水稳定剂

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。为用自由基引发，使链增长（链 生长）自由基不断增长的聚合反应 玉 国 说 (18:56): 又称游离基聚合。为用自由基引发，使链增长（链 生长）自由基不断增长的聚合反应

玉 国 说 (18:56): 自由基聚合反应属于链式聚合反应，分为链引发、 链增长和链终止三个基元反应。

玉 国 说 (19:05): 丙烯酸作为单体，过硫酸钠作为引发

剂，异丙醇作为链转移剂

属于链式聚合反应，分为链引发、 工业生产上多采用两段聚合工艺。第一阶段为预聚合，可在较低温度下进行，转化率控制在10%～30%,一般在自加速以前，这时体系粘度较低，散热容易，聚合可以在较大的釜内进行。第二阶段继续进行聚合，在薄层或板状反应器中进行，或者采用分段聚合，逐步升温，提高转化率。 链增长和链终止三个基元反应。 聚丙烯酸 （PAA） 物化性质：无色或淡黄色液体。能与金属离子、钙、镁等形成稳定的化合物，对水中碳酸钙和氧化钙有优良的分解作用。用于水处理的本品分子量一般在2000-5000，可与水互溶、溶于乙醇、异丙醇等。呈弱酸性，Pka为4.75。在300℃以下易分解。 应用范围： 本品除具有阻垢性能外。还能对泥土、腐蚀产物等无定性物具有分散作用，是一种分散剂。单独用量在2-15mg/1。 本品常与缓蚀剂复配复合水稳剂使用。且具有增效作用。 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。

利用下式计算聚丙烯酸的分子量

式中Mn——聚丙烯酸分子量； V——试样滴定所消耗的氢氧化钠标准溶液体积，mL； M——氢氧化钠标准溶液的摩尔浓度，mol/L； m——试样质量，g； 1/72——每1g样品所含有的羧基摩尔理论值； 2——聚丙烯酸1个分子链两端各有一个酯基。 五、思考题 1. 本实验采用的聚合方法是什么? 2. 如何控制聚丙烯酸的低分子量?

参考文献 1.潘祖仁主编，高分子化学（第三版），北京：化学工业出版社，2003年.

2.复旦大学高分子科学系编著，高分子实验技术（修订版），复旦大学出版社，1996年.

苯乙烯-顺丁烯二酸酐树脂的合成 一、实验目的

通过聚苯-丁树脂的合成，了解共聚合的原理及其特点。 二、实验原理 本实验制备的聚苯-丁树脂是采用苯乙烯与顺丁烯二酸酐（马来酸酐），在甲苯(或乙苯)溶剂中以过氧化二苯甲酰为引发剂进行溶液聚合，因为生成的苯-丁共聚物不溶于溶剂因而又称为沉淀聚合。顺丁烯二酸酐自身很难聚合，但与苯乙烯很容易进行共聚，而且总是形成1∶1的交替共聚物其反应如下：

三、实验仪器与试剂 四口瓶，回流冷凝管，电动搅拌器，恒温水浴，温度计，滴液漏斗 马来酸酐，苯乙烯，过氧化二苯甲酰，二甲苯 四、实验步骤 1. 在装有搅拌器、回流冷凝管、温度计和滴液漏斗的250mL四口瓶中加入12g马来酸酐和100 mL二甲苯，加热至80 ℃使其全部溶解。

2. 将13 g苯乙烯，0.25~0.35g过氧化二苯甲酰和50 mL二甲苯混合摇匀后自滴液漏斗加入反应瓶中，温度不超过90 ℃，约30~40 min滴完。 3. 从出现白色沉淀聚合物时算起，在100~105 ℃下，反应2 h左右，即可停止反应。

4. 将产物冷至室温，过滤(回收二甲苯)，用石油醚洗涤、干燥，即得白色粉末状聚苯-丁树脂。

五、思考题 1. 顺丁烯二酸酐自身很难聚合，但与苯乙烯共聚很容易，为什么?其共聚物结构如何? 1.粘度法测相对分子量（粘均分子量Mη） 用乌式粘度计，测高分子稀释溶液的特性粘数[η]，根据Mark-Houwink公式[η]＝kMα，从文献或有关手册查出k、α值，计算出高分子的分子量。其中，k、α值因所用溶剂的不同及实验温度的不同而具有不同数值。 2.小角激光光散射法测重均分子量（Mw） 当入射光电磁波通过介质时，使介质中的小粒子（如高分子）中的电子产生强迫振动，从而产生二次波源向各方向发射与振荡电场（入射光电磁波）同样频率的散射光波。这种散射波的强弱和小粒子（高分子）中的偶极子数量相关，即和该高分子的质量或摩尔质量有