丙烯酰胺水溶液聚合

辛烷/Span80-Tween60/丙烯酰胺/水反相微乳液聚合动力学

李晓袁惠根*(浙江大学高分子科学与工程研究所,杭州,310027)合成橡胶工业,1999-07-15,22(4):220～224CHINASYNTHETICRUBBERINDUSTRY实验

对辛烷/Span80-Tween60/丙烯酰胺/水反相微乳液聚合的研究表明,其反应速度快,不到30min单体转化率即可达90%以上。聚合过程中基本不存在恒速期,聚合速率在转化率接近20%时达到峰值后随即迅速下降。通过进一步考察单体浓度([M])、引发剂浓度([I])、乳化剂浓度([E])、乙酸钠浓度以及反应温度对转化率为5%时的聚合速率(Rp,5%)和最大聚合速率(Rp,max)以及聚合物平均相对分子质量(Mv)的影响,得到如下动力学关系式:Rp,5%∝[M]1.02[I]0.45[E]-0.34Rp,max∝[M]0.94[I]0.45[E]-0.37Mv∝[M]1.19[I]-0.11[E]-1.19Rp,5%与Rp,max的表观活化能分别为74.4kJ/mol和79.5kJ/mol。关键词:丙烯酰胺微乳液聚合引发剂乳化剂聚合动力学

丙烯酰胺(AM)均聚物及共聚物是一类用途广泛的水溶性高分子材料,在水处理、造纸和三次采油等诸多领域发挥着重要作用[1]。采用反相微乳液聚合合成聚丙烯酰胺,聚合体系散热好、反应速度快、产物相对分子质量高、乳胶粒子细小均一、聚合稳定性高,具有相当大的发展潜力[2]。但是自80年代以来的研究表明,反相微乳液聚合的动力学行为差别很大,尚未形成具有普遍说服力的理论[3]。为了增进对AM反相微乳液聚合过程的了解,本工作对辛烷/山梨醇酐单油酸酯(Span80)-聚氧乙烯山梨醇酐单硬脂酸酯(Tween60)/AM/水反相微乳液体系的形成及其聚合动力学进行了考察。

1实验部分1.1主要原料及仪器AM,化学纯,浙江五联化工厂生产,用丙酮二次重结晶。偶氮二异丁腈(AIBN),化学纯,上海试剂厂生产,用乙醇二次重结晶。Span80,化学纯,浙江龙游化工试剂厂生产,亲水亲油平衡值(HLB)为4.

高

分

子

化

学

实

验

报

告

实验四：丙烯酰胺水溶液聚合

一、 实验目的

1）、掌握溶液聚合的方法及原理

2）、学习如何正确的选择溶剂

二、 实验药品、仪器及装置

药品：丙烯酰胺， 甲醇， 过硫酸钾(或过硫酸铵)

仪器：三口瓶， 球形冷凝管， 温度计 装置图：

三、 实验原理

与本体聚合相比，溶液聚合体系具有粘度低、搅拌和传热比较容易、不易产生局部过热、聚合反应容易控制等优点。但由于溶剂的引入，溶剂的回收和提纯使聚合过程复杂化。只有在直接使用聚合物溶液的场合，如涂料、胶粘剂、浸渍剂、合成纤维纺丝液等，使用溶液聚合才最为有利。

选择溶剂时要注意其对引发剂分解的影响、链转移作用、对聚合物的溶解性能的影响。

丙烯酰胺为水溶性单体，其聚合物也溶于水，本实验采用水为溶剂进行溶液聚合。与以有机物作溶剂的溶液聚合相比，具有价廉、无毒、链转移常数小、对单体和聚合物的溶解性能好的优点。

聚丙烯酰胺是一种优良的絮凝剂，水溶性好，广泛应用于石油开采、选矿、化学工业及污水处理等方面。

合成聚丙烯酰胺的化学反应简式如下：

四、 实验步骤及现象

1、250ml三口瓶，中间安装搅拌器，两侧安装温度计、冷凝管

2、将10g丙烯酰胺+80ml蒸馏水加入三口瓶中，搅拌，水浴加热至30℃，单体溶解！ 溶解后溶液呈澄清，油状

3、将溶解在10ml蒸馏水中的0.05g过硫酸钾从冷凝管上方加入三口瓶中，并用10ml水冲洗冷凝管 过硫酸钾溶液澄清

4、逐步升温到90℃，反应2-3小时 随反应进行，aq中气泡逐渐↑，粘度逐渐↑；本组几乎没有爬杆现象；最后气泡消失，aq又变澄清

5、反应完，将产物倒入150ml甲醇中，边到边搅拌，聚丙烯酰胺便沉淀下来 沉淀出团状的绵软白色聚合物（倒时搅拌不及时，聚合物未分离）

第６期　２０１０年６月　高分子学报　

ＡＣＴＡ　Ｐ０ＬＹＭＥＲＩＣＡ　ＳＩＮＩＣＡ　ＮＯ．６　Ｊｕｎ．，２０１０　

丙烯酰胺在聚乙二醇水溶液中聚合产品的微观形态　

吕　挺　单国荣　商宽祥　

（化学工程联合国家重点实验室（浙江大学）浙江大学化工系杭州３１００２７）　

摘要采用偶氮类水溶性引发剂２，２　一偶氮二异丙基咪唑啉二盐酸盐（ＶＡ０４４）引发丙烯酰胺（ＡＭ）在聚乙　二醇（ＰＥＧ）水溶液中的双水相聚合；研究了引发剂、单体、聚乙二醇浓度及温度对最终产品中聚丙烯酰胺　（ＰＡＭ）液滴形态、尺寸的影响．随着引发剂浓度的增加，液滴由球状变为细长条状；随着温度的上升，球状液　滴逐渐趋于条状，然后又重新趋于球状；在初始单体浓度较低时，ＰＡＭ液滴滴径分布较窄，当其浓度增加后，　滴径呈多峰分布；随着ＰＥＧ浓度的增加，聚合物液滴趋于球状．　关键词　双水相聚合，聚乙二醇，聚丙烯酰胺，液滴形态　

ＰＡＭ是一种重要的水溶性聚合物．ＡＭ双水　

相聚合克服了水溶液聚合中高黏所致的搅拌传热　问题，也克服了反相乳液、悬浮聚合及分散聚合中　

的有机溶剂污染与产品再分离问题，具有广阔的　应用前景和环保价值，双水相聚合是制备ＰＡＭ的　好方法．　单国荣等　在研究ＰＡＭ—ＰＥＧ—Ｈ，Ｏ体系相　

图的基础上，进一步观测了ＡＭ在ＰＥＧ水溶液中　双水相聚合的动力学及在聚合过程中液滴形态与　尺寸的演变，提出了成滴机理．Ｗａｎｇ等　在硫　酸铵（ＡＳ）水溶液体系进行丙烯酸的双水相聚合，　

发现最终聚合物液滴呈多分散，且随引发剂、稳定　剂浓度而变化；并研究了在ＡＳ水溶液中ＡＭ与负　

离子单体、正离子单体的共聚合．Ｓｏｎｇ等　＇　也研　究了各因素对ＡＭ在ＡＳ水溶液双水相聚合最终　

聚合物液滴滴径的影响，发现其变化规律与传统　分散聚合一致．Ｗｕ等　研究了在Ａｓ水溶液中　

ＡＭ与２一丙烯酰胺一２一甲基丙磺酸共聚单体比例、　搅拌速率、引发剂以及稳定剂浓度对最终聚合物　

液滴滴径的影响．　本文在３Ｏ～５２．５℃温度下，采用偶氮类水溶　

丙烯酰胺水溶液聚合实验报告

摘要：

本实验通过在水溶液中进行丙烯酰胺聚合反应，探究了丙烯酰胺的水溶液聚合特性。实验结果表明，丙烯酰胺能够在水溶液中发生聚合反应，形成聚丙烯酰胺。

引言：

聚丙烯酰胺是一种重要的高分子材料，在水处理、油田开发、纺织品加工等领域具有广泛应用。其水溶液聚合方法简单、成本低廉，因此备受研究者关注。本实验旨在通过对丙烯酰胺水溶液聚合反应的研究，深入了解该反应的特性。

实验方法：

1. 实验材料准备

a. 丙烯酰胺

b. 水

c. 过硫酸铵

d. 氯化亚铁

e. 硝酸银

f. 醋酸

g. 玻璃仪器：烧杯、移液管、搅拌棒等

2. 实验步骤 a. 将一定质量的丙烯酰胺溶解于适量的水中，得到丙烯酰胺水溶液。

b. 在丙烯酰胺水溶液中加入过硫酸铵作为引发剂，控制温度，并搅拌均匀。

c. 观察水溶液的颜色变化和粘度变化。

d. 取适量的聚合液滴于硝酸银溶液中，观察是否产生沉淀反应。

e. 用醋酸对聚合液进行中和处理，观察是否产生沉淀反应。

实验结果：

1. 丙烯酰胺水溶液经过聚合反应后，呈现出浑浊的乳白色液体。

2. 随着聚合时间的增加，丙烯酰胺水溶液的粘度逐渐增大。

3. 将聚合液滴于硝酸银溶液中，观察到产生了白色沉淀，证明聚合液中存在氯离子。

4. 用醋酸对聚合液进行中和处理，观察到产生了白色沉淀，证明聚合液中存在银离子。

讨论：

根据实验结果可以得出以下结论：

1. 丙烯酰胺能够在水溶液中发生聚合反应，形成聚丙烯酰胺。

2. 过硫酸铵在水溶液中起到引发剂的作用，引发丙烯酰胺的聚合反应。

3. 聚合液中存在氯离子和银离子，可能是由于丙烯酰胺的原料或引发剂中含有这些离子而导致。

结论：

通过本实验我们成功地在丙烯酰胺水溶液中实现了聚合反应，并观察到了聚丙烯酰胺的形成。该实验结果对于深入研究丙烯酰胺的水溶液聚合特性具有重要意义，并为丙烯酰胺的应用提供了实验基础。