UV光引发的丙烯酰胺反相乳液聚合

聚丙烯酰胺反相乳液聚合研究进展

聚丙烯酰胺反相乳液聚合研究进展 发表时间：2018-11-14T20:21:52.477Z 来源：《基层建设》2018年第28期作者：姚昊亮 [导读] 摘要：随着现代工业的不断发展，高分子材料在各生产领域都有着广泛地应用。 亨斯迈纺织染化（中国）有限公司 摘要：随着现代工业的不断发展，高分子材料在各生产领域都有着广泛地应用。反相乳液聚合技术的提出与完善，不仅优化了高分子合成的工艺，而且还降低了对环境的损害。笔者在文章中首先说明了反相乳液聚合的反应机理；其次，介绍了聚丙烯酰胺的合成技术与研究进展；最后，介绍了聚丙烯酰胺在实际生产中的主要用途。 关键词：丙烯酰胺；反相乳液聚合；技术进展 引言 在以往的聚丙烯酰胺聚合生产中，不仅对工况温度有着严格的要求，而且流程复杂成本高昂。相比之下，反相乳液聚合技术的引进则令高分子生产技术得到了长足的发展。由于反相乳液聚合过程中介质较为分散，因此也有利于工况温度的控制。即使在低温环境中，聚合反应也能够有效地持续进行。可见，对反相乳液聚合技术原理进行解读，并研究其在生产中的应用就具有重要的实际意义。 一、反相乳液聚合机理 （一）胶束成核 通常而言，乳液聚合工艺会选择亲水性的引发剂，在反应过程中会逐渐转化为自由基。并且受到沉析作用的影响，迅速与分解的自由基聚合。经过对比可以得出，在聚合后粒子的整体大小较此前明显变小，但比表面积却较之前更大。而且该工艺的反应过程与搅拌并无之间关联，只取决于水相的多少。不仅如此，乳化剂的分子排列也与传统工艺有所区别，主要表现在胶束热力学的相关参数与单体滴液截然不同。也正是由于这个原因，在该工艺系统中更有利于自由基的沉析，迅速生产聚合物高分子材料。 （二）均相成核 所谓均相成核，就是指在溶解度饱和的情况下，析出的部分离子受到静电的影响所生产的晶核。通过对反应过程进行观察发现，该工艺系统中并不存在胶束成核所具备的恒速期，反而表现出速率前后浮动的现象。而且这个速度也仅与搅拌有关，在反应结束后粒子的大小数量级没有改变。此外，该工艺所使用的引发剂只溶于水，在溶液中分解后自发形成聚合高分子。 二、聚丙烯酰胺的合成方法 （一）聚合体系的表征 在聚丙烯酰胺的聚合工艺中，首先应该分析乳液的稳定性。一般而言，在反应中应该在正常室温下进行测量，或者对液滴离子的量级进行前后对比。若大小无明显变化则说明乳液的稳定性较强，反之则说明单体的稳定性较差。目前业界主要使用机械与温度两个指标来进行分析，从而更直观地反映出乳液的理化性质。其次，技术人员还需要对单体进行合理分配，均衡单体在油水两相中的含量。在反应时将引发剂、油水以及乳液进行搅拌，并借助于专业的设备将两相分离。与此同时，技术人员应该及时对紫外光谱进行记录，从而给两相分配提供可靠的依据。最后，技术人员还必须对分子量进行准确的测量。分子量的大小值与聚合能力呈现出正相关关系，因此也能够反映出絮凝剂的性能。在反应开展前，可以先测量分子的质量，从而对工艺技术有一个客观的评定。 （二）聚合工艺的参数 反相乳液聚合是一项复杂的系统工艺，其不仅涉及到乳化剂与单体的使用，而且油水比也对反应有着非常明显的影响。故而，在具体制备合成中也较传统工艺更精细化，需要对各项参数进行严格的执行。比如在乳化剂的使用上，就必须满足质量分数高于12％。若乳化剂使用不符合工艺要求，那么不仅会影响到乳液的稳定性，而且还可能导致反应难以进行。技术人员还需要控制好乳化剂的用量，避免产生界膜过后造成的扩散现象。而在油水两相比方面，也需要考虑到合理比例以促进聚合的进行。根据相体积原理可以得出，若某一相的体积分数超过0.74时则远高于堆积的合理值，极容易出现变形等问题。除此之外，还需要对单体选择和用量上进行控制。比如，聚丙烯酰胺通常在水相的溶解度为五成左右，而反应焓则为81千焦/摩尔。一旦开始快速的聚合反应，那么就会在溶液中产生大量的热，给生成物的性能造成十分负面的影响。因此，技术人员应该控制好用量，并不断优化投料方式来改善这一问题。 （三）聚合技术的发展 反相乳液聚合技术早在上个世纪就已经引入国内，并在各生产领域受到了业界的青睐。但笔者发现，由于技术不成熟或企业技术储备薄弱，因此在实际应用中往往多为低浓度反应。而经过多年来的发展，业界在聚合技术方面相继取得了重大的突破。比如辐射聚合、种子聚合等新提法，不仅使生产工艺经济性指标有所改善，而且还显著提升了产品的性能。在辐射聚合中，紫外线技术的应用尤为重要。这种工艺在操作上更加简单，能够在极端的时间内迅速生产目标产物。而且由于紫外线的特殊性，反应所需的引发剂用量较少，能够极大的节约企业的生产成本。而近几年随着绿色生产理念的提出，业界也十分重视工艺的环保效益。在聚合技术中，就需要对工艺温度以及原材料的用量进行控制。同时针对方向乳液聚合所存在的固体残留物，也需要提出相应的解决方法。 三、聚丙烯酰胺的应用 （一）水资源处理 通常而言，聚丙烯酰胺主要用作分散剂与絮凝剂的加工，目前在化工以及制造业中发挥着重要的作用。而对水资源的净化处理则是最为常见的一种，能够显著提升水资源的品质。比如目前人们在用水时对环保指标提出了较高的要求，而水资源污染问题又普遍存在。为了缓解这一问题，业界就使用聚丙烯酰胺作为絮凝剂来进行预处理。在使用后，水资源的结垢现象得到了及时控制，对以往废水污染问题作出了较大贡献。而该工艺会受到水温、酸碱度以及搅拌速度的影响，因此在操作中也需要结合具体的规范来执行。比如有部分企业利用聚丙烯酰胺对水溶液进行碱性吸附，将水从酸性逐渐转化为弱碱性。此外，在江河水以及湖泊水等不同的水域中，该工艺的治理效果也不相同。经过研究对比，在江河等水域的絮凝更加出色，因此在使用过程中也需要结合实际情况来制定工艺方案。 （二）能源开采 石油作为当代工业的重要生产资料，逐渐成为衡量一国工业水平的重要指标。而为了提高开采率，石油企业也经常使用聚丙烯酰胺作为絮凝剂来辅助工作。比如有部分企业制作出聚丙烯酰胺堵水剂，在常规温度下产品能够吸纳1.5升以上的水分。不仅如此，该产品若放置半天后吸水率能够超过两成，其性能较传统产品有了大幅度的提高。而且聚丙烯酰胺堵水剂还具有极强的耐热性，在高温地区的油田开采

反相乳液聚合法合成超高分子质量聚丙烯酰胺_武世新

2011,Vol.28N o.9 化学与生物工程 Chem istry &Bioen gineering 54 收稿日期:2011-05-19 作者简介:武世新(1979-),男,安徽肥东人,硕士,讲师,研究方向:油田化学剂合成与应用,E -mail:w shx 20091021@163.co m 。 doi:10.3969/j.issn.1672-5425.2011.09.015 反相乳液聚合法合成超高分子质量聚丙烯酰胺 武世新,杨红丽 (延安职业技术学院,陕西延安716000) 摘 要:采用反相乳液聚合法合成聚丙烯酰胺,通过正交实验确定最佳合成反应条件如下:反应温度为30 、油水体积比为1 1、引发剂加量为单体总质量的0 15%、反应时间为4h 。进一步通过单因素实验对油水体积比和引发剂加量进行优化,在单体含量为15%、油水体积比为1 2 1、引发剂加量为0 13%时,制得平均相对分子质量达1 79 106的聚丙烯酰胺。 关键词:聚丙烯酰胺;反相乳液聚合;正交实验;单因素实验 中图分类号:T Q 326 4 文献标识码:A 文章编号:1672-5425(2011)09-0054-03 聚丙烯酰胺在油田中可用于采油、钻井泥浆及废泥浆处理、防止水窜、降低摩阻、提高采收率、三次采油等[1] 。随着高分子化学的发展,聚丙烯酰胺的分子量越来越高,出现了超高分子量聚丙烯酰胺,在油田中的用途更加广泛,可用作驱油剂来提高原油采收率,用作选择性堵水剂降低水在地层的渗透率,还可作为稠化剂配制压裂液。 聚丙烯酰胺的合成方法主要有水溶液聚合法、自由基胶束聚合法、反相乳液聚合法、反相悬浮聚合法等[2],通常采用的是水溶液聚合法或自由基胶束聚合法,但产品的溶解性较差,且产品的干燥、粉碎工艺较为复杂[3,4]。而反相乳液聚合法具有反应速率快、反应体系粘度低、反应温度容易控制等优点,且产物的分子量较高、溶解性较好。 作者采用反相乳液聚合法合成聚丙烯酰胺,通过正交实验优化合成条件,并对影响聚合物分子量的主要因素进行了探讨。 1 实验 1 1 原料、试剂和仪器 丙烯酰胺(AM)、过硫酸铵、复配乳化剂(H LB 值为4~6),分析纯;硫酸;氮气;无水乙醇;蒸馏水;白油。 数字控制恒温水浴箱,北京市长风仪器仪表公司; 乌氏粘度计;6511型电动搅拌机,上海标本模型厂。 1 2 方法 在装有搅拌器、滴液漏斗、通气管的250m L 三口烧瓶中,加入定量白油、乳化剂。开动搅拌,水浴加热至设定温度,使乳化剂完全溶于白油中,将单体及其它助剂溶于水,在高速搅拌下将单体溶液逐滴加入到白油中,使其充分乳化后通氮除氧30min,加入引发剂,反应一定时间。用乙醇沉淀、抽滤、真空干燥得产品。 为了获得高分子量的产物,经过大量初步实验,在15%的单体含量条件下,设计了3因素3水平的正交实验L 9(33),正交实验的因素与水平见表1。 表1正交实验的因素与水平 Tab.1 The factors and levels of orthogonal experim ent 水平因 素 A.反应温度 B.油水体积比 C.引发剂加量 % D.反应时间 h 1302 10 0522401 10 1043 50 1 2 0 15 6 注:引发剂加量以单体总质量计,下同 1 3 平均相对分子质量的测定 按照GB 12005 1-89方法 [5] ,在(30 0 05) 、 1m ol L -1 的NaCl 水溶液中用一点法测定聚合物的特性粘数,再按照GB 12005 10-92方法[6] ,计算聚 丙烯酰胺的平均相对分子质量。

反相悬浮聚合法合成超强吸水剂

反相悬浮聚合法合成超强吸水剂 田大听　过俊石　谢洪泉* (华中理工大学化学系　武汉430074) 摘　要　以两性高分子作悬浮稳定剂,用反相悬浮聚合法合成了聚(丙烯酸盐-丙烯酰胺)类超强吸水剂.研究了交联剂、稳定剂、引发剂等用量、中和程度、单体组成及链转移剂等聚合条件对吸水剂吸水性能的影响.得到了吸蒸馏水1050mL /g 及吸0.9%Na Cl 溶液86mL /g 的超强吸水剂.此外,还比较了含不同反离子的聚丙烯酸类吸水剂的吸水性能.关键词　反相悬浮聚合,吸水剂,丙烯酸,丙烯酰胺 超强吸水剂是一种特殊的功能高分子,已广泛应用于婴儿尿片,医用吸水垫以及农林业保墒材料等.最早采用淀粉接枝丙烯腈再经皂化的方法制得,现已发展到用聚丙烯酸盐[1].后者可用溶液聚合,反相乳液聚合及反相悬浮聚合法得到.反相悬浮聚合法的优点是聚合热容易除去,产物呈小颗粒状,较易后处理,吸水率高,已成为制造聚丙烯酸盐类吸水剂的主导方法.聚合时,一般采用HLB 值小的表面活性剂司班(Span)等作为聚合稳定剂 [2～4] .也有用十八烷 基磷酸单酯为稳定剂[5,6].本文采用两性高分子作为稳定剂,研究了丙烯酸盐的反相悬浮聚合及其与丙烯酰胺共聚的各种条件对吸水性能的影响,结果表明,效果较司班等要好,聚合体系稳定,产物颗粒合适,易于操作,且吸水及吸盐性能优异. 1　实验部分 1.1　原　料 丙烯酸(AA)聚合级,北京东方化工厂产;交联剂N ,N -亚甲基双丙烯酰胺(M BAM )、过硫酸钾、甲醇、环己烷、甲酸均为化学纯;高分子稳定剂(PSR)为两性聚合物(丙烯酸及其十八酯共聚物),由本实验室自制.1.2　超强吸水剂的合成及性能测试 将用一定量碱中和的丙烯酸与交联单体、引发剂K 2S 2O 8溶于蒸馏水中加入到由PSR 、环己烷所组成的油相中,搅拌约30min 后,在氮气保护下加热到70℃.维持一定的搅拌速度,聚合4h,降至室温,快速过滤分离,用甲醇洗涤数次.干燥后得到小颗粒状聚合物.称重,计算转化率. 与丙烯酰胺(AM)共聚时,则将AM 溶于水相,其它同均聚. 吸液率测定系称取0.5g 吸水剂置于1000mL 蒸馏水的烧杯中,室温下静置1h 后,用100目尼龙布袋过滤,量出滤液体积. 吸液率(mL/g )= 加入液体积(m L)-滤液体积(m L) 吸水剂质量(g ) 吸盐水率则用0.9%氯化钠溶液代替蒸馏水,操作及计算同上. 1997年10月 CHI NESE JOU RN AL O F A P PL IED CHEM IST RY O ct.1997

实验02 苯乙烯的悬浮聚合

实验二 苯乙烯的悬浮聚合 一、实验目的 1、学习悬浮聚合的实验方法,了解悬浮聚合的配方及各组份的作用； 2、了解控制粒径的成珠条件及不同类型悬浮剂的分散机理、搅拌速度、搅拌器形状对悬浮聚合物粒径等的影响，并观察单体在聚合过程中之演变。 二、实验原理 悬浮聚合是通过强力搅拌并在分散剂的作用下，把单体分散成无数的小液珠悬浮于水中由油溶性引发剂引发而进行的聚合反应。 在悬浮聚合体系中，单体不溶或微溶于水，引发剂只溶于单体，水是连续相，单体为分散相，是非均相聚合反应。 但聚合反应发生在各个单体液珠内，对每个液珠而言，从动力学的观点看，其聚合反应机理与本体聚合一样，每一个微珠相当于一个小的本体，因此悬浮聚合也称小珠本体聚合。单体液珠在聚合反应完成后成为珠状的聚合产物。 悬浮聚合克服了本体聚合中散热困难的问题，但因珠粒表面附有分散剂，使纯度降低。 苯乙烯（St ）通过聚合反应生成如下聚合物。反应式如下： 在悬浮聚合过程不溶于水的单体依靠强力搅拌的剪切力作用形成小液滴分散于水中，单体液滴与水之间的界面张力使液滴呈圆珠状，但它们相互碰撞又可以重新凝聚，即分散和凝聚是一个可逆过程。当微珠聚合到一定程度，珠子内粒度迅速增大，珠与珠之间很容易碰撞粘结，不易成珠子，甚至粘成一团。 为了阻止单体液珠在碰撞时不再凝聚，必须加入分散剂，选择适当的搅拌器与搅拌速度。分散剂在单体液珠周围形成一层保护膜或吸附在单体液珠表面，在单体液珠碰撞时，起隔离作用，从而阻止或延缓单体液珠的凝聚。 悬浮聚合分散剂主要有两大类： (i)水溶性的高分子：如聚乙烯醇、明胶、羟基纤维素等； (ii) 难溶于水的无机物：如碳酸钙、滑石粉、硅藻土等。 水溶性高分子 难溶于水的无机物 图1 悬浮聚合分散剂作用机理示意图 n C H C H 2H 2C H n 引发剂加热

聚丙烯酸增稠剂的反相乳液聚合及其增稠性能

第15卷　第3期化　学　研　究Vol.15　No.3 2004年9月CHEMICAL　RESEARCH Sep.2004 聚丙烯酸增稠剂的反相乳液聚合及其增稠性能 叶高勇 (上海大学环境与化学工程学院,上海201800) 摘　要:采用具有增稠和抗电解质作用的丙烯酸聚氧乙烯酯活性单体和具有聚合稳定作用的高分子表面活性 剂,通过反相乳液聚合法合成了涂料印花用丙烯酸系增稠剂.研究了活性单体、交联剂、反应时间等因素对产物 性能的影响.得出活性单体用量占共聚单体摩尔数的0.5%,交联剂占共聚单体质量的0.3%,反应时间为1.5 h时,增稠剂的综合效果最好. 关键词:丙烯酸;反相乳液聚合;增稠剂 中图分类号:O631.51文献标识码:A文章编号:1008-1011(2004)03-0036-03 R everse Phase Emulsion Polymerization and Thickening Properties of Polyacrylic Acid Thickeners YE G ao2yong (Depart ment of Envi ronmental and Chemical Engi neeri ng,S hanghai U niversity,S hanghai201800,Chi na) Abstract:Thickeners containing alkyl poly(oxyalkylene)esters of acrylate oligmer were prepared by reverse phase emulsion polymerization,which provided great viscosity and resistance to electrolyte for aqueous system.Low molecular copolymers of stearyl methacrylate and methacrylic acid were used as stablizer for reverse phase emulsion polymerization.Effects of various factors on the proper2 ties of thickener were studied.The most preferable polymerization condition is:acrylate oligmer0. 5%in mole ratio,cross2linking monomer0.3%in mass ratio based on comonomers,polymerization time1.5h. K eyw ords:acrylic acid;reverse phase emulsion polymerization;thickener 丙烯酸系共聚物作为提高水相粘度的增稠剂已经广泛应用于食品、化妆品、涂料印花、油井等领域[1].制备丙烯酸系增稠剂一般采用乳液聚合、反相乳液聚合或反相悬浮聚合、辐射聚合等工艺,但目前以反相乳液聚合工艺的效果最为理想[2-3].作者引入了具有增稠和抗电解质作用的丙烯酸聚氧乙烯酯活性单体,并以甲基丙烯酸和甲基丙烯酸十八酯的共聚物作为高分子表面活性聚合稳定剂[4],采用减压共沸[5]脱掉聚合物乳胶颗粒中的水,合成了优质的涂料印花用增稠剂. 1　实验部分 1.1　原料 丙烯酸、15#白油、聚氧乙烯高级脂肪醇C18H37(OC2H4)15OH均为工业级;丙烯酰胺、司班80、吐温80、氨水(28%)、过硫酸铵、亚甲基双丙烯酰胺、甲苯、二甲苯、对苯二酚、对甲苯磺酸均为化学纯. 1.2　丙烯酸聚氧乙烯酯活性单体的制备 500mL的单口烧瓶中,加入聚氧乙烯高级脂肪醇93g和分散介质甲苯80mL,装上分水器和冷凝管,油浴加热升温至沸腾.除掉杂质水后降温,加入对甲苯磺酸0.6g、对苯二酚0.06g和丙烯酸7.2g,加热至 收稿日期:2004-02-23. 作者简介:叶高勇(1979-),男,硕士生,主要从事高分子化合物的合成与研究.

乳液聚合方法在材料制备上的应用

聚合方法在材料制备上的应用及发展 材料的合成与制备首先是单体通过聚合反应合成聚合物，然后通过相应的加工工艺制备成所需的材料或产品。聚合反应常需要通过一定的聚合方法来实施，根据聚合物的性能指标以及应用环境条件等要求，常用的聚合方法有本体聚合、溶液聚合、悬浮聚合、乳液聚合以及固相聚合、熔融聚合、界面聚合等等，不同的聚合反方法有不同的工艺及设备要求，所得的聚合物产物在纯度、分子量、物态及性能等方面也各有差异。如本体聚合体系中仅有单体和引发剂组成，产物纯净后处理简单，可直接用模板模具成型，如有机玻璃的制备；溶液聚合是将单体和引发剂均溶于适当的溶剂中的聚合方法，体系得粘度较低，具有传热散热快、反应条件容易控制，可避免局部过热，减少凝胶效应等特点适应于聚合物溶液直接使用的场合，如涂料、胶粘剂等；悬浮聚合是单体以小液滴状悬浮在水中进行的聚合方法，，其特点是以水作为反应介质，为了让非水溶性的单体能在水中很好地分散需要使用分散剂，所以悬浮聚合体系一般由单体、油溶性引发剂、分散剂以及水组成，悬浮聚合的产物一般以直径为0.05~2mm的颗粒沉淀出来，后处理简单方便生产成本低，但产物中常带有少量分散剂残留物；乳液聚合是在乳化剂的作用下，单体分散在水中形成乳液状态的聚合方法，体系由单体、水溶性引发剂、乳化剂和水组成，由于是以水为介质，具有环保安全、乳胶粘度低、便于传热、管道输送和连续生产等特点，同时聚合速度快，可在较低的温度下进行聚合，且产物分子量高，所得乳胶可直接用于涂料，粘结剂，以及纸张、织物、皮革的处理剂等众多领域，乳液聚合因其生产过程中安全、环保等特点深受人们的广泛重视，下面主要以乳液聚合为例就聚合方法在材料制备上的应用及进展进行

反相悬浮聚合210892567

福州大学至诚学院 化学工程系 本科实验报告 课程名称：综合型化学实验 实验项目名称：高吸水性树脂的制备 实验室名称：高分子化工研究所 学生姓名：袁礼波 学号：210892567 年级、专业：08级应用化学 实验指导教师：英晓光 2011年11 月28 日

一、实验目的： 1、掌握运用高分子聚合原理合成有机高分子聚合物的研究方法。 2、进一步熟练有机化学实验的基本操作。 3、了解高吸水性树脂的基本功能及其用途。 4、了解合成聚合物类高吸水性树脂的制备方法。 5、了解反响悬浮聚合制备亲水性聚合物的方法。 二、实验原理： 该实验已丙烯酸为聚合单体，N,N-二甲基双丙烯酰胺为交联剂、过硫酸铵为引发剂、司班60为分散剂，在有机溶剂环己烷中进行逆向悬浮聚合。 高吸水树脂的吸水原理：高吸水树脂一般为含有亲水基团和交联结构的高分子电解质。吸水前，高分子链相互靠拢缠在一起，彼此交联成网状结构，从而达到整体上的紧固。与水接触时，因为吸水树脂上含有多个亲水基团，故首先进行水润湿，然后水分子通过毛细作用及扩散作用渗透到树脂中，链上的电离基团在水中电离。由于链上同离子之间的静电斥力而使高分子链伸展溶胀。由于电中性要求，反离子不能迁移到树脂外部，树脂内外部溶液间的离子浓度差形成反渗透压。水在反渗透压的作用下进一步进入树脂中，形成水凝胶。同时，树脂本身的交联网状结构及氢键作用，又限制了凝胶的无限膨胀。 高吸水树脂的吸水性受多种因素制约，归纳起来主要有结构因素、形态因素和外界因素三个方面。结构因素包括亲水基的性质、数量、交联剂种类和交联密度，树脂分子主链的性质等，树脂的结构与生产原料、制备方法有关。交联剂的影响：交联剂用量越大，树脂交联密度越大，树脂不能充分地吸水膨胀；交联剂用量太低时，树脂交联不完全，部分树脂溶解于水中而使吸水率下降。吸水量与水解度的关系：当水解度在60~85%时，吸收量较大；水解度大于时，吸收量下降，其原因是随着水解度的增加，尽管亲水的羧酸基团增多，但交联剂也发生了部分水解，使交联网络被破坏。形态因素主要指高吸水性树脂的产品形态。增大树脂产品的表面，有利于在较短时间内吸收较多的水，达到较高吸水率，因而将树脂制成多孔状或鳞片可保证其吸水性。 外界因素主要指吸收时间和吸收液的性质。随着吸收时间的延长，水分由表面向树脂产品内部扩散，直至达到饱和。高吸水树脂多为高分子电解质。其吸水性受吸收液性质，特别是离子种类和浓度的制约。在纯水中吸收能力最高；盐类物质的存在，会产生同离子效应，从而显著影响树脂的吸收能力；遇到酸性或碱性物质，吸水能力也会降低。电解质浓度增大，树脂的吸收能力下降。对于二价金属离子形成的盐如，除盐效应外，还可能在树脂的大分子之间羧基上产生交联，阻碍树脂凝胶的溶胀作用，从而影响吸水能力，因而二价金属离子对树脂吸水性的降低将更为显著。 三、实验试剂和仪器： 试剂规格厂家

反相乳液聚合

反相乳液聚合-定义 采用非极性溶剂作为连续相，借助乳化剂把聚合单体分散于油相中，形成“油包水(W/O)”型乳液而进行聚合。因为DMDAAC 和AM均极易溶于水，因此主要采用反相乳液聚合。反相乳液聚合方法具有聚合速率快，产物相对分子质量高，相对分子质量分布窄，产品性能好，可以在较低温度下反应等特点，并且有利于搅拌、传热。另外通过分布加入活性单体的方法可以提高聚合物的阳离子度，达到更好的絮凝效果。 反相乳液聚合-举例 Mathias等人以过硫酸铵为引发剂，在25℃下反应得到的PDA 的最大特性黏数为9154 dL/ g〔c (NaCl) = 1 mol/L 的水溶液〕。Lawrence等35以过硫酸钠/偶氮双脒基二盐酸盐为引发体系，利用反相乳液聚合在35 ℃下反应制得的PDA 的最大特性黏数为20 dL/ g〔w (NaCl) =364 %的水溶液，25 ℃〕。国内的吴全才用偶氮二异丁腈/过硫酸铵/亚硫酸钠复合引发体系，制得了阳离子度为20 %絮凝剂PDA 的特性黏数为91.83dL/ g〔c(NaCl) =1 mol/L 的水溶液,25 ℃〕。李朝艳等人:以Span80 - Tween80为复合乳化剂，以液体石蜡为分散介质，在复配乳化剂（过硫酸钾，连二亚硫酸钠，V—044）作用下制备了特性黏数可达到800 mL/g PDA共聚物反相乳液。 聚合物乳液和聚合物干粉的成膜特点 改性水泥砂浆的聚合物中，聚合物乳液和聚合物干粉是最为常用的两种聚合物形态。其中，聚合物乳液是目前聚合物改性水泥砂浆中应用最多的聚合物形态，其为双相体系，是由微小的聚合物液滴均匀地分散在水或其它溶剂中形成的，外观常为牛奶状(牛奶即是一种乳液分散体)，主要成分有聚合物颗粒<尺寸在0.1～1μm之间)、乳化剂、稳定剂、分散剂等和水，其中固体成分的含量在40％～70％之间。当聚合物乳液中的水被除去时，聚合物颗粒则相互靠近，颗粒间通过分子力的作用，相互联结在一起，形成连续的整体，这一过程称之为聚合物乳液的固态化或成膜过程，干固后，聚合物乳液会形成塑料薄膜。 如同牛奶可制成奶粉一样，乳液分散体可被干燥成粉状而不必成膜，常见的工艺过程为“喷雾干燥过程”。过程的产物即称为“聚合物干粉”。如果经过正确喷雾干燥过程（以及选用适当的添加剂），聚合物干粉就成为“可再分散聚合物干粉”。其含义是：经过喷雾干燥的聚合物干粉如果再次与水混合，则可得到与原乳液

反相悬浮聚合丙烯酰胺

反相悬浮聚合丙烯酰胺实验设计 一、实验目的 1. 了解反相悬浮聚合的特点、体系组成及作用； 2. 掌握烯类单体的反相悬浮聚合的基本原理； 3. 掌握反相悬浮聚合的基本实验操作方法。 二、实验原理 丙烯酰胺为一种水溶性单体，本实验采用K2S2O8—NaHSO3氧化—还原引发体系进行丙烯酰胺的自由基聚合，主要反应式为： 引发剂自由基生成： 链引发反应： 链增长反应; 链终止反应： 本实验采用反相悬浮聚合。对于像丙烯酰胺这样的水溶性单体，则不宜再用水做分散介质，而要选用与水溶性单体互不相溶的油溶性溶剂做分散介质。相应地，引发剂也应选用水溶性的，以保证在水溶性单体小液滴内引发剂与单体进行均相聚合反应。与实验二中常规的悬浮聚合体系相对应，将上述聚合方法称为反相悬浮聚合。除体系组成的不同外，在悬浮剂的选择上也有一定的差别。对于正常的悬浮聚合体系，一般选择非离子型的水溶性高分子化 合物，如聚乙烯醇、明胶等，或非水溶性无机粉末为悬浮剂。对于油包水的反相悬浮聚合体系，上述悬浮剂对水溶性液滴的保护要弱得多。因此，反相悬浮聚合多采用复合型悬浮剂， 即加入一些保护作用更强的HLB值为3-6的油包水型乳化剂组成复合型悬浮剂或只用上述 乳化剂做悬浮剂。 三、仪器与试剂 1. 仪器 恒温水浴1套 电动搅拌器1套 量筒（20 mL）1支 三口烧瓶（250mL）1个 温度计（0～100℃）1支 锥形瓶（50 mL）1个 2. 试剂 丙烯酰胺10.0g K2S2O8—NaHSO3 K2S2O8 0.080g，NaHSO3 0.020g Span-60 0.60g 正己烷50 mL

四、实验步骤 1. 装好聚合反应装置。 2. 准确称取0.60g Span-60放入三口烧瓶中，加入20mL正己烷，通冷凝水，开动搅拌，升 温至40℃，直到Span-60完全溶解。 3. 准确称取10.0g丙烯酰胺于50mL锥形瓶中，再加入K2S2O8 0.080g，NaHSO3 0.020g，轻轻摇动，再用30mL正己烷冲洗锥形瓶后将正己烷溶液倒入三口烧瓶中。 4. 通冷凝水，搅拌升温至45℃，反应开始。反应3小时后，升温至55℃继续反应0.5h，结束反应。（整个反应过程中维持搅拌速度恒定） 5. 维持搅拌速度不变，停止加热，冷却至室温后停止搅拌。 6. 产品用布什漏斗滤干，再用正己烷洗涤数次，洗去颗粒表面的分散剂，在通风情况下干 燥，称重并计算产率。 五、数据处理 计算产率 六、思考题 1. 本实验的反应为什么可以在45℃下进行？为什么还要升温至55℃继续反应0.5h 2. 反相悬浮聚合法与反相乳液聚合法有何异同

反相悬浮聚合制备超强吸水聚合物珠粒

反相悬浮聚合制备超强吸水聚合物珠粒 （一）主要药品与仪器 环己烷40 mL 正己烷40 mL 丙烯酸14 mL 司班-60（Span-60）* 0.14 g N,N’-亚甲基双丙烯酰胺0.07 g 过硫酸钾（KPS）0.21 g NaOH 6 g 水、甲醇 250 mL三颈瓶1个 电动搅拌器1套 温度计2支 回流冷凝管1支 恒温浴1套 抽滤装置1套 培养皿1个 * 司班-60为油包水型乳化剂，具有很强乳化、分散作用，其分子结构为 （二）实验步骤 1.水相制备：称取6 g NaOH，用26 mL水溶解后，用冰水冷却，边搅拌边滴加14 mL 丙烯酸中和（以上溶液已配好，实验时每组同学量取40 mL），然后加入0.07 g N,N’- 亚甲基双丙烯酰胺（丙烯酸的0.5 wt%）和0.21 g KPS（丙烯酸的1.5 wt%）搅拌 溶解配成水相。 2.油相制备：在一250 mL三颈瓶中加入40 mL 环己烷、40 mL 正己烷和0.14 g Span-60（丙烯酸的10 wt%），升温至50℃左右搅拌溶解配成油相。 3.反相悬浮聚合：设定搅拌速度200~300 rpm，将上述制备的水相缓慢倒入油相中搅 拌5 min后，升温至75℃（水浴温度）下反应2 h后冷却，抽滤。称取2 g产物在 烘箱中烘干。 4.吸水容量测定：称取约0.2 g（W0）干燥的聚合物珠粒加入100 mL蒸馏水中，室 温下搅拌30 min，抽滤，称重W1，

100 (g/g)W W W -=吸水容量 参考文献 1. Manjeet S. Choudhary. Inverse suspension polymerization of partially neutralized and lightly cross-linked acrylic acid: Effect of reaction parameters. Macromol.Symp. 2009, 277, 171-176 2. Thilini K. Mudiyanselage, Douglas C. Neckers, Highly absorbing superabsorbent polymer. J.Polym.Sci.Part A: Polym. Chem. 2008, 46, 1357-1364

乳液聚合基本原理

乳液聚合基本原理 2016-10-23 作者Ronald Lewarchik 乳液聚合是由固特异轮胎橡胶公司在上世纪20年代发明的。乳液聚合过程产生乳胶粒子，这是一种聚合物的水分散体。主要使用乳液聚合物的水性涂料是全球范围使用最大的涂料技术类型，占总涂料市场的百分之一，并预计会持续增长。 在乳液聚合中，单体首先分散在水相中。引发剂的自由基在水相中产生并迁移进入和单体分子一起溶胀的皂基胶束中。随着聚合反应的进行，更多的单体进入胶束使得聚合继续进行。 图1：乳液聚合的机理【2】 在结束反应前，只要有一个自由基存在于胶束中，就有形成近似百万甚至更高分子量的可能。不像溶剂型聚合物，乳液的粘度取决于含有分散粒子的介质（连续介质）。通过加入 链转移剂来控制分子量。得到的乳液粒子是一种水包油的乳状液。单体在水相中。 一个不太常用的乳化技术称为反相乳液聚合过程，是将水溶性的单体分散在非水相。 乳液聚合可以使用间歇工艺，半连续工艺或连续工艺。商业化乳液聚合物使用半连续或连 续工艺甚过简单的间歇工艺，这是因为在一个大的反应釜中乳液间歇工艺产生的热量是不 可控的。在半连续间歇工艺中，单体和引发剂以可控的速率按比例加入可快速聚合。这种 方法便于控制温度，因为单体浓度较低，也可以说单体处在饥饿状态下。种子乳液聚合反 应的开始也使用这种方法。 在连续工艺中，反应体系以一定速率在合适的反应釜内连续进出，这样发生反应体系的总 体积在任何时刻都是恒定的。 细乳液是利用混合的乳化剂体系由强力的机械搅拌或均化方式使单体分散在水中而得到的。所用的混合乳化剂体系包括经典的乳化剂和与水不相溶的助表面活性剂，如长链脂肪醇或

AM_NVP_DMMAC共聚物反相乳液聚合研究

第35卷第5期2006年5月 应 用 化 工A ppli ed Chem ica l Industry V o.l 35N o .5M ay 2006 收稿日期:2006 04 02 基金项目:四川省重点学科建设基金项目和四川省基础研究项目资助(SZD 0413) 作者简介:刘 勇(1975-),男,黑龙江海伦人,西南石油大学在读博士生,师从黄志宇教授,主要从事提高石油采收率研 究。电话:028 ********,E m a i:l s w pili uyong @sina .co m A M /NVP /D MMAC 共聚物反相乳液聚合研究 刘 勇1 ,黄志宇2 ,冯 英2 ,陆 屹 2 (西南石油大学 油气藏地质及开发工程 国家重点实验室,四川成都 610500;2.西南石油大学化学化工学院,四川成都610500) 摘 要:采用反相乳液聚合方法,以煤油为介质,司班80为乳化剂,十二胺为助乳化剂合成了疏水缔合聚合物AM /NVP /D MM AC ,研究了反应温度、引发剂用量、反应时间、疏水单体D MM AC 用量、NV P 用量等对反应和聚合物性能的影响。结果表明,合成聚合物的适宜条件为:引发剂浓度0.1%,疏水单体DMMA C 加量为0.4%,NVP 加量为5%,反应温度40!。 关键词:反相乳液聚合;水溶性聚合物;疏水缔合 中图分类号:TQ 316.342;TE 39 文献标识码:A 文章编号:1671-3206(2006)05-0345-03 Study on t he inverse e mulsi on poly m erization of A M,NVP and D MMAC LIU Yong 1 ,H UANG Zh i yu 2 ,FENG Ying 2 ,LU Yi 2 (1.State K ey L aborato ry o f R eserve G eo l ogy and D evelop m ent Eng i neering ,South w est Pe tro leum U n i versity ,Chengdu 610500, Ch i na ;2.Co ll oge of Chem istry and Chem ical Eng i neeri ng ,Sou t hwest Petro leu m U niversity ,Chengdu 610500,Ch i na) Abst ract :A hydrophob ica lly associating w ater soluble po l y m er(AM /NVP /D MMAC )w as syn t h esized by i n verse e m u lsi o n poly m erization ,the reacti o n w as i n itiated by K 2S 2O 8/N a H SO 3i n a ker osene w ater e m ul si o n ,the e m ulsifier of syste m w as span 80and dodecy la m i n e .The effect o f reaction te m perature ,a m ount o f i n iti a to r ,reaction ti m e ,the dosage ofDMMAC and NVP on the property o f e m ulsion w ere studied .The re su lts sho w ed the opti m al cond iti o ns w ere as fo ll o w ed :t h e reacti o n te mperature is 40!,the concentration of initiator(K 2S 2O 8),NVP ,D MMAC are 0.1%,5%,0.4%re lative to t h e qua lity of a llm ono m er respec ti v e l y . K ey w ords :i n verse e m ulsion po ly m erizati o n ;w ater so luble po ly m er ;hydrophob ically associating 化学驱是我国油田开采提高石油采收率的主要方法。聚合物驱技术是我国化学驱当中较为成熟的一种方法,目前常用的聚合物可分为两大类:以部分水解聚丙烯酰胺(H PAM )为代表的合成聚合物和以黄胞胶为代表的生物聚合物。它们在应用于高温高盐油藏时都存在难以克服的问题。因此,耐温抗盐聚合物的研制受到科学工作者极大关注 [1] 。 丙烯酰胺类聚合物主要采用水溶液聚合或自由基胶束聚合法,但其所得的聚合物产品溶解性较差。反相乳液聚合是将水溶性单体溶于水,借助于低HLB 值的油包水(W /O )型乳化剂分散于非极性液体中,形成W /O 型乳液。反相乳液聚合方法具有聚合速率快、产物相对分子量高、分子量分布窄、产品性能好、有利于搅拌、传热等优点。且其产品可直接用作生产或制成粉末,较易溶解 [2~5] 。本文采用 N 乙烯基 2 吡咯烷酮(NVP)、疏水单体(DMMAC )与丙烯酰胺(AM ),以过硫酸钾/亚硫酸氢钠为引发剂[6] ,采用水溶液/煤油(W /O)反相乳液聚合体系 合成一种新型疏水缔合聚合物AM /NVP /DMMAC 。 1 实验部分 1.1 试剂与仪器 司班80、十二胺、AM 、过硫酸钾、亚硫酸氢钠、氢氧化钠、NVP 均为分析纯;煤油、DMMAC 均为工业品。 三口反应烧瓶;电动搅拌器;恒温水浴;恒温干燥箱;电子天平;Z NN N 6六速粘度计;乌式粘度计;超级恒温水浴。1.2 实验方法 在烧杯中加入一定量的单体,加入48mL 蒸馏水溶解,待用。将反应装置装好,用量筒量取40mL

悬浮聚合

苯乙烯的珠状聚合 一、实验目的 1. 了解悬浮聚合的反应原理及配方中各组分的作用。 2. 了解珠状聚合实验操作及聚合工艺的特点。 3. 通过实验，了解苯乙烯单体在聚合反应上的特性。 二、实验原理 悬浮聚合是指在较强的机械搅拌下，借悬浮剂的作用，将溶有引发剂的单体分散在另一与单体不溶的介质中(一般为水)所进行的聚合。根据聚合物在单体中溶解与否，可得透明状聚合物或不透明不规整的颗粒状聚合物。像苯乙烯、甲基丙烯酸酯，其悬浮聚合物多是透明珠状物，故又称珠状聚合；而聚氯乙烯因不溶于其单体中，故为不透明、不规整的乳白色小颗粒(称为颗粒状聚合)。 悬浮聚合实质上是单体小液滴内的本体聚合，在每一个单体小液滴内单体的聚合过程与本体聚合是相类似的，但由于单体在体系中被分散成细小的液滴，因此，悬浮聚合又具有它自己的特点。由于单体以小液滴形式分散在水中，散热表面积大，水的比热大，因而解决了散热问题，保证了反应温度的均一性，有利于反应的控制。悬浮聚合的另一优点是由于采用悬浮稳定剂，所以最后得到易分离、易清洗、纯度高的颗粒状聚合产物，便于直接成型加工。 可作为悬浮剂的有两类物质:一类是可以溶于水的高分子化合物，如聚乙烯醇、明胶、聚甲基丙烯酸钠等。另一类是不溶于水的无机盐粉末，如硅藻土、钙镁的碳酸盐、硫酸盐和磷酸盐等。悬浮剂的性能和用量对聚合物颗粒大小和分布有很大影响。一般来讲，悬浮剂用量越大，所得聚合物颗粒越细，如果悬浮剂为水溶性高分子化合物，悬浮剂相对分子质量越小，所得的树脂颗粒就越大，因此悬浮剂相对分子质量的不均一会造成树脂颗粒分布变宽。如果是固体悬浮剂，用量一定时，悬浮剂粒度越细，所得树脂的粒度也越小，因此，悬浮剂粒度的不均匀也会导致树脂颗粒大小的不均匀。 为了得到颗粒度合格的珠状聚合物，除加入悬浮剂外，严格控制搅拌速度是一个相当关键的问题。随着聚合转化率的增加，小液滴变得很粘，如果搅拌速度太慢，则珠状不规则，

以两性高分子作反相悬浮稳定剂合成吸水剂

以两性高分子作反相悬浮稳定剂合成吸水剂 田大听 (湖北民族学院化工系,湖北恩施　445000) 摘要:以聚(甲基丙烯酸十二酯-丙烯酸)两性共聚物为稳定剂,用反相悬浮聚合法合成了丙烯酸/丙烯酰胺/甲基丙烯酸羟乙酯三元共聚型超强吸水剂:吸蒸馏水1150mL?g-1,吸0.9%N aCl溶液91mL?g-1。研究了稳定剂结构及用量、单体组成、交联剂、链转移剂、中和程度等聚合条件对聚合反应及吸水剂性能的影响。实验表明甲基丙烯酸十二酯-丙烯酸共聚物是一种很好的反相悬浮稳定剂。 关　键　词:反相悬浮聚合;吸水剂;两性高分子;丙烯酸 中图分类号:O632.51文献标识码:A文章编号:1005-1511(2003)01-041-06 Synthesis and Properties of Superabsorbents by Inverse Suspension Polymerization Using an Amphiphilic Copolymer as Steric Stabilizer T ian Da-t ing (D epar tment o f Chemist ry,Hubei Institute fo r N ationalities,Enshi445000,China) Abstract:Poly(so dium acry late-acr ylamide-2-hydrox y ethy l methacrylate)as a superab-sorbent w as prepared by inverse suspension polym er ization using an amphiphilic co polymer as a steric stabilizer.T he effects o f amphiphilic copoly mer w ith different structures,crosslinker, chain transfer agent,neutralization degr ee o f acrylic acid,comonom er s and o ther poly meriza-tion conditio ns on the polym er ization and the properties of super absorbent w ere studied.The r esults sho w ed the copo lymer of dodecyl m ethacry late and acrylic acid can be used as a g ood steric stabilizer.The o ptimum absor bency of the superabsorbent obtained is1150mL?g-1and 91mL?g-1in distilled w ater and0.9%NaCl solution,respectiv ely. Keywords:inverse suspensio n polym er ization;super abso rbent;amphiphilic copo lym er; acrylic acid 超强吸水剂(Superabsorbents)是近年来迅速发展的一类新型功能高分子材料,由于其能吸收自重百倍乃至上千倍的水,且具有优良的保水性能,已被广泛应用于医用卫生材料、农林保墒材料、智能凝胶材料、保鲜材料及水密封材料等方面,并且随着研究的深入,其应用范围正越来越被拓宽[1～3]。 聚丙烯酸类超强吸水剂以其制备工艺简单,吸液性能优异而成为吸水剂中的主导产品。而反相悬浮聚合法是合成该类吸水剂的主要方法。但对反相悬浮聚合体系而言,由于该体系存在固有的热力学不稳定,因而聚合时必须加入一定量的稳定剂。最初一般采用HLB值较小的表面活性剂,如Span系列或T w een系列,但聚合时易产生凝块,效果不好[4]。也有用十八烷基磷酸单酯的,但它对硬水和酸性介质较敏感[5]。用两性高分子 — 41 — 　合成化学　Chinese Journal of Synthetic Chemistry　 收稿日期:2002-11-04 作者简介:田大听(1968-),男,汉族,湖北巴东人,硕士,讲师,主要从事功能高分子材料研究。T el.0718-*******,E-mail:tian-datin g@https://www.360docs.net/doc/5e13082147.html,