丙烯酸-丙烯酰胺共聚物制备方法和应用

[db:作者] / 2023-01-06 00:00

丙烯酸-丙烯酰胺共聚物

[结构式]

[物化性质]无色透明或淡黄色透明黏性液体。

[制备方法]丙烯酸丙烯酰胺共聚物的制备方法有两种：第一种是由丙烯酸单体与丙烯酰胺单体进行自由基共聚合反应制得。第二种方法是水解聚丙烯腈(含有羧基的聚合物)；第二种方法的优点是可以利用工业废聚丙烯腈，如人造羊毛或腈纶等。

(1)由丙烯酸和丙烯酰胺直接共聚合

取适量的去离子水加入到装有电动搅拌器、回流冷凝器、滴液漏斗的聚合反应器中，将计量的丙烯酰胺用适量的水，配成稀的丙烯酰胺水溶液置于聚合反应器上的滴液漏斗中。将单体总质量7%～8%的过硫酸铵与计量的丙烯酸和适量的水配成稀的丙烯酸，与过硫酸铵水溶液置于聚合反应器上另一滴液漏斗中。当反应器内的水温达到85～90℃时同时滴加丙烯酰胺水溶液和丙烯酸混合液。保持反应温度，在搅拌下约4～5h滴加完毕。滴加过程中，反应体系温度会自动升高，当升温过快时，应通入冷却水控制温度在90℃左右。加完两种单体后，继续搅拌反应0.5h，冷却反应液。

(2)由腈纶废丝水解制丙烯酸-丙烯酰胺共聚物

聚丙烯腈分子链上含有大量的氰基，可水解成羧基和酰氨基，反应式如下：

将24.4份50%(质量)的NaOH水溶液加到水解反应器中，并加热至90℃。将100份14.7%(质量)的聚丙烯腈水浆在搅拌下50min～1h内连续加至反应器内。将反应混合物的温度升至90～100℃，在搅拌下水解，水解过程中定期取样分析羧基和酰氨基的含量。当水解产物中羧基的含量达到70%～80%，酰氨基的含量达到20%～30%时，水解反应完成。水解反应中水解温度对水解程度影响较大，水解反应时间一般在2.5～5h为宜。因此水解反应的全过程中反应温度应控制在95～100℃，总反应时间应控制在3h左右，这样所得产物阻垢性能最好。

(3)反相浮液聚合制备丙烯酸-丙烯酰胺共聚物

将丙烯酸与氢氧化钠进行中和反应，制得丙烯酸钠的水溶液;将丙烯酰胺用一定量的去离子水溶解，与制得的丙烯酸钠水溶液混合物均匀成水溶液相。

在500mL反应器中加入液体石蜡和乳化剂，搅拌、加入处理后的水溶液相，进行乳化，体系中的水相和油相例为2.75：1，乳化除氧后，升温，加入引发剂进行聚合反应。反应结束后，从乳液中析出产物，产物经真空干燥后，粉碎，得到白色的聚丙烯酰胺粉末状产品。

[应用]低分子量的本品有较强分散性，用于冷却水、锅炉水等水循环系统中，有较强的螯合性与高热稳定性及分散性，不仅能螯合水中可溶性致垢物质，也能螯合已成垢的钙、镁、铁等物质。本品与其他水溶性高聚物配合使用时，效果更佳。如相对分子质量50000、组成比为3：1的丙烯酸-丙烯酰胺共聚物与水溶性分散剂丙烯酸钠-乙烯磺酸共聚物(平均相对分子质量为4900，组成比为3：1)按20：1混合，一般用量1～30mg/L，在中、低压锅炉中抑垢效果好。

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