山東化工34SHANDONG CHEMICAL INDUSTRY2011年第40卷超聲輻射下水溶性雙丙酮丙烯酸胺-丙烯酰胺-丙烯酸共聚物的合成研究王斌,馬祥梅,尚啟超(安徽理工大學化學工程學院,安徽淮南232001)摘要以雙丙酮丙烯酰(DAAM)丙烯酸(AA)、丙烯酰胺(AM)為原料以(NH)2S203- NaSO3氧化還原體系為引發(fā)體系在超聲的作用下采用溶液聚合法合成水溶性三元共聚物。研究了單體配比、反應時間、反應溫度、超聲功率以及pH等因素對聚合反應的影響。結(jié)果表明:當單體配比為n(DAAM):n(AM):n(AA)=1:1.3:1.1;pH值為5;反應溫度25℃;超聲功率為200W的條件下反應120min所得產(chǎn)物最佳關鍵詞:超聲輻射;水溶性;雙丙酮丙烯酰胺;丙烯酸;丙烯酰胺中圖分類號:TQ0854文獻標識碼:A文章編號:1008-021X(2011)04-0034-03Study on Synthesis of Waterborne Polymerization ofDAAM. AA. AM under ultrasonic IrradiationWANG Bin, MA Xiang-mei, SHANG QiSchool of Chemical Engineering, Anhui University of Science and Technology, Huainan 232001, ChinaAbstract: Initiated by redox initiator ammonium persulfate and sodium hydrogen sulfite, poly( dicediacetone crylamide, acrylicacid, acrylamide, was synthesized in aqueows medium via free radicalpolymerization. The effects of monowher ratio, reaction time, temperature, ultrasonic power and pH valueon the polymerization process were discussed. The optimized reacion conditions involve the molar ratio ofDAAM AM/AA(1: 1. 3: 1.1), pH(5), reaction temperature (25C), ultrasonic power( 200W)andreaction time( 120min)Key words: ultrasonic radiation; water solubability diacetone crylamide; acrylicacid; acrylamide雙丙酮丙烯酰胺是一種新型的乙烯基功能單PAM的耐溫抗鹽性能,用于油田驅(qū)油。但是對于體,具有獨特的物理化學性質(zhì)廣泛用于涂料樹脂、雙丙酮丙烯酰胺(DAAM)丙烯酸(AA)和丙烯酰胺紡織、日化、醫(yī)療衛(wèi)生等各個領域。作為水性涂料添(AM)在超聲波作用下合成水溶性聚合物的研究卻加劑性能價格比非常優(yōu)異,因此涂料行業(yè)也是雙丙較少。乳液加入己二酰肼后干燥時,在丙烯酸羧基酮丙烯酰胺消費發(fā)展較快的領域之一。通過碳的酸性催化下而實現(xiàn)聚合物乳液的室溫交聯(lián),同碳雙鍵可以和丙烯酸、丙烯酸酯和苯乙烯等不飽和時還可增加漆膜的硬度l。單體聚合生成共聚物,所得的聚合物分子鏈中的酮1實驗碳基又可以和酰肼基在室溫發(fā)生交聯(lián)反應,從而改1.1實驗原料及儀器善此聚合物的交聯(lián)性能2。聚丙烯酰胺類水溶性所有藥品除雙丙酮丙烯酰胺是工業(yè)級以外其余聚合物,廣泛用作油田三次采油的增黏劑、泥漿處理均為分析純。雙丙酮丙烯酰肢濰坊科麥化工有限劑也可用于污水處理、紙張增強、土壤改良及礦物公司;丙烯酸與丙烯酰胺,天津市博迪化工有限公加工等領域。而超聲不但可以改進化學反應條司甲苯汕頭市西隴化工廠有限公司;丙酮宿州市件縮短反應時間提高反應產(chǎn)率和選擇性而且還化學試劑有限公司過硫酸銨,上海生蕾化工有限公可以改變反應的途徑和方向使一些在通常條件下司;亞硫酸氫鈉上?；瘜W試劑公司;對苯二酚,宜興不能進行的反應得以實現(xiàn)。目前一般采用雙丙市第二化學試劑廠石油醚十海仕學試劑有限公酮丙烯酰胺(DAAM)改性PAM的研究較多可改善司。中國煤化工收稿日期:2010-06CNMHG作者簡介:王斌(1973)男,安徽安丘人,碩士副教授,主要從事高分子復合材料合成的研究。第4期王斌,等:超聲輻射下水溶性雙丙酮丙烯酸胺-丙烯酰胺一丙烯酸共聚物的合成研究KQ52000型數(shù)控超聲波清洗器:昆山超聲儀2.2反應時間對聚合反應的影響器有限公司;傅立葉變換紅外光譜儀, VECTOR33利用2.1達到最大轉(zhuǎn)化率的各物質(zhì)用量,在反德國布魯克公司應進行40,80,120,140min時各取等量反應液,干1.2實驗步驟燥、粉碎。測得粗產(chǎn)物質(zhì)量結(jié)果如圖2。(1)雙丙酮丙烯酰胺的精制雙丙酮丙烯酰胺溶于甲苯但不溶于石油醚中,而甲苯與石油醚可以互溶,故可采取溶解沉降法精制稱取等量的雙丙酮丙烯酰胺溶于甲苯中滴加少量石油醚沉降,抽濾,于陰暗處自然風干。(2)溶液聚合0.16稱取一定量的雙丙酮丙烯酰胺和丙烯酰胺溶于75mL水中,將配好的溶液加入250mL三口燒瓶中T/min預先通氮氣數(shù)分鐘,待超聲清洗器中的水溫度到達圖2反應時間對反應的影響指定溫度時將三口燒瓶放入超聲清洗器中,當反應反應初期隨著引發(fā)劑濃度的增加在超聲輻射液溫度與水溫一致時,滴加過硫酸銨溶液和亞硫酸下體系產(chǎn)生大量的自由基,單體聚合較快轉(zhuǎn)化率氫鈉溶液,開啟超聲,10min后滴加丙烯酸?？焖偕?隨著反應的進一步進行,反應體系的黏度結(jié)束反應時,向反應液里滴加5%的對苯二酚增大超聲空化效應逐漸減弱,體系自由基數(shù)量減溶液混合均勻。取一定量的反應液于燒杯中加入少,單體的轉(zhuǎn)化受到抑制。適量丙酮沉降抽濾得白色絮狀物干燥粉碎,即2.3pH值對聚合反應的影響得粗產(chǎn)品。利用2.1達到最大轉(zhuǎn)化率的各物質(zhì)用量共42結(jié)果與討論組;控制反應溫度為25℃;超聲功率為200W。改變2.1丙烯酸用量對聚合反應的影響反應液的pH值分別為35,7,9。反應進行120min,取一定量的四組單體DAAM、AM;控制反應的結(jié)束后各取等量反應液干燥、粉碎。測得粗產(chǎn)物質(zhì)pH值為7;反應溫度為25℃;超聲功率為200W。分量結(jié)果見圖3別滴加等量亞硫酸氫鈉溶液和過硫酸銨溶液。改變丙烯酸用量。反應100min后結(jié)束反應,各取等量反應液,干燥、粉碎。測得粗產(chǎn)物質(zhì)量結(jié)果如圖1。>0.0.0.7pH值較低時,由于丙烯酸的活性大于丙烯酸V(A)/鹽,,聚合速度快,易形成高分子的聚合物;在酸性圖1丙烯酸用量對反應的影響條件下,更加有利于聚合物分子間的酞亞胺化交聯(lián)在單體DAM、AM、AA體積配比和引發(fā)劑用量反應。同樣當pH值過高時由于溶液中羧酸根不變的情況下隨著單體AA體積用量的增加,單體較多相互排斥力較大,使聚合不充分,因此在其他的轉(zhuǎn)化率增大,達到最大轉(zhuǎn)化率70%左右,之后隨條件不變的情況下,pH值為5~7時的產(chǎn)物質(zhì)量較著AA的增加,生成的水溶性電解質(zhì)較多造成粒子大,所應的桂后應nH佰為5~7之間。間架橋而發(fā)生凝膠,導致了聚合轉(zhuǎn)化率降低。中國煤化工CNMHG山東化工SHANDONG CHEMICAL INDUSTRY2011年第40卷利用2.1達到最大轉(zhuǎn)化率的各物質(zhì)用量共5結(jié)果見圖6。組。控制反應的pH值為7;反應溫度為25℃;超聲x=[(w2-w)/(w1-w)-A]/B×100%功率為200W。改變反應溫度分別為20,25,30,35,式中:w0為稱量瓶質(zhì)量;w1為(稱量瓶+乳液)40℃,反應120min之后結(jié)束反應,反應結(jié)束后各取質(zhì)量;w2為(干膠+稱量瓶)質(zhì)量;A為聚合物配方等量反應液,干燥、粉碎。測得粗產(chǎn)物質(zhì)量結(jié)果見圖中不揮發(fā)組分;B為聚合物配方中單體的質(zhì)量百分4。當T=40℃時,發(fā)生暴聚現(xiàn)象。數(shù)0.37圖4反應溫度對反應的影響較低溫度時提高反應溫度可以加快反應速度圖6超聲輻射下的反應時間與轉(zhuǎn)化率關系縮短反應時間,當反應溫度從25℃提高到40℃時,在水浴的環(huán)境下,轉(zhuǎn)化率在反應70min左右后反應體系的轉(zhuǎn)化率則開始急速地降低,具體原因有開始下降,可能是由于反應產(chǎn)物在特定的環(huán)境下分待進一步研究,當其他條件不變時溫度為2℃時解導致;而在超聲的環(huán)境下反應的轉(zhuǎn)化率一直在上的產(chǎn)物質(zhì)量最大反應最徹底所以該反應的最佳反升。水浴的反應轉(zhuǎn)化率最大值為05179,超聲的環(huán)應溫度為25℃。境下反應的轉(zhuǎn)化率最大值為0.7160。由此可見,超2.5超聲功率對聚合反應的影響聲在聚合反應中可以提高反應的轉(zhuǎn)化率。利用2.1達到最大轉(zhuǎn)化率的各物質(zhì)用量共52.7最佳反應條件下的產(chǎn)物的紅外表征組;控制反應的pH值為7;反應溫度為25℃。調(diào)節(jié)最佳反應條件下所得產(chǎn)物的紅外譜圖見圖7。超聲功率不同,反應120mn后,各取等量反應液,干燥、粉碎。測得粗產(chǎn)物質(zhì)量結(jié)果見圖5。17r1396.201626.69761龍0.760.700.653444.241740003000圖7最佳反應條件下產(chǎn)物的紅外譜圖譜圖分析:紅外圖譜上兩個重要的峰1625cm處出峰,為酰胺特征峰;3444cm-處出峰圖5超聲功率對反應的影響為0-H的吸收峰且3000cm左右有側(cè)峰所以為當其他條件不變時,超聲功率在在200W之內(nèi),羧基上的0-H峰。所以聚合反應合成了DAAM超聲功率越大,產(chǎn)物質(zhì)量越大,反應越徹底與AM、AA的三元共聚物26超聲輻射對反應轉(zhuǎn)化率的影響(下轉(zhuǎn)第39頁)根據(jù)重量法用以下公式計算單體轉(zhuǎn)化率。中國煤化工CNMHG第4期張彩風,等:催化濕式氧化處理蘭炭廢水的工藝研究cOD去除率逐漸增大,當投加量大于10g/幾L時,cOD去除率趨于穩(wěn)定,過多的催化劑則會造成資源浪費增加處理成本,因此選擇最佳催化劑投加量為更883結(jié)論(1)將CuO-MnO2-CeO2/y-A2O3催化劑用CD去除率于CWA0處理蘭炭廢水是可行的,COD。去除率從鋼的溶出濕式氧化的173%提高到778%。(2)隨著反應溫度、氧氣分壓、催化劑投加量的024681012增大,COD去除率增大;催化劑投加量最佳選為圖5進水pH值對COD。去除率的影響10g/L(3)隨著進水pH值的減小,COD的去除率增24催化劑投加量對CWAO反應的影響大;但酸性條件下,催化劑中的Cu流失較嚴重。因在T=150℃,P(O2)=16MPa,進水pH值此平衡二者,pH值選擇原水的pH值=8。8,加入不同劑量的催化劑,反應120min后,取水測參考文獻定其COD,結(jié)果如圖6所示[]周長麗薛士科淺談中國焦化廢水處理技術進展及其應用[J]煤礦環(huán)保,2007:79-81[2]劉婭琳吳慧林玉彬焦化廢水處理技術研究進展[冂]中國環(huán)境管理干部學院學報,2008,18(3):72-74[3]唐受印戴友芝廢水處理水熱氧化技術[M].北京:化63[4] Mishra V S,Mahajani VV, Joshi J B. Wetairoridation[JInd Eng Chem Res, 1995, 34: 28-48.[5]孫德智于秀娟馮玉潔環(huán)境工程中的高級氧化技術[M].北京:化學工業(yè)出版社,2002催化劑投加量/(gL(本文文獻格式張彩鳳,郭曉濱王潁催化濕式圖6催化劑投加量對COD去除率的影響氧化處理蘭炭廢水的工藝研究[J].山東化工,Fig 6 Eect of the catalyst dose on CO2011,401(4):37-39.)從圖6可以看出,隨著催化劑投加量的增大護82護護機機》A》》》(上接第36頁)酰胺改性中的應用[J].應用化工,2006,35(11):8583總結(jié)實驗結(jié)果表明:當單體配比為n(DAM):n[5]馬祥梅,王武生室溫交聯(lián)丙烯酸乳液的合成[中國(AM):n(AA)為1:1.3:1.1;pH值為5;反應溫度為皮革,2003(15):27-30.25℃;超聲功率為200的條件下反應120mn所得6方道郭睿威,哈潤華丙烯酸胺聚合物[M]北京:產(chǎn)物最佳。超聲條件下聚合反應的轉(zhuǎn)化率有著積極的影響。[7]呂維華王榮民何玉風.新型室溫固化水性可剝涂料的開發(fā)與應用[刀].應用化工,2008,37(6):701-704參考文獻[8]殷年偉陳克強康維超聲無皂乳液聚合制備BAS1]黃正峰汪濟毫楊成龍等.水溶性丙烯酸胺-雙丙酮AM三元共聚物乳膠粒及其聚合機理研究[J]高分子丙烯酸胺共聚物的合成及其感光性能研究[J].塑料工學報,2006(2):253-257業(yè),2007,35(增刊1):93-96[2]閃俊杰杜報雷李青等.超聲波在化學工業(yè)中的應用(本文文獻格式:王斌馬祥梅尚啟超超聲輻射[].河北工業(yè)科技,200,26(2):127-130[3]劉衛(wèi)紅許明標聚丙烯酰胺類水溶性聚合物制備中分下水溶性雙丙酮丙烯酸胺-丙烯酰胺一丙烯酸共聚子量的控制[J].廣州化工,2009,37(9):67-69物的合成研究[]山東化工,2011,40(4):34-36,[4]張玉平,葉彥春郭燕文等.雙丙酮丙烯酰胺在聚丙烯39.中國煤化工CNMHG