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
反相乳液聚合是以非极性液体如烃类溶剂为连续相（油相），单体溶于水为分散相（水相），借助乳化剂将分散相（水相）分散于连续相（油相）中，形成“油包水”（Ｗ／Ｏ）型乳液进行聚合。反相乳液聚合为水溶性单体提供了一个具有高聚合速率和高相对分子质量聚合产物的聚合方法。反相乳液聚合是Ｖａｎｄｅｒｈｏｆｆ等［１］在１９６２年进行的，他们以有机溶剂为介质，首先进行了水溶性单体的反相乳液聚合，并发现：反相乳液聚合与溶液聚合相比具有许多优点，如聚合速率高、得到的胶乳通过调节体系的ｐＨ值或加入乳化剂等方法可使聚合物迅速地溶于水，比粉末型聚合物的应用更加方便。从此反相乳液聚合作为常规乳液聚合的一个补充，得到迅速发展［３］。１反相乳液聚合体系组成丙烯酰胺反相乳液聚合体系包括：水溶性丙烯酰胺类单体、水溶性阳离子或阴离子功能单体、引发剂、Ｗ／Ｏ型乳化剂、水相、连续相和助剂等。１．１乳化剂和连续相反相乳液聚合必须利用表面活性剂，通过一定的方式将含有丙烯酰胺和水溶性阳离子型、水溶性阴离子型等共聚单体组成的水溶液（分散相）分散乳化在油相中（连续相），因此乳化剂在反相乳液聚合中的作用是非常大的。早期的乳化剂一般采用非离子型的表面活性剂，如失水山梨糖有机酸酯、失水山梨糖酯环氧乙烷的加成物，烷基醇或烷基酚环氧乙烷的加成物。目前基本不使用单一的乳化剂，转用复配型乳化剂，但不论使用何种复配乳化剂都必须使复配后的乳化剂的ＨＬＢ值尽量与水相中的丙烯酰胺和共聚单体所组成体系的ＨＬＢ接近，只有这样才能达到较好的乳化效果。早期，油相一般采用苯－甲苯为油相，后来采用高沸点的溶剂油为连续相。有的研究者［２］以Ｏｐ，Ｓｐａｎ和Ｎｐ系列表面活性剂为乳化剂，各种油为连续相，进行Ｗ／Ｏ乳液的研究认为：非离子表面活性剂亲油基结构和油相分子结构应该相似，以便在界面油相一侧形成致密的活性剂－油分子结构体，增加界面粘度，对乳液稳定有利。国外有人采用两亲性高分子表面活性剂为乳化剂，如Ｒｅｅｋｍａｓ等［３］以两亲高分子低ＨＬＢ值嵌段聚合丁基硬脂酸酯为乳化剂，生物油为连续相；ＪｏｓｅＨｅｒｎａｎｄｅｚ等［４］以１２－羟基硬脂酸－聚氧乙烯醚三段聚合物为乳化剂，异构烷烃为连续相进行丙烯酰胺反相乳液聚合，乳液的性质好于使用一般普通乳化剂的聚合乳液。他们还认为两亲性高分子表面活性剂的乳化效率高于一般普通乳化剂，而且没有链转移作用，单体转化率高于一般普通乳化剂，并且聚合速度快，反应时间短，聚合乳液的稳定性远远高于使用一般普通乳化剂制备的乳液的稳定性。１．２引发体系丙烯酰胺反相乳液聚合的引发剂一般采用水溶性或油溶性过氧化物作为引发剂、水溶性或油溶性过氧化物与还原剂组成的氧化－还原引发体系，价格便宜、链转移常数较大，导致聚合物产品相对分子质量不可能太高。偶氮类引发剂分解温度较高、价格也很贵、但链转移常数极小、分解速度较慢，制备超高分子量聚丙烯酰胺时经常使用。辐射引发一般采用高能放射线照射反相乳液体系引发自由基而发生聚合反应。辐射引发在聚合体系中不反相乳液聚合法制备聚丙烯酰胺及其应用闫丽娟，赵达文，毕成良，张宝贵（南开大学环境科学与环境学院，天津３０００７１）摘要：本文介绍了利用反相乳液聚合法制备聚丙烯酰胺，并讨论了聚丙烯酰胺在石油开采、水处理、造纸、医药、采矿、纺织等行业中的应用。关键词：聚丙烯酰胺，反相乳液聚合；应用中图分类号：ＴＱ３２６．４文献标识码：Ａ文章编号：１００８－１２６７（２００７）０１－００３２－０３
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
【期刊名称】《化学与生物工程》
【年(卷),期】2011(28)9
【摘 要】The ultra-high molecular weight polyacrylamide was prepared by
inverse emulsion polymerization method. The optimum reaction
conditions were obtained by orthogonal experiment as follows:reaction
time was 30 ℃,mass ratio of initiator to monomers was 0. 15%,reaction
time was 4 h,and volume ratio of oil to water was 1:1. Furthurmore, volume
ratio of oil to water and initiator dosage were optimized through single
factor experiment. The polyacrylamide with average relative molecular
weight of 1. 79 X 106 was prepared when the monomer content was 15 % ,
the volume ratio of oil to water was 1. 2 :1,and the mass ratio of initiator to
monomers was 0. 13%.%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.
丙烯酰胺反相细乳液聚合
夏燕敏;苏智青;许汇;李应成;王兰
【摘 要】Using inverse miniemulsion polymerization, a basic emulsion
system with white oil as continuous phase, single sorbitan
oleate/polyoxyethylene sorbitan oleate as emulsifier, a polymeric
emulsifier (a mixture of polyisobutylene succinic acid ester and sorbitan
oleate) as the co-stabilizer was established through the orthogonal
experiment. The effects of rotational speed in miniemulsification process,
composition, concentration and monomer content of emulsifier system on
the stability of the product were investigated. The effects of different
polymerization process such as monomer concentration and
polymerization time on the particle size and distribution of microspheres
were also studied. The results showed that long-term stable sub-micron
emulsion grade polyacrylamide microspheres with the particle size of
