第２５卷第４期 阜阳师范学院学报（自然科学版） Ｖｏ１．２５，Ｎｏ．４ ２００８年１２月 Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｆｕｙａｎｇ Ｔｅａｃｈｅｒｓ Ｃｏｌｌｅｇｅ（Ｎａｔｕｒａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅ） Ｄｅｃ．２００８ 低分子量聚丙烯酸（钠）的合成及表征 张 坤 ，王志才。，王洪涛 ，张 慧 （１．阜阳师范学院化学化工学院，安徽阜阳２３６０４１；２．安徽省太和中学化学组太和２３６６００） 摘要：采用聚合法合成聚丙烯酸钠，得出制取低分子量聚丙烯酸钠的最适宜条件为：最佳单体浓度应选择１００％ （以丙稀酸占水重计算）；引发剂的适宜浓度为５ （以过硫酸铵质量占水重计算）．并讨论了单体浓度及引发剂浓度 对聚丙烯酸钠分子量的影响． 关键词：低分子量聚丙烯酸钠；单体浓度；引发剂 中图分类号：ＴＱ３２５．７ 文献标识码：Ａ 文章编号：ｌＯＯ４．４３２９（２００８）０４一ｏｏ５１—０３ ０ 引言 浮法和乳液法来合成液态、胶态、胶板或粉末状聚合 物．本文研究聚合法合成聚丙烯酸钠，并讨论了单体 聚丙烯酸钠是特殊类型的表面活性剂的一种， 浓度及引发剂浓度对聚丙烯酸钠分子量的影响． 作为一种精细化工产品，在近年来得到广泛的研究． １材料与方法 聚丙烯酸钠在不同的领域有着广泛的不同的作用， １．１聚丙烯酸钠的合成 可作为分散剂、洗涤剂助剂、阻垢剂、增稠剂、絮凝 量取一定量丙烯酸溶液（化学纯，纯度≥９８。 剂、吸附剂、胶粘剂等，且它所起到的作用和它的分 Ｏ ，上海化学试剂公司生产）倒入烧杯中，以３Ｏ 的 子量的大小有着密切的关系Ｌ１。］．高分子量聚丙烯酸 ＮａＯＨ溶液进行滴定，至ｐＨ一７．８时，停止滴定．量 钠主要作吸水剂、絮凝剂；中分子量聚丙烯酸钠主要 取一定量异丙醇溶液（分析纯，纯度≥９９．５ ，苏州 起增稠剂、保水剂的作用；低分子量聚丙烯酸钠（１ 市第二化工研究所生产）加入滴定后的丙烯酸溶液 ０００～５ ｏｏ０）用途极为广泛，可作为水质稳定剂、陶 中，搅拌均匀后倒入三颈烧瓶中．三颈烧瓶装有搅拌 瓷添加剂、颜料分散剂、钻井泥浆降失水剂、水泥减 器、回流冷凝器、滴液漏斗．滴液漏斗中盛有一定量 水剂、农药造粒展开剂、油井压裂液［５Ⅲ］．此外，低分 的过硫酸铵（分析纯，纯度≥９８．ｏＨ，上海化学试剂 子量聚丙烯酸钠在金属材料中用作新型的淬火剂、 公司生产）．旋转分液漏斗开关，控制流速，让过硫酸 在橡胶工业中作增稠剂、在氯化铵等无机盐中作防 铵溶液逐滴加入烧瓶中．在一定时间滴加，由于聚合 结块剂、在采矿中作矿物浮选剂，印刷业、塑料工业、 的过程是一个放热的过程，所以三颈瓶中的温度有 医学、药学及金属离子废液的金属回收等方面也有 所升高，反应液逐渐回流，让其在９４℃继续回流１ 应用．因为低分子量聚丙烯酸钠具有良好的水溶性 ｈ，反应即可完成． 和较大的极性，能够结合水中的钙、镁等多价离子形 １．２聚丙烯酸钠分子量的测定 成可溶的链状阴离子，因此，在工业热交换设备中应 将所制得的聚丙烯酸钠溶液配成Ｃ≤２ ｇ／Ｌ的 用较广，采用低分子量的聚丙烯酸钠作水质稳定剂， 稀溶液．将恒温水槽的温度调到３Ｏ℃后，把乌氏粘 其防垢效果显著． 度计垂直置于恒温水中，恒温５ ｍｉｎ． 聚丙烯酸钠合成方法因具体的分子量大小、应 将所测得的数据代入公式求分子量［１ｕ： 用功能及经济角度等方面的因素，可选用溶液法、悬 收稿日期：２００８—０９—２２ 基金项目：安徽青年教师“资助计划”（２００７）ｑ１１４２）；阜阳师范学院科研项目（２Ｏ０７ＬＱＯ５；２ＯＯ８ＬＱ１５）资助 作者简介：张坤，实验员． 王洪涛，在读博士，讲师．研究方向：无机固体电解质． ５２ 阜阳师范学院学报（自然科学版） 第２５卷 ｒ＇７］：√． 二鱼 二 … Ｃ （】） 、一 小．这是由于从８Ｏ％增加到１００ 的时候，浓度增加， 有利于反应的进行．但是浓度超过１００ 以后，由于 Ｍ＝ ｓ４，＇ＥＴ］ｌＯ．１７８ 所求得的聚丙烯酸钠分子量 １．３ 客观条件对分子量的影响 （２） 浓度过大，丙烯酸反应不完全，且不易除去，因此使 Ｃ为聚丙烯酸钠溶液浓度（单位：ｇ／ｍＬ）；Ｍ为 得分子量减小．所以单体浓度应选择在１００ 最合 适． ２．２引发剂浓度对聚丙烯酸钠分子量的影响 以不同浓度的过硫酸铵溶液，按照上述实验步 合成的聚丙烯酸钠的分子量要受到很多因素的 影响，如引发剂用量、聚合反应温度、链转移剂、单体 浓度等都会影响聚合物的分子量． １．３．１ 单体浓度对聚丙烯酸钠分子量的影响 用量筒量取４份１００ ｍＬ的丙烯酸，倒入四只 ２５０ ｍＬ的烧杯中，再分别量取１２５ ｍＬ、１１１ ｍＬ、１００ ｍＬ、９１ ｍＬ的蒸馏水，分别倒入烧杯中，用玻璃棒搅 拌均匀，配成８Ｏ％、９Ｏ％、１００％、１１０％４份溶液（单 体浓度以丙烯酸占水重计算）．按照上述的过程，保 持其他条件不变，分别测定聚丙烯酸钠的分子量． １．３．２ 引发剂浓度对聚丙烯酸钠分子量的影响 用电子天平准确称量３．００ ｇ、４．００ ｇ、５．００ ｇ、６． ００ ｇ过硫酸铵晶体，分别倒入４个１００ ｍＬ的容量 瓶，再向容量瓶中加入蒸馏水，配成３％、４％、５％、 ６％四瓶１００ ｍＬ过硫酸铵溶液（引发剂浓度以过硫 酸铵质量占水重计算）．按照上述的过程，保持其他 条件不变，分别测定聚丙烯酸钠的分子量． ２ 结果 ２．１单体浓度对聚丙烯酸钠分子量的影响 以不同浓度的丙烯酸单得聚丙烯酸钠，再 分别采用粘度法来测其分子量．依次求出单体浓度 为８Ｏ％、９Ｏ％、１００％、１１０％时，所制得的聚丙烯酸钠 的分子量．结果表示在图１中． 单体浓度Ｃ（％） 图１单体浓度对分子量的影响 从图１知，在相同条件下，随着单体浓度的增大， 聚丙烯酸钠分子量呈现出先增大后减小的趋势．当 单体浓度达到１００％时，聚丙烯酸钠分子量开始减 骤制取聚丙烯酸钠，再分别测其分子量．依次求出引 发剂浓度为３ 、４ 、５ 、６％时，所制得的聚丙烯酸 钠的分子量。结果表示在图２中．本聚合反应采用引 发剂引发下的自由基聚合反应，遵循典型的连锁反 应机理．过硫酸铵热分解生成自由基，自由基引发单 体进行聚合．引发剂的引发效率和引发剂的热分解 速率对聚合物的分子量有影响． 嘲 求 链转移剂浓度ｃ（％） 图２ 引发剂浓度对分子量的影响 通过对图２的分析可以看出，在相同条件下，随 着引发剂浓度的增大，聚丙烯酸钠分子量呈现出先 减小后增大的趋势．但引发剂加量继续增大到６ ９／５ 时，由于引发剂的引发效率下降，表现为对聚合物的 分子量影响甚微，因此选择引发剂的适宜浓度为 ５ ． ３ 结论 本文采用聚合法合成聚丙烯酸钠，并讨论了单 体浓度及引发剂浓度对聚丙烯酸钠分子量的影响． 通过分析和讨论，从而得出制取低分子量聚丙烯酸 钠的最适宜条件为：最佳单体浓度应选择１００ （以 丙稀酸占水重计算）；引发剂的适宜浓度为５ （以过 硫酸铵质量占水重计算）． 第４期 张坤等：低分子量聚丙烯酸（钠）的合成及表征 ５３ 参考文献 ［１］何静，吴玉英，刘六军等．低分子量ＰＡＡＮａ散性的研究［Ｊ］．北京林业大学学报，２００２，２４（５）：２１６—２１９． ［２］韩秀山．聚丙烯酸钠的应用［Ｊ］．四川化工与腐蚀控制，２００２，５（２）：１７—２Ｏ． Ｅ３］Ｓａｒａｃ Ａ Ｓ．Ｒｅｄｏｘ ｐｏｌｙｍｅｒｉｚａｔｉｏｎ［Ｊ］．Ｐｒｏｇｒｅｓｓ ｉｎ Ｐｏｌｙｍｅｒ Ｓｃｉｅｎｃｅ，１９９９，２４：１１４９—１２０４． ［４］Ｓｈａｆｆｅｉ Ｋ Ａ，Ａｙｏｕｂ Ｍ Ｍ Ｈ，ＩｓｍａｉＬ Ｍ Ｎ，ｅｔ ａ１．Ｋｉｎｅｔｉｃｓ ａｎｄ ｐｏｌｙｍｅｒｉｚａｔｉｏｎ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｆｏｒ ｓｏｍｅ ｐｏｌｙｖｉｎｙｌ ａｃｅｔａｔｅ ｅｍｕｌｓｉｏｎｓ ｐｒｅｐａｒｅｄ ｂｙ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｒｅｄｏｘ ｐａｉｒ ｉｎｉｔｉａｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍｓ［Ｊ］．Ｅｕｒ Ｐｏｌｙｍ Ｊ，１９９８，３４（３—４）：５５３—５５６． Ｆｓ］孙晓日．低分子量聚丙烯酸钠的合成［Ｊ］．化学研究与应用，２００２，１４（３）：３３４．３３５． ［６］杨玉峰，孟晓玲，张西安．反相微小乳液合成速溶高分子量聚丙烯酸钠［Ｊ］．河南师范大学学报（自然科学版），２００５， ３３（３）：８７—９０． ［７］刘伟，武玉民，段洪东．低分子量聚丙烯酸钠的合成研究［Ｊ］．精细石油化工，１９９９，５：４３．４４． ［８］高凤芹，宁荣昌．合成低分子量聚丙烯酸钠的新方法［Ｊ］．华东理工大学学报（自然科学版），２００６，３２（２）：２２１—２２４． ［９］ 杨立霞，张文丽．低分子量聚丙烯酸钠的制备及应用进展口］．化学工程师，２００５，（３）：３５—３７． ［ｉｏ３ ＸＵ Ｑｕｎ，ＨＡＮ Ｂｕ—ｘｉｎｇ，ＹＡＮ Ｈａｌ—ｋｅ．Ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ｃｏｓｏｌｖｅｎｔｓ ｏｎ ｔｈｅ ｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｉｏｎ ｐｏｌｙｍｅｒｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ ａｃｒｙｌｉｃ ａｃｉｄ ｉｎ ｓｕｐｅｒ— ｃｒｉｔｉｃａｌ ｃａｒｂｏｎ ｄｉｏｘｉｄｅ［Ｊ］．Ｐｏｌｙｍｅｒ，２００１，４２：１ ３６９—１ ３７３． ［１１］张天胜．表面活性剂应用技术［Ｍ］．北京：化学工业出版社，２００１． Ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ ａｎｄ Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉ０ｎ ｏｆ Ｌｏｗ Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｗｅｉｇｈｔ Ｐｏｌｙａｃｒｙｌａｔｅ Ｓｏｄｉｕｍ ＺＨＡＮＧ Ｋｕｎ ，ＷＡＮＧ Ｚｈｉ．ｃａｉ。，ＷＡＮＧ Ｈｏｎｇ—ｔａｏ ，ＺＨＡＮＧ Ｈｕｉ （１．Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ ａｎｄ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｆｕｙａｎｇ Ｔｅａｃｈｅｒｓ Ｃｏｌｌｅｇｅ，Ｆｕｙａｎｇ ２３６０４１，Ｃｈｉｎａ； ２．Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｇｒｏｕｐ ｉｎ Ｔａｉｈｅ Ｍｉｄｄｌｅ Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ａｎｈｕｉ Ｐｒｏｖｉｎｃｅ，Ｔａｉｈｅ ２３６６００，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｐｏｌｙａｃｒｙｌａｔｅ ｓｏｄｉｕｍ ｗａｓ ｐｒｅｐａｒｅｄ ｕｓｉｎｇ ｐｏｌｙｍｅｒｉｚａｔｉｏｎ ｒｅａｃｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄ．Ｔｈｅ ｏｐｔｉｍｕｍ ｒｅａｃｔｉｏｎ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ ｉｓ ｏｂｔａｉｎｅｄ ａｓ ｆｏｌｌｏｗｓ：ｔｈｅ ｓｕｉｔａｂｌｅ ｐｅｒｃｅｎｔａｇｅ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ ｏｆ ｍｏｎｏｍｅｒ ｉｓ １００ （ａｃｙｌｉｃ ａｃｉｄ Ｂａｓｅｄ ｏｎ ｗａｔｅｒ ｗｅｉｇｈｔ）ａｎｄ ｏｐｔｉｍａｌ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ ｏｆ ｉｎｉｔｉａｔｏｒ ｉｓ ５ Ａ（０ａｍｍｏｎｉｕｍ ｐｅｒｓｕｌｆａｔｅ ｑｕａｌｉｔｙ ｏｆ ｗａｔｅｒ ｗｅｉｇｈｔ）．Ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ｍｏｎｏｍｅｒ ａｎｄ ｉｎｉｔｉａｔｏｒ ｃｏｎｃｅｎ— ｔｒａｔｉｏｎ ｉｓ ａｌｓｏ ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｌｏｗ ｍｏｌｅｃｕｌａｒ ｐｏｌｙａｃｒｙｌａｔｅ ｓｏｄｉｕｍ；ｍｏｎｏｍｅｒ；ｉｎｉｔｉａｔｏｒ
