CN100384891C - 一种低分子量聚丙烯酰胺的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种在高单体浓度下制备低分子量聚丙烯酰胺的方法，该方法采用水溶液聚合法，选用乙醇为移热溶剂，甲酸钠为链转移剂，过硫酸铵为引发剂，乙二胺四乙酸二钠盐(EDTA)为稳定剂，通过连续分别滴加丙烯酰胺溶液和引发剂溶液，在80～90℃回流温度下进行聚合反应，通过调节甲酸钠和过硫酸铵引发剂的用量，合成出分子量为(1.0～2.6)×104聚丙烯酰胺。由此方法合成的低分子量聚丙烯酰胺具有良好的水溶性，适用于作高分子乳化剂、分散剂、粘合剂等。
Description
技术领域
本发明涉及高分子化合物聚丙烯酰胺的合成方法，尤其涉及一种低分子量聚丙烯酰胺的合成方法。
背景技术
低分子量(分子量＜20×104)聚丙烯酰胺作为粘合剂、添加剂应用于建筑装饰、造纸、纺织、印染、陶瓷、粘合材料、化工等领域。由于丙烯酰胺单体的聚合活性高，反应热大，工业生产和实验室合成制备低分子量聚丙烯酰胺比较困难。国内有资料报道采用沉淀聚合法合成低分子量聚丙烯酰胺，但合成步骤繁琐，工艺复杂，并且使用大量有机溶剂，不利于安全生产。采用水溶液聚合方法合成低分子量聚丙烯酰胺工艺上较为可行，如宁波化工研究院在单体质量浓度为20％时，以过硫酸铵-亚硫酸氢钠为引发体系，合成出分子量为(23～40)×104聚丙烯酰胺；南通职业大学化学工程系在单体质量浓度为10％时，以过硫酸钾-氮三丙胺为引发体系，合成出分子量为62×104聚丙烯酰胺。综上所述，水溶液聚合法现有技术普遍采用10％～20％低单体浓度合成低分子量聚丙烯酰胺，其分子量范围一般在(23～62)×104之间。
本技术主要发明者曾在ZL03126303.8中，以异丙醇为链转移剂和移热溶剂，在单体质量浓度为30％时，合成出分子量＜20×104的聚丙烯酰胺，最低为2.6×104，但难以合成更低分子量的聚丙烯酰胺，单体浓度不能进一步提高，存在生产效率低和成本偏高的问题。为此，本发明在此基础上进行了进一步改进。
发明内容
本发明的目的在于提供一种在高单体浓度下，采用水溶液聚合合成出分子量范围在(1～2.6)×104的低分子量聚丙烯酰胺的方法，使合成出的低分子量聚丙烯酰胺水溶性良好，生产成本降低。
为了实现发明目的，本发明技术方案如下：采用水溶液聚合法，以乙醇为移热溶剂，甲酸钠为链转移剂，过硫酸铵为引发剂，乙二胺四乙酸(EDTA)为稳定剂，通过以下步骤合成低分子量聚丙烯酰胺：
(1)将200g质量百分比浓度40％的丙烯酰胺水溶液与5～25g甲酸钠混合溶解配成单体溶液，0.5～1.2g过硫酸铵溶于10g水中配成引发剂溶液。
(2)在烧瓶中加入50g95％乙醇，20g上述配制好的单体溶液，2g质量浓度为3％的EDTA溶液，1.2g上述配制好的过硫酸铵引发剂溶液，开动搅拌，逐步升温至80℃回流，保持回流温度10分钟。
(3)在保持搅拌和回流状态下，分别从恒压漏斗中连续滴加剩余的单体溶液和剩余的引发剂溶液，在2小时内滴加完毕。
(4)回流保持反应2小时，常压状态下，蒸出乙醇和水混合物，降温得到低分子量聚丙烯酰胺水溶液。
按照GB17514-1998测定合成出的低分子量聚丙烯酰胺，其分子量为(1～2.6)×104。
本发明的有益效果在于：该合成方法采用水溶液聚合，简化了聚合工艺，提高了单体浓度，合成的聚丙烯酰胺分子量更低，容易控制，操作安全且降低了生产成本。由此方法合成的低分子量聚丙烯酰胺具有良好的水溶性，适用于作高分子乳化剂、粘合剂等。
具体实施方式
为了更好地对本发明进行说明，列举实施例如下：
实施例1
(1)将200g质量百分比浓度为40％的丙烯酰胺水溶液与5g甲酸钠混合溶解配成单体溶液，0.6g过硫酸铵溶于10g水中配成引发剂溶液。
(2)在0.5L装有电动搅拌、恒压漏斗、温度计、回流冷凝器四口烧瓶中加入50g95％乙醇，20g上述配制好的单体溶液，2g质量浓度为3％的EDTA溶液，1.2g上述配制好的过硫酸铵引发剂溶液，开动搅拌，逐步升温至80℃回流，保持回流温度10分钟。
(3)在保持搅拌和回流状态下，分别从恒压漏斗中连续滴加剩余的单体溶液和剩余的引发剂溶液，在2小时内滴加完毕。
(4)回流保持反应2小时，常压状态下，蒸出乙醇和水混合物，降温得到低分子量聚丙烯酰胺水溶液。
按GB17514-1998测定其分子量为2.28×104。
实施例2
同实施例1，改变甲酸钠用量为8g，所获得的低分子量聚丙烯酰胺溶液，按GB17514-1998测定分子量为2.07×104。
实施例3
同实施例1，改变甲酸钠用量为15g，所得到的低分子量聚丙烯酰胺，按GB17514-1998测定分子量为1.47×104。
实施例4
同实施例1，改变甲酸钠用量为17.5g，所得到的低分子量聚丙烯酰胺溶液，按GB17514-1998测定分子量为1.0×104。
实施例5
(1)将200g质量百分比浓度为40％的丙烯酰胺水溶液与5g甲酸钠混合溶解配成单体溶液，0.8g过硫酸铵溶于10g水中配成引发剂溶液。
(2)实施步骤同实施例1中(2)(3)(4)(5)。
所得到的低分子量聚丙烯酰胺溶液按GB17514-1998测定其分子量为1.55×104。
实施例6
同实施例5，改变过硫酸铵为1.2g，得到低分子量聚丙烯酰胺溶液，按GB17514-1998测定其分子量为1.81×104。
该方法合成出的低分子量聚丙烯酰胺溶液具有良好的水溶性，适用于高分子乳化剂、分散剂、粘合剂等，具有较好的市场前景。
Claims (2)
1.一种低分子量聚丙烯酰胺的制备方法，采用水溶液聚合法，其特征在于：选用乙醇为移热溶剂，甲酸钠为链转移剂，过硫酸铵为引发剂，乙二胺四乙酸为稳定剂，通过调节链转移剂甲酸钠和引发剂过硫酸铵的用量合成低分子量聚丙烯酰胺，具体步骤如下：
(1)将200g质量百分比浓度为40％的丙烯酰胺水溶液与5～25g甲酸钠混合溶解配成单体溶液，0.5～1.2g过硫酸铵溶于10g水中配成引发剂溶液；
(2)在烧瓶中加入50g95％乙醇、20g上述配制好的单体溶液、2g质量百分比浓度为3％的乙二胺四乙酸溶液、1.2g上述配制好的过硫酸铵引发剂溶液，搅拌，逐步升温至80℃回流，保持回流温度10分钟；
(3)在保持搅拌和回流状态下，分别从恒压漏斗中连续滴加剩余的单体溶液和剩余的引发剂溶液，在2小时内滴加完毕；
(4)回流保持反应2小时，常压状态下蒸出乙醇和水混合物，降温得到低分子量聚丙烯酰胺水溶液。
2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所制备出的低分子量聚丙烯酰胺分子量为1×104～2.6×104。
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