CN102690381A - 一种分子量为5000-20000的超低分子量聚丙烯酰胺制备方法 - Google Patents

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曹金丽
李天仚
赵献增
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张文楠
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Abstract

本发明公开了一种分子量为（0.5～2.0）×104的超低分子量聚丙烯酰胺制备方法，属高分子合成领域。该方法采用水溶液聚合法，异丙醇为移热溶剂，磷酸盐为链转移剂，过硫酸铵为引发剂，通过连续分别滴加丙烯酰胺溶液和引发剂溶液，在75～82℃回流温度下进行聚合反应，通过调节异丙醇、磷酸盐和引发剂用量，合成出分子量为（0.5～2.0）×104的超低分子量聚丙烯酰胺。由此方法合成的超低分子量聚丙烯酰胺具有良好的水溶性，适用于作高分子助乳化剂、分散剂、纺织助剂等。

Description

一种分子量为5000-20000的超低分子量聚丙烯酰胺制备方法
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（0.5～2.0）×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
低分子量聚丙烯酰胺（PAM分子量<100×104）是一种线性水溶性高分子，是水溶性高分子化合物中应用最为广泛的品种之一，主要作为粘合剂、添加剂、分散剂、乳化剂应用于建筑、造纸工业、耐火材料、石油开采、水处理、采矿、纺织、医药等行业。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。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；在CN 102391404 A中，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为稳定剂，在单体百分比浓度为20%时，合成出分子量为（10~25）×104的低分子量聚丙烯酰胺；在CN 102432721 A中，C3~C4酮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为稳定剂，在单体百分比浓度为15%时，合成出分子量为（20~40）×104的低分子量聚丙烯酰胺；但采用上述方法不能合成分子量低于1万的超低分子量聚丙烯酰胺。针对不同分子量段，采用一些特定的方法和手段，以水溶液聚合方式合成低分子量聚丙烯酰胺是可行的。目前未见（0.5～2.0）×104超低分子量聚丙烯酰胺合成方法的相关报道。
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（0.5～2.0）×104、水溶性良好的超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，以异丙醇为移热溶剂，磷酸盐为链转移剂，过硫酸铵为引发剂，通过以下步骤合成超低分子量聚丙烯酰胺：
⑴单体制备：100.0g丙烯酰胺固体加水配制成质量百分比浓度为48～55%的丙烯酰胺水溶液，0.01～0.80g 过硫酸铵溶于10g水中配制成引发剂溶液；1.0～7.0g磷酸盐溶于5～10g水中制成链转移剂溶液；
⑵在反应器中加入10.0～30.0g C1～C4醇类溶剂、10-30g上述配制好的丙烯酰胺水溶液、1-3g上述配制好的过硫酸铵溶液及上述配制好的磷酸盐溶液，搅拌，逐步升温至回流；
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；
⑷回流保持反应，反应后常压状态下蒸出C1～C4醇和水混合物，降温得到超低分子量聚丙烯酰胺水溶液。
所述的磷酸盐为次磷酸钠；步骤（1）中的丙烯酰胺的质量浓度为50%；步骤（2）中的C1～C4醇类溶剂选用异丙醇；步骤（3）中的回流温度为75～82℃。
按照GB17514-1998测定合成出的超低分子量聚丙烯酰胺，其分子量为（0.5～2.0）×104。
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（0.5～2.0）×104的超低分子量聚丙烯酰胺。由此方法合成的超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、纺织助剂等。
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固体丙烯酰胺单体137.5 g，溶于115.0 g去离子水中，6.8g次磷酸钠溶于10.0 g水中制成链转移剂溶液；1.0 g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30.0g异丙醇，24.0g上述配制好的丙烯酰胺单体溶液，上述配制好的次磷酸钠溶液，1.2g上述配制好的过硫酸铵引发剂溶液，开动搅拌，逐步升温至回流，保持回流温度20分钟。
⑶反应温度75~82℃，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，蒸出异丙醇和水混合物30.0g，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0.77×104。
实施例2
0.2g过硫酸铵溶于10.0g水中配成引发剂溶液，其余同实施例1，得到的低分子量聚丙烯酰胺，按GB17514-1998测定其分子量为0.68×104。
实施例3
0.5 g过硫酸铵溶于10.0g水中配成引发剂溶液，其余同实施例1。得到的低分子量聚丙烯酰胺，按GB17514-1998测定其分子量为0.6×104。
实施例4
0.4 g过硫酸铵溶于10.0g水中配成引发剂溶液，其余同实施例1，得到的低分子量聚丙烯酰胺，按GB17514-1998测定其分子量为0.62×104。
实施例5
⑴固体丙烯酰胺单体100.0 g，溶于100 g去离子水中。，4.0g次磷酸钠溶于 10.0 g水中配成次磷酸钠溶液，0.01g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25.0g异丙醇，24.0g上述配制好的丙烯酰胺单体溶液，上述配制好的次磷酸钠溶液，1.2g上述配制好的过硫酸铵引发剂溶液，开动搅拌，逐步升温至回流，保持回流温度20分钟。
⑶反应温度75~82℃，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，蒸出异丙醇和水混合物30.0g，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1.14×104。
实施例6
异丙醇30.0g，其余同实施例5，得到的低分子量聚丙烯酰胺，按GB17514-1998测定其分子量为1.02×104。
实施例7
异丙醇10.0g，其余同实施例5，得到的低分子量聚丙烯酰胺，按GB17514-1998测定其分子量为1.51×104。

Claims (5)

1.一种分子量为5000-20000的超低分子量聚丙烯酰胺制备方法，其特征在于：采用水溶液聚合法，选用C1～C4醇类为移热溶剂，磷酸盐为链转移剂，过硫酸铵为引发剂，通过调节链转移剂和引发剂过硫酸铵的用量合成超低分子量聚丙烯酰胺，具体步骤如下：
⑴单体制备：100.0g丙烯酰胺固体加水配制成质量百分比浓度为48%--55%的丙烯酰胺水溶液，0.01～0.80g过硫酸铵溶于10g水中配制成引发剂溶液；1.0～7.0g磷酸盐溶于5～10g水中制成链转移剂溶液；
⑵在反应器中加入10.0～30.0g C1～C4醇类溶剂、10-30g上述配制好的丙烯酰胺水溶液、1-3g上述配制好的过硫酸铵溶液及上述配制好的磷酸盐溶液，搅拌，逐步升温至回流；
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；
⑷回流保持反应，反应结束后常压状态下蒸出C1～C4醇和水混合物，降温得到低分子量聚丙烯酰胺水溶液。
2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤（1）中的丙烯酰胺的质量浓度为50%。
3.如权利要求1所述的超低分子量聚丙烯酰胺制备方法，其特征在于，步骤（2）中的C1～C4醇类溶剂选用异丙醇。
4.如权利要求1所述的超低分子量聚丙烯酰胺制备方法，其特征在于，步骤（3）中的回流温度为75～82℃。
5.如权利要求1所述的超低分子量聚丙烯酰胺制备方法，其特征在于，所述的磷酸盐为次磷酸钠。
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