CN106699936B - 一种高分子量聚丙烯酸钠的制备方法 - Google Patents

一种高分子量聚丙烯酸钠的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种高分子量聚丙烯酸钠的制备方法，包括如下步骤：按如下重量份组份备料：丙烯酸10～20份、氢氧化钠4～7份、溶剂50～70份、RAFT试剂0.001～0.005份、链转移剂0.1～0.5份、分散剂1～4份、引发剂0.1～0.5份、水20～30份；将氢氧化钠、丙烯酸、链转移剂依次加入水中形成水相，将分散剂溶解于溶剂中形成油相，将水相、油相混合均匀通入氮气除氧，加入RAFT试剂，搅拌并加入引发剂进行引发反应；过滤、干燥、粉碎即得高分子量聚丙烯酸钠。本发明制备的高分子量聚丙烯酸钠分子量高且分布窄，且避免了制备过程中反应温度和反应状态的不稳定，具有较高的应用前景，适于广泛推广。

Description

一种高分子量聚丙烯酸钠的制备方法
技术领域
本发明涉及高分子聚合物制备技术，尤其是涉及一种高分子量聚丙烯酸钠的制备方法。
背景技术
聚丙烯酸钠是一类水溶性高分子电解质材料，小分子量的为液体，大分子量的为固体。固体状态的聚丙烯酸钠为白色粉末或颗粒，无臭无味，遇水膨胀，易溶于苛性钠水溶液，吸湿性极强，为具有亲水和疏水基团的高分子化合物。高分子量部分中和的聚丙烯酸钠具有分子量大、水溶液粘度高、增粘速度快等特点，广泛应用于医药及医疗、整形美容、日用品化学、卫生用品、家居用品等多个领域。
高分子量聚丙烯酸钠常用制备方法是反相乳液聚合法，该方法在1962年Vanderhoff等人发明之后，在制备高分子量的聚合物中有其不可替代的作用，是一种比较成熟的工艺技术。传统的反相乳液聚合法所选择的油相的比热容相对较低，在聚合过程中聚丙烯酸钠的分子量达到某一个数量级时，会突破油包水的乳化体系，从乳液态转变油相反应，其反应速率快速增长及分子量也快速增长，使得整个反应体系温度及状态变得极其不稳定，同时得到的产品分子量分布不均，外观形态各异。
发明内容
本发明的目的在于克服上述技术不足，提出一种高分子量聚丙烯酸钠的制备方法，解决现有技术中高分子量聚丙烯酸钠制备过程中反应温度和反应状态稳定性低、聚丙烯酸钠的分子量分布不均的技术问题。
为达到上述技术目的，本发明的技术方案提供一种高分子量聚丙烯酸钠的制备方法，包括如下步骤：
(1)按如下重量份组份备料：丙烯酸10～20份、氢氧化钠4～7份、溶剂50～70份、RAFT试剂0.001～0.005份、链转移剂0.1～0.5份、分散剂1～4份、引发剂0.1～0.5份、水20～30份；
(2)将氢氧化钠加入水中形成氢氧化钠溶液，并将丙烯酸、链转移剂依次加入氢氧化钠溶液形成水相，将分散剂溶解于溶剂中形成油相，将水相加入油相中，搅拌均匀；
(3)将步骤(2)所得的混合液中通入氮气除氧，然后加入RAFT试剂，搅拌即得预聚液；
(4)在预聚液中加入引发剂进行引发反应；
(5)过滤、干燥、粉碎即得呈粉末状的高分子量聚丙烯酸钠。
优选的，所述步骤(4)中预聚液为在40℃水浴条件下加入引发剂进行引发反应。
优选的，所述步骤(4)还包括控制水浴温度在40～45℃下引发反应3小时，然后升温至60℃，保温2小时后。
优选的，所述RAFT试剂包括二硫代苯甲酸苯乙基酯、二硫代苯甲酸异丙苯基酯、二硫代苯甲酸苄基酯中的至少一种。
优选的，所述链转移剂包括丙酮、异丙醇、次磷酸钠中的至少一种。
优选的，所述分散剂包括吐温-80、吐温60、司盘20、司盘40、司盘60、司盘80中的至少一种。
优选的，所述溶剂包括正己烷、环己烷、轻质汽油、煤油中的至少一种。
优选的，所述引发剂包括过硫酸钾、过硫酸铵、亚硫酸钠、亚硫酸氢钠中的至少一种。
与现有技术相比，本发明制备的高分子量聚丙烯酸钠分子量高且分布窄，且避免了制备过程中反应温度和反应状态的不稳定，具有较高的应用前景，适于广泛推广。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1
本发明的实施例1提供一种高分子量聚丙烯酸钠的制备方法，包括如下步骤：
(1)按如下组份备料：丙烯酸15g、氢氧化钠5g、溶剂60g、RAFT试剂0.003g、链转移剂0.3g、分散剂2g、引发剂0.3g、水25g；
(2)将氢氧化钠加入水中形成氢氧化钠溶液，并将丙烯酸、链转移剂依次加入氢氧化钠溶液形成水相，将分散剂溶解于溶剂中形成油相，将水相加入油相中，搅拌均匀；
(3)将步骤(2)所得的混合液中通入氮气除氧0.5～2小时，然后加入RAFT试剂，搅拌即得预聚液；
(4)将预聚液在40℃水浴条件下加入引发剂进行引发反应，并控制水浴温度在40～45℃下引发反应3小时，然后升温至60℃，保温2小时后；
(5)降温、过滤、干燥、粉碎即得呈粉末状的高分子量聚丙烯酸钠。
其中，本实施例所述RAFT试剂包括二硫代苯甲酸苯乙基酯、二硫代苯甲酸异丙苯基酯、二硫代苯甲酸苄基酯中的至少一种，即本实施例中RAFT试剂可采用二硫代苯甲酸苯乙基酯、二硫代苯甲酸异丙苯基酯、二硫代苯甲酸苄基酯中的任意一种，也可采用任意两种或三种的混合物。其中，本实施例优选采用二硫代苯甲酸苯乙基酯、二硫代苯甲酸异丙苯基酯和二硫代苯甲酸苄基酯的混合物。
本实施例所述链转移剂包括丙酮、异丙醇、次磷酸钠中的至少一种。其中，本实施例优选采用丙酮、异丙醇及次磷酸钠中一种，并以丙酮为佳。
本实施例所述分散剂包括吐温-80、吐温60、司盘20、司盘40、司盘60、司盘80中的至少一种。本实施例优选采用吐温-80、吐温60、司盘20、司盘40、司盘60、司盘80的混合物，
本实施例所述溶剂包括正己烷、环己烷、轻质汽油、煤油中的至少一种。
本实施例所述引发剂包括过硫酸钾、过硫酸铵、亚硫酸钠、亚硫酸氢钠中的至少一种。
实施例2
本发明的实施例2提供一种高分子量聚丙烯酸钠的制备方法，其与实施例1的制备方法基本相同，其不同之处在于，本实施例按如下组份备料：丙烯酸10g、氢氧化钠5g、溶剂70g、RAFT试剂0.005g、链转移剂0.1g、分散剂3g、引发剂0.4g、水22g。
实施例3
本发明的实施例3提供一种高分子量聚丙烯酸钠的制备方法，其与实施例1的制备方法基本相同，其不同之处在于，本实施例按如下组份备料：丙烯酸20g、氢氧化钠6g、溶剂65g、RAFT试剂0.002g、链转移剂0.3g、分散剂1g、引发剂0.1g、水29g。
实施例4
本发明的实施例4提供一种高分子量聚丙烯酸钠的制备方法，其与实施例1的制备方法基本相同，其不同之处在于，本实施例按如下组份备料：丙烯酸11g、氢氧化钠7g、溶剂50～70g、RAFT试剂0.001g、链转移剂0.1g、分散剂4g、引发剂0.5g、水26g。
实施例5
本发明的实施例5提供一种高分子量聚丙烯酸钠的制备方法，其与实施例1的制备方法基本相同，其不同之处在于，本实施例按如下组份备料：丙烯酸18g、氢氧化钠5g、溶剂55g、RAFT试剂0.005g、链转移剂0.2g、分散剂4g、引发剂0.5g、水30g。
实施例6
本发明的实施例6提供一种高分子量聚丙烯酸钠的制备方法，其与实施例1的制备方法基本相同，其不同之处在于，本实施例按如下组份备料：丙烯酸16g、氢氧化钠4g、溶剂67g、RAFT试剂0.004g、链转移剂0.5g、分散剂2g、引发剂0.3g、水24g。
实施例7
本发明的实施例7提供一种高分子量聚丙烯酸钠的制备方法，其与实施例1的制备方法基本相同，其不同之处在于，本实施例按如下组份备料：丙烯酸17g、氢氧化钠4g、溶剂70g、RAFT试剂0.002g、链转移剂0.4g、分散剂3g、引发剂0.1g、水20g。
实施例8
本发明的实施例8提供一种高分子量聚丙烯酸钠的制备方法，其与实施例1的制备方法基本相同，其不同之处在于，本实施例按如下组份备料：丙烯酸20g、氢氧化钠4g、溶剂59g、RAFT试剂0.002g、链转移剂0.2g、分散剂4g、引发剂0.5g、水30g。
实施例9
本发明的实施例9提供一种高分子量聚丙烯酸钠的制备方法，其与实施例1的制备方法基本相同，其不同之处在于，本实施例按如下组份备料：丙烯酸12g、氢氧化钠5g、溶剂66g、RAFT试剂0.005g、链转移剂0.3g、分散剂3g、引发剂0.3g、水25g。
实施例10
本发明的实施例10提供一种高分子量聚丙烯酸钠的制备方法，其与实施例1的制备方法基本相同，其不同之处在于，本实施例按如下组份备料：丙烯酸15g、氢氧化钠5g、溶剂55g、RAFT试剂0.003g、链转移剂0.1g、分散剂2g、引发剂0.4g、水23g。
按本实施例1～10制备高分子量聚丙烯酸钠的过程中，反应温度和反应状态均稳定性好，而且可控制制备的高分子量聚丙烯酸钠的平均分子量为400～500万，而且其分布范围宽度系数为1.15左右，测试其0.2％的水溶液在20℃下的粘度为500～600cps，pH值为6.3～6.5，其为白色粉末状，易溶于甘油、增粘速度快，具有较好的物理、化学性能。
与现有技术相比，本发明制备的高分子量聚丙烯酸钠分子量高且分布窄，且避免了制备过程中反应温度和反应状态的不稳定，具有较高的应用前景，适于广泛推广。
以上所述本发明的具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何根据本发明的技术构思所做出的各种其他相应的改变与变形，均应包含在本发明权利要求的保护范围内。

Claims (6)

1.一种高分子量聚丙烯酸钠的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)按如下重量份组份备料：丙烯酸10～20份、氢氧化钠4～7份、溶剂50～70份、RAFT试剂0.001～0.005份、链转移剂0.1～0.5份、分散剂1～4份、引发剂0.1～0.5份、水20～30份；
(2)将氢氧化钠加入水中形成氢氧化钠溶液，并将丙烯酸、链转移剂依次加入氢氧化钠溶液形成水相，将分散剂溶解于溶剂中形成油相，将水相加入油相中，搅拌均匀；
(3)将步骤(2)所得的混合液中通入氮气除氧，然后加入RAFT试剂，搅拌即得预聚液；
(4)预聚液为在40℃水浴条件下加入引发剂进行引发反应，并控制水浴温度在40～45℃下引发反应3小时，然后升温至60℃，保温2小时后；
(5)过滤、干燥、粉碎即得呈粉末状的高分子量聚丙烯酸钠。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述RAFT试剂包括二硫代苯甲酸苯乙基酯、二硫代苯甲酸异丙苯基酯、二硫代苯甲酸苄基酯中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述链转移剂包括丙酮、异丙醇、次磷酸钠中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述分散剂包括吐温-80、吐温60、司盘20、司盘40、司盘60、司盘80中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述溶剂包括正己烷、环己烷、轻质汽油、煤油中的至少一种。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述引发剂包括过硫酸钾、过硫酸铵、亚硫酸钠、亚硫酸氢钠中的至少一种。
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