查阅资料和多次实验发现, 在反应液充分回流温度下恒温较合适,此温度一般为82~ 94 .

3. 2 引发剂、调聚剂的确定

引发剂主要有过氧化物引发剂和氧化还原引发剂两大类.考虑到原料成本及水相聚合的特点,选用过硫酸铵作为引发剂.异丙醇、仲丁醇、四氯化碳、十二硫醇都可作为丙烯酸聚合的调聚剂.丙烯酸是在水溶中反应的,四氯化碳和十二硫醇都不能进入水相,起不到调聚作用.对羟基苯甲醚微溶于水,是常温保存丙烯酸单体阻聚剂.通过实验得知,温度升到85 # 时, 反应物粘度突然变大, 温度也急剧升高.对羟基苯甲醚属醚类物质,醚类物质在较高温度下易被氧化,当其被氧化后,就完全失去阻聚作用.而这时反应容器中已存有大量的丙烯酸单体和引发剂, 在这一较高温度下突然一起反应,放出大量热,反应激烈甚至爆聚,使反应物聚合度突然增大,粘度也就突然变大. 由于异丙醇经济、易回收利用,故采用异丙醇作调聚剂.

本文确定了聚丙烯酸钠的制备条件为( 1) 聚合反应时间为2. 5 h;( 2) 聚合反应温度范围为82~ 94 ;( 3) 用氢氧化钠中和聚丙烯酸的终点为pH= 8;( 4) 引发剂用量在4%时,聚丙烯酸钠的相对分子质量为2000~ 3000; 引发剂用量在5.5%时,聚丙烯酸钠的相对分子质量为1000~ 2000.异丙醇用量在5%时,聚丙烯酸钠的相对分子质量为1500~ 3000;( 5) 用料比例大致为过硫酸铵:水: 丙烯酸:异丙醇= 8%10%130%45.根据实验室试验及现场应用,聚丙烯酸钠的浓度为40%时, 分散效果最好(分散剂密度一般为1. 25) .本实验所合成的聚丙烯酸钠的相对分子质量在1500~ 4500之间(相对分子质量在5000 以下的聚丙烯酸钠是聚丙烯酰胺性能良好的分散剂) , 将聚丙烯酰胺在其中水解分散后测其相对分子质量, 其相对分子质量基本不变.