聚丙烯酰胺的反相微乳液聚合研究

辛烷/S p an 80-Tween 60/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):220～224C H IN A S YN T H E T IC R UBB ER IND U S T R Y实验对辛烷/S p a n 80-Twee n 60/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30mi n 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(R p,5%)和最大聚合速率(R p,m a x)以及聚合物平均相对分子质量(M v )的影响,得到如下动力学关系式:R p ,5%∝[M ]1.02[I ]0.45[E ]-0.34R p,m a x∝[M ]0.94[I ]0.45[E ]-0.37M v ∝[M ]1.19[I ]-0.11[E ]-1.19R p,5%与R p,m a x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(S p a n 80)-聚氧乙烯山梨醇酐单硬脂酸酯(Tween 60)/AM /水反相微乳液体系的形成及其聚合动力学进行了考察。

反相乳液聚合综述报告102074123王胜2012.6.51.反相乳液聚合的历史自1962年Vanderhoff等以有机溶剂为介质，首次进行水溶性单体的反相乳液聚合以来，作为生产高聚物的重要方法之一，反相乳液聚合发展至今已有40多年的历史。

反相乳液聚合是以非极性液体(如烃类溶剂等)为连续相，聚合单体溶于水，然后借助乳化剂分散于油相中，形成“油包水”(W／0)型乳液而进行的聚合，具有反应易于散热、聚合速率高、能得到高分子量聚合物等优点，用途广泛。

尤其是水溶性高相对分子质量聚合物被广泛用于纺织、石油、造纸、涂料和医药等领域。

2.反相乳液聚合机理反相乳液聚合可采用油溶性或水溶性引发剂，形成反相聚合物胶乳。

由于体系与常规乳液聚合形成镜式对照，故称为反相乳液聚合。

反相乳液聚合体系主要包括：水溶性单体、引发剂、乳化剂、水以及有机溶剂。

对于一般的反相乳液聚合，其聚合机理可分为4个阶段：分散阶段、阶段Ⅰ(乳胶粒生成阶段)、阶段Ⅱ乳胶粒长大阶段)和阶段Ⅲ(聚合反应完成阶段)。

2．1 分散阶段在乳化体系中，开始加入的乳化剂以单分子形式溶解在水中，称为真溶液，当乳化剂浓度达到临界胶束浓度(CMC)时，再加入的乳化剂就开始以胶柬形式出现。

每个胶束大约由5O～200个乳化剂分子组成，尺寸约为10 rim。

由于胶束的增溶作用，还会将一部分溶解在水中的单体由水相吸收到胶束中来，形成所谓的增溶胶束。

宏观上看，稳定状态时，单分子乳化剂浓度和胶束乳化剂浓度均为定值。

但微观上看，单分子乳化剂和胶束乳化剂之间建立了动态平衡。

向体系中加入单体后，在搅拌作用下，单体分散成珠滴。

部分乳化剂被吸附在单体珠滴表面上，形成单分子层，乳化剂的亲水端指向水相，而亲油端则指向单体珠滴中心，以使其稳定地悬浮在水相中。

在分散过程中，适度的搅拌很重要，若无搅拌或搅拌强度不够，小的单体珠滴倾向于聚结成大的珠滴，甚至分层。

2．2 阶段Ⅰ(乳胶粒生成阶段)引发剂加入到体系中后，在水相中开始分散出自由基。

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数量级没有改变。

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。

反相微乳液共聚合制备两性聚丙烯酰胺动力学研究杨开吉;苏文强;徐青林;王克明【期刊名称】《造纸化学品》【年(卷),期】2012(000)001【摘要】该文首先通过电导法和目视法绘制了复配乳化剂、单体溶液和环己烷的三元相图;然后通过动力学研究,分析了反应温度、单体浓度、乳化剂用量和引发剂用量对聚合反应速率和PDADMAC/AM/AA（PDAA）相对分子质量的影响,得到聚合反应的表观活化能为9.84 kJ/mol;并分别得到了聚合速率和相对分子质量的动力学关系式为Rp∝[M]1.05[E]0.21[I]0.35,Mv∝[M]1.18[E]-1.16[I]-0.24。

最后通过扫描电镜观察了PDAA反相微乳液粒子形貌及PDAA水溶液粒子形貌。

【总页数】8页(P13-20)【作者】杨开吉;苏文强;徐青林;王克明【作者单位】东北林业大学生物质材料科学与技术教育部重点实验室,黑龙江哈尔滨150040／北京恒聚化工集团有限责任公司研究所,北京101109;东北林业大学生物质材料科学与技术教育部重点实验室,黑龙江哈尔滨150040;北京恒聚化工集团有限责任公司研究所,北京101109;北京恒聚化工集团有限责任公司研究所,北京101109【正文语种】中文【中图分类】TS71【相关文献】1.反相微乳液制备两性聚丙烯酰胺的正交实验优化 [J], 杨开吉;苏文强;陈京环2.两性聚丙烯酰胺的反相微乳液制备及其在造纸中的应用 [J], 杨开吉;苏文强;徐青林;宋宪存3.反相微乳液制备两性聚丙烯酰胺的工艺优化 [J], 杨开吉;苏文强;陈京环;沈静4.反相微乳液制备两性聚丙烯酰胺微粒的研究 [J], 杨开吉;苏文强;沈静5.AM/(2-甲基丙烯酰氧乙基)三甲基氯化铵/2-丙烯酰胺基-2-甲基丙基磺酸钠的反相微乳液共聚合动力学研究 [J], 申迎华;谢龙;王志忠因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

聚丙烯酰胺的合成及应用研究进展作者：徐强来源：《中国化工贸易·中旬刊》2019年第06期摘要：随着我国经济社会的不断进步和发展，大众生活也呈现出多样化的发展态势，人们对于聚丙烯酰胺产品的消费需求也在不断增加，聚丙烯酰胺作为一种水溶性的高分子材料，在人们的生活和工作中占有十分重要的地位，对经济的可持续发展做出了突出贡献。

近几年，科学技术的腾飞推动了聚丙烯酰胺的生产制造，因此，对此进行分析具有实际的现实意义。

关键词：聚丙烯酰胺;合成;应用;未来趋势现阶段，各个行业在发展的过程中对于聚丙烯酰胺的需求也在不断增加，尤其是在石油开采方面、水处理和造纸行业中。

而在其他国家，比如西方国家，则主要将聚丙烯酰胺应用于水处理的工作中。

聚丙烯酰胺的特点明显，因此，受到各个行业的广泛应用。

近些年来，国家倡导环保理念，爱护环境已经成为人们开展工作的主要目标之一，在这样的发展背景下，对聚丙烯酰胺的合成以及应用进行研究。

1 聚丙烯酰胺的主要合成方法1.1 水溶液聚合聚丙烯酰胺的合成方法并不是单一的，其多种多样的合成方法为人们的工作提供了极大的便利，再加上社会的发展和科学技术的进步，新型的科学技术不断涌现，也逐步应用到聚丙烯酰胺的合成工艺中，从而推动聚丙烯酰胺生产技术的进步。

其主要可分为带式聚合、槽式聚合、釜式聚合。

釜式聚合为现阶段主要生产方式，其产能分为三个历程：每年每条生产线为5000吨以下、5000到2万、2万以上;随着聚丙烯酰胺需求的不断增加，聚丙烯酰胺生产规模也在不断扩大，在这样的发展背景下，给行业发展更多发展机遇的同时也需要加强研究，不断升级，提高安全性和有效性。

在聚丙烯酰胺进行聚合的时候，其产品的性能会受到多种因素的影响，但其设备比较简单，实际操作也没有太大的难度，对自然环境的影响也不大。

因此，这种方法在实际的生产中受到极大的欢迎，这种方法也是使用最为频繁的聚合方法。

未来，如何节能节能降耗、并实现连续化聚合生产是一个重要的研究方向。

阳离子聚丙烯酰胺超声辅助反相乳液聚合工艺研究欧阳明;李海普;李彬;张莎莎【期刊名称】《应用化工》【年(卷),期】2010(39)12【摘要】以丙烯酰胺(AM)和二甲基二烯丙基氯化铵(DMDAAC)为共聚单体,采用反相乳液聚合工艺制备阳离子型聚丙烯酰胺乳胶P(DMDAAC-AM),并引入超声波作用加强乳化效果.结果表明,超声辅助乳化可以细化液滴,提高稳定性.聚合工艺的优化结果为:引发剂K2S2O8用量为1.6‰,乳化剂用量为8%,亲水亲油平衡值(HLB)为7,单体质量分数为35%,油水质量比为1.1:1.0,超声时间为4 min,阳离子度为15%,反应温度60℃,反应时间4 h.所得产物乳液稳定,相对分子量为3.53×106.FTIR和SDTA-TGA分析结果表明,产物为P(DMDAAC-AM),分解温度为382.83℃,具有良好的热稳定性.【总页数】5页(P1807-1811)【作者】欧阳明;李海普;李彬;张莎莎【作者单位】中南大学,化学化工学院,湖南,长沙,410083;中南大学,化学化工学院,湖南,长沙,410083;中南大学,化学化工学院,湖南,长沙,410083;中南大学,化学化工学院,湖南,长沙,410083【正文语种】中文【中图分类】TQ314.2【相关文献】1.反相乳液聚合法制备阳离子聚丙烯酰胺及其絮凝性能研究 [J], 王玮;王新龙;张跃军2.反相乳液聚合制备阳离子聚丙烯酰胺及其絮凝性能评价 [J], 罗跃;王志龙;郑力军;吴雄军;毛紫楠3.反相乳液聚合制备阳离子聚丙烯酰胺微粒的研究 [J], 惠泉;刘福胜;于世涛;吕先富4.反相乳液聚合法合成阳离子聚丙烯酰胺的研究 [J], 陈洁;陈平;王宏力;保海防5.反相乳液聚合制备阳离子聚丙烯酰胺及其絮凝性能评价 [J], 罗跃;王志龙;郑力军;吴雄军;毛紫楠因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。