低分子量聚丙烯酸钠合成新工艺
!静态水溶液聚合法合成低分子量聚丙烯酸钠
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时检测如图３２ － 所示：
西北工业大学硕十学位论文
第二章 静态水溶液聚合法合成低分子量聚丙烯酸钠
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西北上业大学硕士学位论文
第三章 静态水溶液聚合法合成低分子量聚丙烯酸钠
表 ３３合成条件对聚合过程的影响 －
合成条件 聚合过程
加料方式
滴定
平稳聚合 爆聚
直接混合
聚合温度
低 高
爆聚
平稳聚合
链转移剂用量
少量
大量
爆聚
平稳聚合
（ 注：单因素分析法）
由表 ３３ － 可以看出， 聚合温度低， 用少量的链转移剂或直接混合原料都会发 生爆聚， 只有在高温下， 采用连续滴加单体于含有大量的链转移剂的溶液中才可 以实现平稳聚合。 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 左右， ｈ 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。 所以， 传统动态合成法操作复杂， 生产周期 长，能耗高，设备利用率低，生产成本高。 由上述讨论可知， 解决聚合过程中的爆聚问题是导致传统合成方法中 链转移 齐用量较大， １ 操作复杂， 生产周期长，设备利用率低， 能耗大等问 题的根源， 而 爆聚是由于反应积热引发的， 所以用简便的方法解决积热问题， 就可以解决传统
实验讲义---低分子量聚丙烯酸(钠盐)的合成和分析(精)
实验---低分子量聚丙烯酸（钠盐）的合成和分析学校名称：江阴职业技术学院院系名称：化学纺织工程系时间：2017年1月10日1.实验目的1.掌握低分子量聚丙烯酸的合成2.用端基滴定法测定聚丙烯酸的分子量2.实验原理聚丙烯酸时水质稳定剂的主要原料之一，高分子量的聚丙烯酸（分子量在几万或几十万以上）多用于皮革工业、造纸工业等方面，作为阻垢效果有极大影响，从各项实验证明，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，它符合一般的游离基聚合反应规律，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分子量。
三、主要试剂和仪器丙烯酸、过硫酸铵、异丙醇、搅拌器、三颈瓶、滴液漏斗、pH计等。
四、实验步骤低分子量聚丙烯酸的合成。
在带有回流冷凝管和两个滴液漏斗的100ml三颈瓶中，加入25ml蒸馏水和0.2克过硫酸铵，待过硫酸铵溶解后，加入1克丙烯酸单体和1.6克异丙醇。
开动搅拌器，加热使瓶内温度达到65-70o C。
在此温度下，把8克丙烯酸单体和1克过硫酸铵在8ml水中的溶液，分别由漏斗渐渐滴入瓶内，由于聚合过程中放出的热量，瓶内温度有所升高，反应液逐渐回流，其后在94 o C回流1小时，反应立即完成，聚丙烯酸分子量约在500-4000之间。
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，使溶液得PH 值达到10-12范围内，即停止，制得聚丙烯酸钠盐。
[附]端基法测定聚丙烯酸分子量丙烯酸聚合物的酸性较其对应单体要弱，其滴定曲线随中和程度的增加而上升较慢，当聚丙烯酸只溶于水时，不易被精确的滴定。
但是如果滴定在0.01-1M 的中性盐类溶液中进行，滴定终点是清楚的，测定是准确的。
准确称量约0.2克样品放入100ml 烧杯中，加入1M 的氯化钠溶液50ml ，用0.2M 的氢氧化钠标准溶液滴定之，测定其pH 值，用消耗的氢氧化钠标准溶液的毫升数对pH 值作图，找到终点所消耗的碱量。
实验八低分子量聚丙烯酸钠的制备(精)
则易引起爆聚而形成在水中极难溶胀的高交联度聚合物，采
用较高浓度的水溶液与水溶性引发剂一起分散于有机溶剂中， 控制所形成的逆相悬浮液的聚合反应（即聚合从浓的单体水
溶液开始的），可得到自身交联的水溶胀性高聚物。
nCH2 CH COONa 引发剂
CH2
CH
n
COONa
高 分 子 化 学 实 验
3
University of Jinan
吸水性材料，其吸水量可达数百倍到上千倍，它是一种新
型功能高分子材料，已在卫生制品、农业、园林、工业、 土木建筑、保鲜、医药、日用化工、电子工业等方面获得
了较广泛的应用。
高 分 子 化 学 实 验
2
University of Jinan
二、实验原理
将丙烯酸钠和少量二烯烃单体在引发剂存在下进行聚合反 应可制得低交联度的聚丙烯酸钠。丙烯酸盐的聚合速度很快在 水溶液中进行聚合时，体系粘度相当高，如果温度控制不当，
3. 往聚合物中渐加0.3~0.5ml OP，即乳化剂，充分搅拌至聚合
物成分散固体，然后于红外灯下(烘箱)烘烤，注意温度，不宜 太高，否则导致产物变黄变焦。
高 分 子 化 学 实 验
5
of Jinan
四、实验步骤
4. 在研钵中将烘干后的聚合物研碎，过筛20-60目。
5. 称取上述20-60目样品0.1g，放在100ml小烧杯中， 加入蒸馏水60~70mI，溶胀0.5~2.0h，同时轻轻搅动， 然后倒入已称重的尼龙纱布上过滤，让其自然滴滤 15~30分钟后，连同滤布一起称重，计算产物的吸水
1. 在250ml三口烧瓶中，装上搅拌器、温度计，接上冷凝回流 管 ，瓶中加10mL丙烯酸，开动搅拌器，慢慢滴入18％NaOH溶 液20mL，然后，依次加入SPan-60 0.6g，N,N-甲基双丙烯酰胺
低分子聚丙烯酸钠实验报告范文.doc
低分子聚丙烯酸钠实验报告范文篇一：低分子量聚丙烯酸钠的合成实验报告前言随着我国丙烯酸工业的迅速发展，对丙烯酸下游产品的研究不断深入，应用范围不断扩大。
聚丙烯酸钠作为丙烯酸的一种主要下游产品，近年来在国内外的研究受到重视，生产也不断增加。
聚丙烯酸钠产品包括水溶性产品和水不溶性产品。
水溶性聚丙烯酸钠产品广泛应用于食品、纺织造纸、化工等领域。
水不溶性聚丙烯酸钠产品具高吸水性，主要用于农林园艺、生理卫生等领域。
聚丙烯酸钠的分子量从几百至几千万以上，不同分子量的聚丙烯酸钠各有各的用途。
超低分子量(700以下)的用途还未完全开发;低分子量(1000-5000)主要起分散作用;中等分子量(104-106)显示有增稠性;高分子量(106-107)的则主要做增稠剂和絮凝剂;超高分子量(107以上)的在水中溶胀，生成水凝胶，主要用作吸水剂。
水溶性聚丙烯酸钠中又包括高分子量和低分子量两类。
目前高分子量聚丙烯酸钠合成是采用丙烯酸经氢氧化钠中和形成丙烯酸钠溶液，然后再聚合的工艺路线。
在水溶性高分子量聚丙烯酸钠的合成中，通常是高浓度丙烯酸钠溶液和低浓度氧化还原引发剂在低温下进行水溶液聚合。
制备的关键是在聚合前要除去丙烯酸中的阻聚剂。
去除阻聚剂的方法有减压蒸馏或加人活性炭吸附。
高分子量聚丙烯酸钠聚合时往往因为自交联作用或聚合速度过快使产品水溶性降低，因此需加入抗交联剂和缓聚合剂。
日本专利报道了以过硫酸盐和有机苯胺的复合引发体系，常温下催化丙烯酸钠水溶液聚合，制得溶解性能好的聚丙烯酸钠。
戚银城等采用氧化-还原体系，添加氨水和氯化钠，在30℃时合成了分子量几百至几千万的聚丙烯酸钠。
水溶液聚合法具有设备简单，操作容易的特点，但缺点是所得到的聚合产物含水量高达60%-70%，难干燥。
反相悬浮聚合法也可用于合成高分子量聚丙烯酸钠。
韩淑珍[5]报道了北京化工大学开发出反相悬浮聚合法合成聚丙烯酸钠絮凝剂，并建成1000L聚合釜装置。
反相悬浮聚合法工艺复杂、设备利用率低。
低分子量聚丙烯酸 (钠)的合成
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准确称量约0.2 g样品放入100mL烧杯中，加入1 mol/L的氯化钠溶液50 mL，用0.2 mol/L的氢氧化钠标准溶液滴定，测定其pH值，用消耗的氢氧化钠毫升数对pH值作图，找出终点所消耗的碱量。
!动态水溶液聚合低分子量聚丙烯酸
第二章 动态水溶液聚合法合成低分子量聚丙烯酸钠
第二章 动态水溶液聚合法合成低分子量聚丙烯酸钠
２１ ． 前言
采用溶液聚合的工艺路线， 在高单体浓度下合成低分子量聚丙烯酸钠， 如果 将所有组分同时加入反应器内进行聚合， 由于烯类单体在聚合时热效应大， 而聚 合反应速度又快，易产生 “ 爆聚” 。为了控制热量放出的速度以维持一定的聚合 温度，可采取动态水溶液聚合法。 动态水溶液聚合法是指在普通玻璃烧瓶反应器中， 搅拌作用下聚合， 采取冷 凝回流交换热， 分批加入引发剂， 控制单体滴加速度等措施来控制反应热放出的
Ａ （℃ ） ７ ｌ ０
７ ０ ５ ５ ５ ５ ９ ０
图２１聚合温度对聚合物粘均分子量的影响 －
注：固定单体浓度 ５ ０ ％，引发剂占 单体质量的４ ， ％ 链转移剂占 单体质量的２０ ， ３％ 保沮反应３ｏ ｈ
由图 ２１ － 可以看出，聚合物的粘均分子量随温度的 升高而降低。 温度由 ６ ０ ℃上升至９Ｇ， ０ 聚合物的分子量由３５ 降至 １８， １ ０ ３０ 温度再升高， 反应不易控制， 且易发生爆聚。 这一点与聚合反应基本原理相符合， 因为随温度升高， 体系中引 发剂分解速度加快，自由基浓度增大， 链终止和链转移速率加大， 所以聚合物分
现漩涡和飞溅。
２３２ ．． 聚合温度对报合物分子ｔ的影响
聚合温度对聚合速率和产品质量都有重要影响。 反应温度是由引发剂的分解 温度决定的。本试验选用过硫酸按为引发剂，其分解温度大约为 ７０。温度过 ０ Ｃ 低， 聚合反应不易发生或反应速率太慢； 温度过高， 引发剂分解速率过快， 聚合
反应热量不易散出，易爆聚．
上海 平仪器仪表有限公司 良
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实验127水溶液聚合法合成聚丙烯酸钠类聚合物
确定滴定终 点的耗碱量
用消耗的NaOH标准液 （mL）对pH作图
用pH计测 定其pH
水 溶 液 聚 合 法 合 成 聚 丙
在线答疑：liaolw@
gshengjx@.
(3) 分散力的测定
大 学 通 用 化 学 实 验 技 术
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图 4-2 聚丙烯酸钠分散力测定示意图：
验采用引发剂引发，由下面两步组成: (a) 引发剂（I）分解为初级自由基（R•）
I → 2R•
烯 酸 钠 类 聚 合 物
水 溶 液 聚 合 法 合 成 聚 丙
在线答疑：liaolw@
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(b) 初级自由基打开单体的双键，使单体末端形成 新的反应活性中心自由基（单体自由基）
1273实验步骤低相对分子质量均聚共聚聚丙烯酸钠分散剂的合成实验实验步骤加入丙烯酸质量20的蒸馏水500ml四口瓶如图1所示加热至60同时搅拌50aa或aa与am混合物同时在两滴管滴加单体与引发剂加入3继续搅拌并保温25得到黏稠状的聚丙烯酸溶液加入活性炭脱氧过硫酸铵溶液05用30naoh溶液中和至ph为78冷却至4050低分子量聚丙烯酸钠溶液或aaam共聚物分散剂617在线答疑
50 g AA或 AA与AM混合物 过硫酸 铵溶液
(1) 实验步骤
加入丙烯酸 质量20% 的蒸馏水 500 mL 四口瓶（ 如图1 所示） 加热至60 ℃， 同时搅拌
加入活性 炭脱氧
同时在两滴管滴 加单体与引发剂
0.5 h滴完
大 学 通 用 化 学 实 验 技 术
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加入3 g亚硫 酸氢钠
继用 化 学 实 验 技 术
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（b）歧化终止
某链自由基夺取另一自由基上的氢
水稳定剂—低分子量聚丙烯酸（钠盐）的合成与分析.doc
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。
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p科技成果简介p
低分子量聚丙烯酸钠合成新工艺
分子量几百至几千的聚丙烯酸钠用途极为广泛,主要用作工业水循环系统的阻垢防蚀剂,颜料(碳酸钙、高岭土、钛白粉、缎光白等)、陶瓷浆料和釉料、丁苯胶乳等的分散剂、钻井泥浆稳定剂、油井粘土分散剂、水泥添加剂、金属材料的新型淬火剂、氯化铵等无机盐防结块剂、矿物浮选剂等。
传统生产工艺为以过硫酸盐为引发剂,异丙醇为链转移剂进行水溶液聚合、以NaOH中和后蒸馏除去链转移剂得产品,使用该工艺合成分子量[2000的低分子量聚丙烯酸钠,生产中需使用单体量2)4倍的异丙醇作链转移剂,设备的利用率低,能耗较高,生产周期较长,生产成本较高。
我们通过研究影响聚丙烯酸钠分子量的各种因素,使用脂肪酸盐等助剂,采用分步聚合工艺合成了分子量500)700、1000)1500和2000)3000三种规格的低分子量聚丙烯酸钠,具体技术指标如下:
型号D)1D)2D)3外观黄色透明粘性液体
固含量(%)40?240?240?2
分子量500)7001000)15002000)3000
残余单体(%)[0.50.50.5
pH 6.0)8.0 6.0)8.0 6.0)8.0
密度(20e),g/cm2\ 1.25 1.25 1.25
本法取消了原有工艺使用的异丙醇,简化了生产工艺,降低了生产成本。
合成的聚丙烯酸钠不仅分子量较低,而且分子量分布较窄,分散性良好,应用实验表明其分散效果优于分散剂DC,与进口产品SN)5040相当。
综合性能达到国内领先水平。
经查新未见国内有类似技术,属国内首创。
生产和销售实践表明使用本工艺生产低分子量聚丙烯酸钠具有较好的经济和社会效益。
鉴于低分子量聚丙烯酸钠有广泛的用途,而且本工艺合成的低分子量聚丙烯酸钠质量好,成本低,具有较强的市场竞争力,本项技术有良好的推广应用前景。