低分子量聚丙烯酸铵分散剂的合成研究低分子量聚丙烯酸铵分散剂的合成研究李天仚，张彦昌，王冬梅，赵献增（河南省精细化工重点实验室，郑州450002）摘要：以丙烯酸为单体，过硫酸铵为引发剂，异丙醇为链转移剂和移热剂，合成了低分子量聚丙烯酸铵.研究了引发剂用量、链转移剂用量及聚合反应温度等因素对聚合产物分子量的影响.关键词：聚丙烯酸铵；链转移剂；合成中图分类号：TQ322.4+4文献标识码：A聚丙烯酸铵作为一种新型的高分子分散剂，主要应用于陶瓷、造纸行业、高档涂料行业，还可作为电力、石油化工、冶金行业循环水系统的阻垢缓蚀剂[1-5].在以上领域的生产过程中，常常涉及固体颗粒在介质中的分散问题.粉末、纳米微粒等超细固体颗粒因具有极大的比表面积和较高的比表面能，在介质中分散时易发生团聚现象，这不仅影响产品的最终质量，而且还导致生产率下降、能耗和原材料消耗增加，所以研究超细固体颗粒在介质中的分散问题，有非常重要的意义.聚丙烯酸铵由于它不存在单体残留毒性问题[6]，且无残留金属杂质，能保持产品纯度，尤其是对无机超细固体颗粒的分散作用明显，可以降低浆料粘度、防止颗粒团聚[7]等特点，因此，研究聚丙烯酸铵分散剂的合成有着广阔的市场前景.本文以异丙醇作为链转移剂和移热剂，克服了氧化－还原体系聚合工艺易爆聚的缺点，合成出了低分子量的聚丙烯酸铵分散剂，并研究了引发剂、链转移剂用量及聚合反应温度等因素对聚合产物分子量大小的影响.1实验部分1．1原料与试剂丙烯酸：工业级，北京东方化工厂生产；过硫酸铵：A．R．，洛阳市化学试剂工厂生产；异丙醇：A．R．，洛阳市化学试剂工厂生产；氨水：A．R．，洛阳市化学试剂工厂生产.1．2聚丙烯酸铵的合成在装有温度计、电动搅拌器、回流冷凝管和恒压滴液漏斗的250mL四口反应瓶中，先加入水、异丙醇、一定量的丙烯酸和过硫酸铵的混合溶液后，搅拌加热至回流，保持回流反应15min后，开始滴加剩余丙烯酸和过硫酸铵的水溶液，1h内滴完，保温反应2h，聚合反应结束后，常压下蒸出异丙醇，冷却至室温，在保持室温下缓慢加入氨水，调整体系pH＝7－8，即得产品聚丙烯酸铵.1．3测试1．3．1分子量的测定按国标GB17514－1998在30±0．5℃下，于1mol/LNaNO3－H2O体系中，用一点法测定聚丙烯酸铵特性粘数［η］.按［η］＝3．73×10－4Mη0．66计算其粘均分子量.1．3．2固含量的测定称取一定量试样放入120℃恒温鼓风干燥箱中，干燥至恒重后，按下式计算其固含量.固含量＝（干燥恒重后质量/试样质量）×100％.1．3．3红外光谱的测定产品红外光谱用NICOLET公司产FTIR－6700型红外光谱仪测试.2结果与讨论2．1反应温度对聚丙烯酸铵分子量的影响从图1可以看出，随着聚合反应温度的升高，分子量逐渐变小，原因在于过硫酸铵为热分解型引发剂，在第29卷第1期河南科学酸性介质中，随着反应温度升高，引发剂过硫酸铵分解速率加快，聚合反应速度迅速提高，链转移反应和链终止反应也加快，因此聚丙烯酸铵分子量变小.2．2引发剂用量对聚丙烯酸铵分子量的影响图2表明引发剂用量与聚丙烯酸铵分子量大小的关系.引发剂是整个聚合过程中的决定因素，它直接影响到聚合物分子量，其用量决定了聚合反应的快慢.图2中，随着过硫酸铵用量增加，自由基数目增多，反应速度快，链终止反应也加快，聚丙烯酸铵分子量因此随着引发剂用量增加变小.2．3链转移剂用量对聚丙烯酸铵分子量的影响以丙烯酸为单体进行的聚合反应，随着反应温度的提高，引发剂分解速率呈级数增加，反应速度迅速加快，体系的粘度出现突然增加，局部放热过快，导致出现聚合反应危险期，易发生暴聚现象.本文由于在丙烯酸的聚合反应中采用了异丙醇作为移热剂，聚合反应热能被及时移走，从而使得该反应平稳进行，避免了暴聚现象的发生.同时，又由于异丙醇具有链转移作用，异丙醇用量的增加，使得链转移反应加快，图3表明，随着溶剂异丙醇用量的增加，聚合物分子量随之降低.2．4单体质量分数对聚丙烯酸铵分子量的影响由图4可以看出，固含量的变化对分子量有很大影响.当固含量增加时，聚合反应速率加快，分子量增大.单体质量分数高于35％时，随着单体的质量分数增大，聚合反应速...