聚丙烯酸(PAA)物化性质和制备方法

[db:作者] / 2023-01-06 00:00

聚丙烯酸(PAA)

[结构式]

[物化性质]无色或淡黄色液体。能与水中金属离子，如钙、镁等形成稳定的络合物，对水中碳酸钙、氧化钙有优良的分散作用。本品为低分子量聚电解质，聚丙烯酸的水溶液含有很少电离的紧密卷曲的聚合物分子，黏度较低。聚丙烯酸存在于稀盐酸溶液中，聚合物分子的卷曲趋势就会增大，电离趋势就减小。用碱中和丙烯酸聚合物，电离度增大，黏度也随之增大。一价离子的盐类一般不会使聚丙烯酸水溶液沉淀，二价离子的盐类能使之析出白浊物。聚丙烯酸的水溶液流动性因聚合度不同而不同。用于水处理的聚丙烯酸相对分子质量一般在2000～5000，可与水互溶，溶于乙醇、异丙醇等。聚丙烯酸呈弱酸性，pK。为4.75。在300℃以上易发生分解。

[制备方法]采用溶液聚合方法，以丙烯酸为原料，经水稀释后，在引发剂作用下聚合而成。丙烯酸聚合既快又发热，为实现对聚合过程的控制，用于循环水处理的聚丙烯酸通常把丙烯酸配成40%以下的水溶液进行聚合，聚合温度通常控制在50～150℃。常用引发剂为过硫酸铵和亚硫酸钠，在聚合过程中还常加少量的(<5%)巯基琥珀酸、异丙醇等做缓聚剂，对苯二酚或邻苯二酚用作阻聚剂。

将化学计量的去离子水加入到装有电动搅拌、回流冷凝管、滴液漏斗和温度计的反应器中，开动搅拌并将反应温度升至80℃左右，将计量的巯基乙酸或异丙醇加入到反应器中与水混溶。将化学计量的过硫酸铵用计量的水配成稀溶液，置于聚合反应器上的滴液漏斗中,将计量的丙烯酸(AA)单体与一定量水混合，置于聚合反应器上的另一滴液漏斗中。当反应器中的水温达到反应所需要的温度后，开始滴加丙烯酸单体水溶液和引发剂过硫酸铵水溶液，控制滴加速度使反应温度在85～90℃聚合反应3～5h。反应完成后，将聚合液冷却至室温，取样分析各项技术指标，符合要求后分装。

将8g丙烯酸和2g丙烯腈加入到60mL水中，加入0.2g NaHSO3和少许HNO3，于70℃时滴加含有0.1g过硫酸铵的引发剂水溶液，经引发聚合后，体系自动升温至85℃左右，保持此温度，继续反应2h，得到透明黏稠液体，加入稀碱，调pH值至6.5左右。放料即为产品。

在上述反应中加入HNO3的目的是增溶，因为聚丙烯腈是水不溶物，共聚物也为混浊溶液，加入增溶剂后可使体系呈完全透明。另外该反应系游离基共聚，体系剧烈放热，极易引起爆聚，自加速效应也很明显，为了使聚合平缓，可加入二乙醇胺或十二烷基硫醇等作为相对分子质量调节剂。

[技术指标]GB/T 10533-2000

[应用]

(1)聚丙烯酸是聚羧酸产品最早的--种均聚物。它在水溶液中羧基官能团发生部分电离，因而具有导电性，称其为聚电解质。聚丙烯酸中的羧酸根对Ca2+、Mg2+等离子具有螯合作用，使其具有阻垢性能。聚丙烯酸电解质还能对泥土、腐蚀产物等无定性物具有分散作用，是一种分散剂。单独用量一般在2～15mg/L。

(2)聚丙烯酸具有阻CaCO3性能，1mg/L的聚丙烯酸能拴住45mg/L的钙离子，阻CaCO3性能优于一般的聚羧酸共聚物，但几乎没有阻Ca3(PO4)2的能力。

(3)本品常与缓蚀剂复配复合水质稳定剂使用。它可以作为铝系、钨系、磷系复合引发体系配方中一种阻垢分散剂组分。它与有机磷酸盐复配成的药剂对其阻垢性能有增效作用，复配药剂适用水质硬度为150～450mg/L(以CaCO3计)和碱度为150～450mg/L(以CaCO3计)的中等硬度的水质。

(4)用于水处理剂的聚丙烯酸相对分子质量一般在2500～5000，在此范围内，相对分子质量宽窄对其阻CaCO3性能影响不大。

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