酞氧乙基三甲基氯化胺(DMC)的性能與丙烯酞

氧乙基三甲基氯化錢類似,但報價較低。思考 以上原因,本研討選用水溶性偶氮類化合物與氧化還原引發劑構成的複合引發係統,經過丙烯酞胺與甲基丙烯酞氧乙基三甲基氯化錢(DMC)水溶液共聚合辦法製備陽離子聚丙烯酞胺,研討了反響條件對聚合的影響,最終找到最好技術條件。1實驗有些1.1實驗質料與儀器丙烯酞胺:生化單體工業品,晶體質量分數>98%;甲基丙烯酞氧乙基三甲基氯化錢(DMC):工業級,8。%水溶液;去離子水;高純氮氣:99.99 %;亞硫酸氫鈉,過硫酸餒,水溶性偶氮,尿素,均為剖析純。恒溫水浴;烏氏粘度計等。1.2實驗辦法1.2.1構成進程1)稱取必定量丙烯酞胺單體(AM)和陽離子單體(DMC ),加人玻璃燒杯中,注人適當去離子水,拌和溶解;2)用鹽酸或氫氧化鈉將係統pH調至預訂值;3)將質料順次加人玻璃燒杯中,拌和均勻,將

燒杯用塑料薄膜密封;4)將燒杯置於恒溫水浴中,使聚合係統到達引發溫度,通氮氣除氧20min後加人引發劑,持續通

氮10m in後中止通氮,取出燒杯,置於杜瓦瓶中保

溫持續聚合直至反響完畢(近似絕熱聚合)。5)反響10h後,待聚合係統降至室溫,取出

膠塊,剪切造粒,烘箱烘幹,粉碎,得CPAM幹粉。1.2.2構成反響丙烯酞胺單體(AM)和陽離子單體(DMC )的構成反響為:1.2.3相對分子質且的測定按GB 12 0 0 5.1一8 9和G B 12 0 0 5.2一8 9供給的辦法,用烏氏粘度計測定。1.2.4殘餘單體的測定按GB 12 0 0 5.3一89供給的辦法測定。1.2.5構造的確定

選用Nie oletImpa et4 1 0FT一IR紅外光譜儀進行紅外光譜剖析,經過紅外譜圖確定構造。1.2.6陽離子度測定

使用膠體滴定法,用稱量紙精確稱量待測陽離子聚合物粉狀試樣約0.01一0.029 4一5份別離於250mL錐形瓶中,參加去離子水70mL,用HCI調理pH值為3一4,置於康氏振蕩器中振蕩溶解,待徹底溶解後,加人指示劑T.B 3~4滴,用標準PAMPS K溶液滴定至樣品溶液由藍色變

為紫紅為結尾。整個剖析時刻控製在3h內(答應差:單個測量值與均勻值的最大相對偏差不大於5%)。陽離子度按下式核算:I=。(V,一V。)/1 0 0 0m。w。式中:I—陽離子聚丙烯酞胺的陽離子度; c—PAMPAK的濃度,m ol/L;Vl—滴守時耗費的PAMPSK體積,m L;V0—空白時耗費的PAM-PS K體積,mL;m。—樣品的質量,g;w。—樣品中固體質量分數,%。2陽離子聚丙烯酞胺共聚技術條件探究2.1反響時刻對聚合轉化率的影響反響時刻對聚合轉化率的影響成果見表1和圖1,2。表1反響時刻對聚合轉化率的影響反響時刻/h聚合物的溫度/℃轉化率/ %0 1 1 0.0 02O3 OC H,獷H,m C H產牙H+(”c H產C一萬一卜c HZc H今+--c H,”C‘一~525 53 6.520~c一N HZo524 l9 2.3 8

9 9.6 7CH,!一‘“H廠鏟’,一‘C H廠斤’一l O

2 0 10 0.0 00~C一N H,e o o e H,e H萬+(C H,),c l注:1聚合單體質量分數30 %,陽離子單體的物質的量分數2。%,引發溫度8℃。o引發劑用量為:過硫酸錢0.018%,亞硫酸氫鈉。.018 %,水溶性偶氮。.043 %(對總單體,下同)。?2 1 4?濕法冶金20 0 6年12月

聚合物相對分子質量敏捷下降,並且易發作交聯

及溶解性變差的表象。的和單體質量分數對聚合反響的影響成果見表2。表2聚合單體質t分數對聚合反響的影響序號w (單體)/ %最高溫度/℃反響時刻/h勸3020p、側翻侶娜申隴4反響時刻/h

‘8圖1反響時刻與聚合物溫度的聯係3 5.2

6 8.0l 5l 0953相對分子質量/X104膠體發枯,很少有些聚合聚合不徹底9 7 8.7n0011,曰,曰4 05 08 5.09 4.739 9.420 7,2609 6.0膠塊不溶,交聯AlAZA3A4ASA6陽離子單體的物質的量分數為20 %;引發溫度8℃;引發劑用量為:過硫酸按。.018%,亞硫酸氫鈉0.018 %,水溶性偶氮0.0 43%。成、並翠東反響時刻/h圖2反響時刻與聚合轉化率的聯係由圖1,2可知,跟著反響時刻的延長,聚合係統的溫度逐步升高,陽離子聚丙烯酞胺的轉化率逐步升高。但當係統到達最高溫度時,聚合物的轉化率並沒有到達100%,而是至必定程度後趨於陡峭,說明此刻的聚合反響並沒有完畢,僅僅反

應的放熱和聚合係統的熱丟失到達平衡,進人反

應後期的熟化階段。從表1中能夠發現,反響20h時聚合物的相對分子質量與反響10h時的根本持平,因而反響10h時聚合反響 已根本完成,故反響時刻以挑選10h為宜。2.2聚合單體質t分數對聚合反響的影響高聚物的聚合進程實際上即是聚合單體之間的觸摸、磕碰、進而形成大分子聚合物的進程。聚合單體含量的進步,可添加單體的磕碰幾率,使分子鏈簡單添加,反響速度加速;而反響速度加速又使係統溫度升高,使得反響係統散熱艱難,對聚合晦氣。相反,聚合單體的含量較低時,丙烯酞胺和

陽離子單體觸摸和磕碰的幾率較小,晦氣於分子鏈的添加,聚合反響慢,反響時刻長。聚合單體的含量過高,係統升溫過快,晦氣於熱量發出,致使

從表2能夠看出,跟著聚合單體質量分數的

進步,反響係統的最高溫度逐步升高,聚合反響時

間逐步縮短,陽離子聚丙烯酞胺的相對分子質量

逐步下降。思考到工業出產中粘稠的聚合膠體很難散熱,實驗模仿工業聚合進程,在杜瓦瓶中(近似絕熱條件下)進行,聚合物總質量4 0 0 9,實驗成果能夠直接用到工業出產上。由序號A3的實驗成果看,n(DMC) /n(AM)-0.2,聚合單體質量分數30 %,對比適宜陽離子單體DM C與AM單體聚構成陽離子聚丙烯酞胺。2.3引發溫度對聚合反響的影響

由反響動力學可知,在自在基聚合反響中,反響溫度對共聚商品相對分子質量影響很大,溫度

的升高能夠進步單體 自在基的活性,加速反響速度。但反響溫度過高時,係統鏈轉移速率常數K‘的增大速率遠大於鏈添加速率常數K,的增大速率,使得相對分子質量下降〔7〕。因而要取得高相對分子質量的聚合物,抱負的溫度應該是中等偏低,這可經過選用高活性低溫複合引發係統,使其在較低溫度情況下,也能發作足夠多的活性自在

基,使鏈添加能順利進行。適宜的引發溫度對陽離子聚丙烯酞胺的絕熱

聚合有著重要作用,實驗探討了陽離子聚丙烯酞

胺在不一樣溫度下的引發聚合,成果如表3。第25卷第4期任雪梅,等:陽離子聚丙烯酞胺的構成215表3引發溫度對聚合反響的影響序號 引發溫度/℃相對分子質量/X I少B l 5985.6B Z 8 9 7 8.7B31 1 847.2

B4134 41.5BS 182 15.0陽離子單體物質的量分數20%;引發劑用量:過硫酸按0.018%,亞硫酸氫鈉。.018%,水溶性偶氮。.043環;反響時刻10h,聚合單體質量分數30 %。一由圖4能夠看出,pH5時,聚合商品溶液中有少數的通明小塊,聚合物相對分子質量有所進步;pH在5.5一6之間時,聚合商品溶解較好,相對分子質量也較高;當pH>6後,聚合物的相對分子質量逐步下降,並且聚合不徹底或許不聚,聚合物發白。所以,為了取得溶解性好且相對分子質量較高的陽離子聚丙烯酞胺,聚合時的p H應控製在5.5~6.。之間。這與王進,等人川報導的成果一致。在共聚反響中,pH值會影響自在基的引發

速度,進而影響反響速率及聚合物的構造和性質。在本實驗中,係統的pH值用剖析純鹽酸和氫氧

化鈉溶液調理(曾用碳酸氫鈉和乙酸進行調理,但作用不抱負)。pH值對陽離子聚丙烯酞胺相對分子質量的影響見表4。嘴 5 10引發溫度/℃」2 0圖3引發溫度與分子t的聯係從圖3能夠看出,引發溫度對陽離子聚丙烯酞胺的聚合影響很明顯。當引發溫度為8~

n℃時,相對分子質量較高,接近1隻10,;跟著

引發溫度的進步,聚合反響速度加速,聚合物相對分子質量敏捷下降。2.4反響體 係pH對聚合反響的影響圖4為聚合係統pH與聚合物相對分子質量

的聯係。表4 p H對聚合反響的影響序號pH相對分子質量/又104Cl 4.5溶解性差C Z5.012 1.9,溶解性差C3 5.5883.3C45.6 978.7CS 6 0 9 10.3C 66.5 254.8C 77.。聚合不徹底C S 8.0不聚

陽離子單體物質的量分數20 %;引發劑用量為:過硫酸按。.018%,亞硫酸氫鈉。.018寫,水溶性偶NO.O43 %;反響時刻10h,聚合單體質量分數30 %;引發溫度為8℃。六Un?0nUn0C0nn八US內04Q‘乞lx、餌訓軍餘十貨1 2 0 0

6.0 5。6 6。0 6。5 7。0p日

p H與聚合物相對分子質t的聯係2.5引發劑用且的影響

由自在基聚合理論可知,鏈長與引發劑濃度的平方根成反比,均勻聚合度與動力學鏈長成正 比,引發劑的用量對聚合物的分子量有明顯影響[s]。從表5能夠看出,引發劑用量對聚合反響影響對比大。引發劑用量少,陽離子聚丙烯酞胺的相對分子質量大,但引發劑用量過少,發作的自在基太

少,用來引發單體聚合的活性點少,單體不能充沛聚合,同時聚合物中有的分子鏈會過分地添加,能夠添加了分子鏈間交聯反響和環繞的幾率;別的,聚合物的相對分子質量散布也會不均勻,聚合不徹底,且不溶解表象加劇,有有些交聯反響發作。如……?j000000000008604 4 42日口乞工x、喊電喇卜灰母2 1 6濕法冶金2 0 0 6年12月

表中D l、D Z,聚合時刻長,溶解性相對較差。但引

發劑用量太多,也會分解出過多的自在基,添加引

發聚合的活性點,可用於分子鏈添加的單體量削減,得到的聚合物分子鏈短,相對分子質量低。表5引發劑用裏對聚合反響的影響序號w (亞硫酸氫鈉)/ %二(過硫酸按)/ %w (水溶性偶氮)/ %最高溫度/℃膠體相對分子質量/火10‘轉化率/ %0.0 0 2 0.0020.0 1 80.0 18

345 118 9.4八?J任?aJ任自」Q“O“O“OJ隻1月h月“‘八j11...…?00幾bo白今nOO白111.1勺代」口川了八八廿了隻U0.0 0 9 0.0 0 9隻口亡J丹bo?了.六b?了八燕0.0180.01 80.0 180 2 702 70 027

0.0 35

0.0 430.0 4 3

0.053m卿DSD6D3D4陽離子單體物質的量分數20環;反響時刻10h;聚合單體質量分數30 %;引發溫度為8℃。鰓黝總歸,陽離子聚丙烯酞胺的聚合遵從聚合反響的通常規則,即在確保聚合商品有優秀的可溶性的前提下,引發劑的用量存在一個最好值,此刻

聚合商品的相對分子質量最大。實驗得到的最好引發劑用量為:亞硫酸氫鈉0.018%,過硫酸按0.018 %,水溶性偶氮0.043 %(對總單體)。兮、咖不儼、川鴨佩撰,;、側IF..泌l1.00.80.70.9“0.5碑、並邢稱432.104眾以n仙0陽離子聚丙烯酞胺的構造剖析與斷定圖5,6為AM和DMC的紅外光譜圖。1.4r1.2卜公r1.0卜「(悠。,奮0.8卜_戶夕奈公、、、。側.訣 監汾{屍盤0.‘例酬八~.洲{卜目.’。二0. 4卜 認枷二0. 2十 石『一丫‘二!吐一上逐個‘‘上逐個一4000 3,003000 25002000 1,00 1000,00彼級/c m一‘350030002 50 0 2000 15 00 1000 500

波數/c“圖7陽離子聚丙烯酞胺(C PAM )的紅外光譜圖5丙烯酞胺(A M)紅外譜圖對 比圖5,6可知,陽離子聚丙烯酞胺的紅外譜圖的特征峰與AM和DMC的特征峰根本符合,首要吸收峰呈現方位根本一樣,表明聚合商品確實是AM/DMC的共聚商品,為陽離子聚丙烯酞胺。由圖7能夠看出,在3 3 74em一 ‘和3 19 0em一‘處呈現了一NH:吸收峰,在2 9 5 OCm一 ’和2858cm一 ’鄰近呈現了甲基和亞甲基的非對稱峰與對稱彈性振動吸收峰,在3024cm一‘處有一N+(CH:)3甲基的特征吸收峰,在1 6 60。m一 ’鄰近有AM構造單元中撥基的吸收峰,為酞氧基團特征.