一种分子量为10～25万的低分子量聚丙烯酰胺制备方法

摘要

本发明公开了一种分子量为（10～25）×10

说明书

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，尤其涉及一种分子量为（10～25）×10⁴低分子量聚丙烯酰胺的合成方法，属高分子合成领域。

背景技术

低分子量（分子量<100×10⁴）聚丙烯酰胺作为粘合剂、添加剂、分散剂、乳化剂、增粘剂应用于建筑装饰、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，反应热效应大，实验室合成和工业生产制备低分子量聚丙烯酰胺比较困难。采用水溶液聚合方法直接合成低分子量聚丙烯酰胺在工艺上是可行的，但也存在一些实际问题，如由于热量无法及时移出，容易造成局部交联，反应过程不易控制。《安徽化工》（1992年第2期，17～19页）“低分子量聚丙烯酰胺的制备与应用”中报道了在单体百分比浓度为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；《南通职业大学学报》（2001年15卷第2期，21～23页）“聚丙烯酰胺的合成与应用”中报道了在单体百分比浓度为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。

针对不同分子量段，采用一些特殊的方法和手段，以水溶液聚合方式合成低分子量聚丙烯酰胺是可行的。本技术主要发明者在ZL03126303.8中，以异丙醇为链转移剂和移热溶剂，在单体百分比浓度为30%时，合成了分子量（2～12）×10⁴聚丙烯酰胺；在ZL200810048457.5中，以乙醇为移热溶剂，甲酸钠为链转移剂，在单体百分比浓度为40%时，合成了分子量为（1～2.6）×10⁴聚丙烯酰胺，但不能合成分子量大于12×10⁴的低分子量聚丙烯酰胺。本发明在以上发明基础上进一步进行了改进，合成了分子量为（10～25）×10⁴的低分子量聚丙烯酰胺。

发明内容

本发明的目的在于提供一种采用水溶液聚合，合成出分子量范围在（10～25）×10⁴、水溶性良好的低分子量聚丙烯酰胺制备方法。

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，以乙醇为移热溶剂和链转移剂，过硫酸铵为引发剂，乙二胺四乙酸二钠盐（EDTA）为稳定剂，通过以下步骤合成低分子量聚丙烯酰胺：

⑴单体制备：150.0g40%的丙烯酰胺水溶液，加水配制成质量百分比浓度为18.0%～22.5%的丙烯酰胺水溶液，0.03～0.10g过硫酸铵溶于10g水中配制成引发剂溶液；

⑵在反应器中加入4.5～15.0g C₁～C₄醇类溶剂、20.0g上述配制好的丙烯酰胺水溶液、2.0g质量百分比浓度为3%的乙二胺四乙酸二钠盐溶液、1.2g上述配制好的过硫酸铵溶液，搅拌，逐步升温至回流，保持回流温度10分钟；

⑶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丙烯酰胺水溶液和剩余的过硫酸铵溶液，在1.5小时内滴加完毕；

⑷回流保持反应2小时，常压状态下蒸出C₁～C₄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（10～25）×10⁴。

步骤（2）中的丙烯酰胺的质量百分比浓度优选21%；C₁～C₄醇类溶剂选用质量百分比浓度为95%的乙醇；步骤（3）中的回流温度为80～90℃。

本发明的有益效果在于：该合成方法采用水溶液聚合，容易控制，操作简单，可以合成特定分子量段的低分子量聚丙烯酰胺。由此方法合成的低分子量聚丙烯酰胺具有良好的水溶性，适用于高分子助乳化剂、分散剂、粘合剂、增粘剂等。

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

⑴将150.0g质量百分比浓度为40%的丙烯酰胺水溶液与140.0g去离子水混合配制成质量百分比浓度21%的丙烯酰胺单体溶液290.0g，0.06g过硫酸铵溶于10.0g水中配成引发剂溶液。

⑵在500ml烧瓶中加入12.5g质量百分比浓度95%的乙醇，20.0g上述配制好的丙烯酰胺单体溶液，2.0g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。

⑶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丙烯酰胺单体溶液和剩余的过硫酸铵引发剂溶液，在1.5小时内滴加完毕。

⑷回流保持反应2小时，常压状态下，蒸出乙醇和水混合物12.5g，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10.85×10⁴。

实施例2

同实施例1，步骤（2）中改变95%乙醇用量为8.5g，步骤（4）蒸出乙醇和水混合物量为8.5g，得到的低分子量聚丙烯酰胺，按GB17514-1998测定其分子量为13.24×10⁴。

实施例3

同实施例1，步骤（2）中改变95%乙醇用量为7.0g，步骤（4）蒸出乙醇和水混合物量为7.0g，得到的低分子量聚丙烯酰胺，按GB17514-1998测定其分子量为18.84×10⁴。

实施例4

步骤同实施例1，步骤（2）改变95%乙醇用量为5.0g，步骤（4）蒸出乙醇和水混合物量为5.0g，得到的低分子量聚丙烯酰胺，按GB17514-1998测定其分子量为20.15×10⁴。

实施例5

⑴将150.0g质量浓度为40%的丙烯酰胺水溶液与140.0g去离子水混合配制成质量浓度为21%的丙烯酰胺单体溶液290.0g，0.10g过硫酸铵溶于10.0g水中配成引发剂溶液。

⑵在500ml烧瓶中加入4.5g质量百分比浓度95%的乙醇，20.0g上述配制好的丙烯酰胺单体溶液，2.0g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。

⑶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丙烯酰胺单体溶液和剩余的过硫酸铵引发剂溶液，在1.5小时内滴加完毕。

⑷回流保持反应2小时，常压状态下，蒸出乙醇和水混合物4.5g，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14.59×10⁴。

实施例6

同实施例5，步骤（1）中改变引发剂过硫酸铵用量为0.08g,得到的低分子量聚丙烯酰胺，按GB17514-1998测定其分子量为17.89×10⁴。

实施例7

同实施例5，步骤（1）中改变引发剂过硫酸铵用量为0.05g,得到的低分子量聚丙烯酰胺，按GB17514-1998测定其分子量为21.36×10⁴。

实施例8

同实施例5，步骤（1）中改变引发剂过硫酸铵用量为0.03g,得到的低分子量聚丙烯酰胺，按GB17514-1998测定其分子量为24.31×10⁴。