反相乳液聚合制备聚丙烯酸钠开题报告

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1. 研究目的与意义

高分子量聚丙烯酸钠(pnaaa)是近些年来国内外广泛开发的丙烯酸钠化工产品之一,分子量的范围在106～107之间,结构为聚阴离子型电解质.通过聚阴离子间的架桥,使悬浮粒子相互凝聚成团,加速悬浮粒子沉降.应用其絮凝沉降作用, 聚丙烯酸钠絮凝剂是特别适用于烧碱和纯碱行业盐水精制、氧化铝生产的赤泥沉降分离、味精厂废水中蛋白质回收和制糖等行业的高分子材料。造纸涂料上作为分散剂。最合适的相对分子质量是2000-3000。商品形态一般是30%或42%固含量。粘度小于600mpa.s。外观无色透明至琥珀色液体。ph在6-9之间。在食品方面的作用主要是增强原料粉中的蛋白质黏结力。使淀粉粒子相互结合，分散到蛋白质的网状结构中。使原料（面团）形成致密光洁的表面。使原料（面团）成为稳定的胶质，因而避免了可溶性淀粉的渗出。保湿性很强，使原料中的水分分布均匀，防止干燥。增强了原料的延展性。使原料粉中的油脂成分均匀分布，保持其稳定性。

从其他方面来看在水资源日益紧张的今天,将来自各种污染源的废水进行处理、实现再利用已经变得越来越重要。在水处理过程中,有机高分子絮凝剂通过架桥等作用,使污水中的固体悬浮物迅速沉降,可达到固液分离的目的。高相对分子质量聚丙烯酸钠(pana)是有机高分子絮凝剂的一种,它与目前常用的聚丙烯酰胺相比,具有无毒、成本低等优点。因此不仅可用于各种污水的处理,而且可用于饮用水的处理及食品工业。工业上pana通常用溶液法制得,溶液法制备的不足在于聚合单体浓度低,水溶液法制备pana要想得到固体产品,需要经过长时间干燥、粉碎等过程,工艺复杂。此外,也有人采用反相悬浮法制得pana,此法存在受搅拌速率影响大、易聚结、共沸时体系不稳定、易产生凝胶、出水时间长等问题。我们所采用的反相乳液法制备pana克服了上述缺点,从聚合到共沸出水过程体系稳定,且得到的pana具有更高的相对分子质量和更好的溶解性。以丙烯酰氧基span280为乳化剂,在反相乳液下制备水溶性高分子聚丙烯酸钠,探讨了乳化体系、中和度对聚合过程稳定性的影响及引发体系、单体的浓度对聚合物分子量的影响。总而言之聚丙烯酸钠在食品添加剂、铝红泥的絮凝、动植物蛋白废水、生活用水、氯碱工业、盐水精制等方面都有广泛的应用。

目前该产品国内工业生产广泛采用水溶液聚合法,其缺点是产品溶解性差,传热困难,过程易发生交联,有爆聚现象.也有人采用反相微乳液法合成高分子聚丙烯酸钠,但由于需要大量的表面活性剂和助剂,使生产成本太高,故难以工业化生产。所以本课题研究的反相乳液聚合制备聚丙烯酸钠在今后生活的各个方面都会起到至关重要的作用。

2. 国内外研究现状分析

vandcrhoff等在1962年以有机溶剂为介质，首先进行了水溶性单体的反相乳液聚合，他们发现反相乳液聚合与溶液聚合相比具有许多优点，如聚合速率高，得到的乳胶通过调节体系的ph值或加入适当乳化剂的方法使聚合物迅速地溶于水，比粉末型聚合物的应用方便得多。从此反相乳液聚合作为常规乳液聚合的一个补充，得到了迅速发展。反相乳液聚合是用非极性液体，如烃类溶剂等为连续相，聚合单体溶于水，然后借助乳化剂分散于油相中，形成油包水（w／o）型乳液而进行的聚合。人们广泛地研究了反相乳液聚合与常规乳液聚合的区别，特别是成核机理和聚合动力学方面的差异。反相乳液聚合为水溶性单体提供了一个具有高聚合速率和高相对分子质量产物的聚合方法。以聚丙烯酰胺及其衍生物、聚丙烯酸及其盐类等水溶性聚合物的研究为起点，反相乳液聚合的研究在现代工业和民用等方面起着越来越重要的作用，尤其是水溶性高相对分子质量聚合物被广泛用于纺织工业中的粘合剂果。其方法是在装有搅拌器、温度计、滴液漏斗、通气管的四颈瓶中加入一定量的溶剂油,丙烯酰氧基span280,搅拌溶解均匀,并通氮驱氧;在另一烧杯中加入丙烯酸,用氢氧化钠溶液进行中和后,加入丙烯酰胺,乙酸钠为水相;、增稠剂，石油及造纸工业中的絮凝剂、增稠剂和增强剂，以及在涂料、医药等行业的应用。反相乳液聚合具有广阔的发展前景，引起了国内外高分子学者的高度重视。

利用反相乳液聚合高分子量聚丙烯酸钠就是一个重要研究成在高速搅拌下,滴加水相,进行乳化,通氮气驱氧后加入氧化还原引发剂,在45 ℃下恒温4 h,用甲醇沉淀、抽滤、真空干燥得产品.其中主要进行聚合物分子量的测定，过程是采用乌氏粘度计法,在30 ℃, 2 mol/l naoh溶液中测定聚丙烯酸钠特性粘度[η] ,并以下式计算分子量.

还有溶解性能测定，其过程是取聚丙烯酸钠样品0. 3 g,加入100 g去离子水,在45 ℃下搅拌溶解,记录完全溶解时间。

目前还有其他途径对聚丙烯酸钠进行合成与改性。比如利用正交实验优化低分子质量聚丙烯酸钠合成工艺采用水溶液聚合法，是以丙烯酸为单体，过硫酸铵－亚硫酸氢钠为氧化还原引发体系，亚硫酸氢钠为链转移剂制得分子质量3 000 ～ 4 000 的聚丙烯酸钠，采用粘度法测得产物的黏均分子质量，对丙烯酸单体和聚丙烯酸钠聚合物的ftir 图谱进行了分析，通过正交实验研究了各因素对聚丙烯酸钠分子质量的影响趋势和程度结果表明: 影响最显著的因素为单体浓度，其次为反应温度，再次为引发剂用量，反应时间的影响最小确定了最佳合成工艺条件: 反应温度为45 ℃，反应时间4h;丙烯酸单体质量分数为 25%，引发剂过硫酸铵用量为单体质量的6%，链转移剂亚硫酸氢钠用量为单体质量的3% ftir 谱图中不含碳碳双键，且有羧酸盐的特征峰出现，验证了聚合物的合成 该工艺节省能源，且制备方法简单，易于工业化生产。一般都是在比较高的温度下进行，尤其是在反应结束后要蒸馏回收大量的链转移剂( 如异丙醇、巯基乙醇等) 。在装有搅拌器 回流冷凝管 温度计 恒压滴液漏斗的四口烧瓶中，加入一定量的去离子水，再加入链转移剂亚硫酸氢钠( 该用量为引发剂质量的二分之一) ，搅拌溶解，加热升温至反应温度，开始滴加单体丙烯酸及引发剂过硫酸铵，滴加时间为2 h，滴加后保温2h，然后冷却降温，用质量分数为30%的氢氧化钠水溶液中和至 ph 为7～8，得到无色的粘稠低分子质量聚丙烯酸钠溶液。

3. 研究的基本内容与计划

1.乳化剂用量对聚合体系稳定性的影响

乳化剂用量对体系稳定性的影响. 实验中单体总质量为40g(含丙烯酰胺5 g) ,ch3coona,1.52% (占单体的质量分数,以下同);dmaema为0.04%;nahso3为0.02%;中和度为40%;油相/水相=1.25 (质量比);45 ℃;聚合4h.以下实验条件均同.表面活性剂占油相重量的2%以下时,浓度太低,形不成稳定的乳液;浓度太高,将对聚合物的性能产生一定的影响.本实验选用乳化剂的浓度为3%,即可形成较为稳定的聚合体系。

2.中和度对聚合体系稳定性的影响

4. 研究创新点

1.反相乳液聚合制备聚丙烯酸钠与溶液聚合相比具有许多优点

聚合速率高，得到的乳胶通过调节体系的ph值或加入适当乳化剂的方法使聚合物迅速地溶于水，可直接得到比表面积较大的聚丙烯酸钠胶体微球，因而干燥速度快，干燥能耗低，并可省略粉碎筛分工序，比粉末型聚合物的应用方便得多等优点。

2.采用静态反相悬浮聚合工艺合成聚丙烯酸钠

可重复使用的食用植物油为连续相，采用静态反相悬浮聚合工艺合成聚丙烯酸钠，研究合成工艺条件对其分子量的影响。

高吸水性树脂是一种具有超强吸水能力的功能性高分子材料，

受压时保水性

能优良，已广泛应用于卫生用品、农林园艺、土木建筑、轻工化工等领域