丙烯酸-丙烯酰胺共聚物制備方法和應用

[db:作者] / 2023-01-06 00:00

丙烯酸-丙烯酰胺共聚物

[結構式]

[物化性質]無色透明或淡黃色透明黏性液體。

[制備方法]丙烯酸丙烯酰胺共聚物的制備方法有兩種：第一種是由丙烯酸單體與丙烯酰胺單體進行自由基共聚合反應制得。第二種方法是水解聚丙烯腈(含有羧基的聚合物)；第二種方法的優點是可以利用工業廢聚丙烯腈，如人造羊毛或腈綸等。

(1)由丙烯酸和丙烯酰胺直接共聚合

取適量的去離子水加入到裝有電動攪拌器、回流冷凝器、滴液漏斗的聚合反應器中，將計量的丙烯酰胺用適量的水，配成稀的丙烯酰胺水溶液置于聚合反應器上的滴液漏斗中。將單體總質量7%～8%的過硫酸銨與計量的丙烯酸和適量的水配成稀的丙烯酸，與過硫酸銨水溶液置于聚合反應器上另一滴液漏斗中。當反應器內的水溫達到85～90℃時同時滴加丙烯酰胺水溶液和丙烯酸混合液。保持反應溫度，在攪拌下約4～5h滴加完畢。滴加過程中，反應體系溫度會自動升高，當升溫過快時，應通入冷卻水控制溫度在90℃左右。加完兩種單體后，繼續攪拌反應0.5h，冷卻反應液。

(2)由腈綸廢絲水解制丙烯酸-丙烯酰胺共聚物

聚丙烯腈分子鏈上含有大量的氰基，可水解成羧基和酰氨基，反應式如下：

將24.4份50%(質量)的NaOH水溶液加到水解反應器中，并加熱至90℃。將100份14.7%(質量)的聚丙烯腈水漿在攪拌下50min～1h內連續加至反應器內。將反應混合物的溫度升至90～100℃，在攪拌下水解，水解過程中定期取樣分析羧基和酰氨基的含量。當水解產物中羧基的含量達到70%～80%，酰氨基的含量達到20%～30%時，水解反應完成。水解反應中水解溫度對水解程度影響較大，水解反應時間一般在2.5～5h為宜。因此水解反應的全過程中反應溫度應控制在95～100℃，總反應時間應控制在3h左右，這樣所得產物阻垢性能最好。

(3)反相浮液聚合制備丙烯酸-丙烯酰胺共聚物

將丙烯酸與氫氧化鈉進行中和反應，制得丙烯酸鈉的水溶液;將丙烯酰胺用一定量的去離子水溶解，與制得的丙烯酸鈉水溶液混合物均勻成水溶液相。

在500mL反應器中加入液體石蠟和乳化劑，攪拌、加入處理后的水溶液相，進行乳化，體系中的水相和油相例為2.75：1，乳化除氧后，升溫，加入引發劑進行聚合反應。反應結束后，從乳液中析出產物，產物經真空干燥后，粉碎，得到白色的聚丙烯酰胺粉末狀產品。

[應用]低分子量的本品有較強分散性，用于冷卻水、鍋爐水等水循環系統中，有較強的螯合性與高熱穩定性及分散性，不僅能螯合水中可溶性致垢物質，也能螯合已成垢的鈣、鎂、鐵等物質。本品與其他水溶性高聚物配合使用時，效果更佳。如相對分子質量50000、組成比為3：1的丙烯酸-丙烯酰胺共聚物與水溶性分散劑丙烯酸鈉-乙烯磺酸共聚物(平均相對分子質量為4900，組成比為3：1)按20：1混合，一般用量1～30mg/L，在中、低壓鍋爐中抑垢效果好。

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