聚(丙烯酰胺-丙烯酸十八酯)的合成及其增稠性能

第18卷第1期应用化学Vol. 18 No. 12001年1月CHINESE JOURNAL OF APPLIED CHEMISTRY聚(丙烯酰胺-丙烯酸十八酯)的合成及其增稠性能黄雪红*许国强许晨福建师范大学高分子研究所福州350007)关键词丙烯酰胺,丙烯酸十八酯,共聚合,增稠性能中图分类号:O631.3文献标识码:A文章编号:1000-0518(2001)01-0064-03疏水缔合型水溶性聚合物是指在亲水性大分聚合所得,由福州福川树脂有限公司提供子链上带有少量疏水基团的一类水溶性聚合将AM(M1)和OA(M2)按规定比例混合,与物-3.在聚合物水溶液中,疏水基团之间由于DMF配成质量比为17%的溶液,以BPO为引发憎水作用而发生聚集,使大分子链产生分子内和剂,在(80±1)C,N2保护下搅拌反应4h.过滤分子间缔合.在临界缔合浓度以上,形成分子间用甲醇淋洗白色固体物多次,40C真空烘箱干燥缔合为主的超分子结构,增大了流体力学体积,故至恒重,计算产物得率.AM均聚物采用同样方具有较好的增稠性法合成,OA在此反应条件下不发生聚合反应疏水缔合型水溶性高分子很难合成,且不易特性粘度[刀用乌氏粘度计,以水为溶剂表征.把疏水部分连接到水溶性聚合物链上30C测定;共聚物玻璃化温度(T)由动态力学热般有两种途径,一是直接将疏水单体和水溶性单分析仪(DMTA)测定;共聚物组成由凯达尔定氮体共聚合,二是先聚合再进行大分子反应将聚合法测定.用NDJ-1型旋转粘度计,在30C下测定物官能化.本文用丙烯酸十八酯作为疏水单体,经增稠的乳液在最低转速下粘度η和最高转速直接用沉淀聚合法制备疏水缔合型聚合物—聚下粘度m(n为转子号)的比值,即为乳液的触变丙烯酰胺-丙烯酸十八酯).溶剂DMF对合成的指数,用TI表示,TI值在1.5~3.0之间,乳胶的共聚物有适当的溶解度,得到的共聚物有足够大综合性能较好.的分子量.共聚反应及其产物的后处理过程较为结果与讨论简单易行,为产物的实际应用提供了可能OA含量对共聚物得率,特性粘数及其水溶丙烯酰胺(AM),含量不少于98.5%,根据文液对苯丙乳液的增稠能力的影响,见表1.献[4]方法提纯;N,N-二甲基甲酰胺(DMF),分从表1可知,随着疏水单体OA用量的加大析纯;甲醇,化学纯;过氧化苯甲酰(BPO),精制后共聚物得率变化不大,特性粘数减小,但是对苯丙使用;丙烯酸十八酯(OA),通过酯交换制备;苯乳液的增稠能力增加,同时触变指数变小,当OA丙乳液是由苯乙烯(用量49%),丙烯酸丁酯(用以摩尔分数为0.75%投料时,所得的共聚物增稠量49%),丙烯酸(用量2%)为单体,通过乳液共能力最强.在同等反应条件下所得的PAM却没表1OA含量对共聚物得率,特性粘数及增稠能力的影响Tab. 1 Effect of OA content on yield intrinsic viscosity and thickening efficiency of copolymerr(OA)/%Yield/%95.71scosity/(mPa·s)=307=180003200)7=3400(7500)7=37500(88500)7=8000(40600)72=1570(251073中国煤化工)72=6250(315070=1237070=4600full)70=858(1236)7CNMHG2.10(2.59)2.51(2.91)BPO: 0. 5%, 80 C, 4 h in DMF.iscosity of 100 g styrene acrylic ester emulsion added to o 25 g copolymer (values in parenthesis to 0. 33 g copol002万数据0006-19修回福建省自然科学基金资助课题(B97012)第1期黄雪红等:聚(丙烯酸胺-丙烯酸十八酯)的合成及其增稠性能有增稠能力.这是由于增稠机理不同,PAM是利当OA投料量增大到摩尔分数为1.0%时,所得用高分子量与乳胶中的聚合物分子之间的链缠的产物水溶性变差,相应的增稠能力也下降了结,使乳胶的粘度提高.本实验条件下合成的随着共聚物用量的增大,乳胶粘度迅速增大,说明PAM分子量仅为5.22×104,故达不到增稠目该共聚物具有很强的增稠能力的.而在P(AMOA)共聚物中由于疏水基OA引发剂BPO用量对共聚物得率、特性粘数及的存在,其共聚物是一种疏水缔合型聚合物,分子共聚物溶液对苯丙乳液的增稠能力的影响,见表中存在憎水基和强极性基团,它与乳胶中旳聚合2.由表2可知,随着引发剂用量的增大,共聚物物分子发生缔合作用,形成瞬间网络结构,使乳胶分子量降低,得率提高,符合自由基聚合反应的的粘度增大,并不是大分子间的链缠结使乳胶增般规律。.由表2可知,引发剂用量为单体质量稠,因此,剪切速度增大时,乳胶的粘度下降不大,的1.0%时,增稠能力最强,触变指数最低,故实触变指数小,而且OA含量越高,增稠能力越强.验选用BPO的用量为单体质量的1.0%表2引发剂用量对共聚物得率,特性粘数及增稠能力的影响Tab. 2 Effect of initiator on yield, viscosity and thickening efficiency of copolymer0,0030,0050.0070.0100,012]/(mL·g-1)42.0335.03Viscosity/(mPa·s)7=340014200)m=8000(40600)7=11800(43400)7=18000(54400)7=9200(33400)72=29001760)72=6250(31500)72=950031500)72=14350(41950)72=7600(24500)n:0=2096(8060)30=4600(full mark) n0=7100(full mark )30=11080(full mark) 750=5600(16300730=1544(6450)n0=4840(full mark)n (AM)/n(OA)=99: 1.0:80 C: 4 h: in DMF..Mass ratio of initiator to total monomers100 g styrene acrylic ester emulsion added to 0. 25 g copolymer or 0. 33 g copolymer(data in parentheses)反应温度对共聚物得率、特性粘数及共聚物单体质量的1.0%,n(AM)/n(OA)=(99.0~溶液对苯丙乳液的增稠能力的影响,见表3.99.25):(1.0~0.75),于75~80C聚合,所得的表3反应温度对共聚物得率、特性粘数及共聚物具有最佳的增稠能力,最合适的触变指数增稠能力的影响实验结果表明,AMOA共聚物是一种性能优异Iab,3 Effect of reaction temperature on vield, intrinsic的疏水缔合型增稠剂,对改善苯丙乳胶的流变性viscosity and thickening power of copolymer具有实际意义CAM及PAM均溶于水,而OA在本反应条Yield/%99.12件下不发生自聚,因此,产物只可能是共聚物7/mL·g-1)38,293.9930.65Viscosity"/(mPa.s) 19300P(AM-OA)与PAM的混合物,从聚合物的溶解155001435010500性就可证明其是否为共聚物(见表4)110808750从表4可知,随着OA投料量的加大,所得产2.241.981.91物的水溶性变差,按n(AM)/n(OA)=98.5/1.5n(AM)n(OA)=99:1.0; the amount of BPo:1.0%;投料时,产物只能溶胀,而以摩尔比95.0/5.0投imne:4h; solvent:DNHF;100 g styrene acrylic ester emulsion料时,产物不溶于水,说明在本实验条件下所合成的产物是共聚物从表3可知,随着反应温度升高,共聚物得率采用凯达尔定氨法测定聚合物的氮含量,进提高,分子量降低,符合自由基聚合的一般规律中国煤化工量.从表4可知,所得共聚物的分子量大,增稠效果好.温度升高,触变CNMHGA投料比的加大聚合指数TI降低,说明OA空间阻力大,需要较高的物屮(N含重埞咼∫,OA的转化率也相应提高,反应温度.由表3可知,本实验的反应温度在说明OA倾向于共聚,这与由Q、e值计算出的75~80C为佳n1=2.45,r2=0.41<1相符合通过影耍搪聚反应各种条件的考察,可得从图1可知,PAM的T为137.4C,高于出最佳反应条件,即以DMF为溶剂,BPO用量为206.4C聚合物就处于粘流状态,P(AMOA)在应用化学第18卷表4共聚物的溶解性与组成Tab. 4 The solubility and composition of copolymern(AM): n(OA)ofOA/%‖x(AM):n(OA)N/% x(OA)/%onversionof OA/%19.630.1099,50:0.50soluble 19. 53 0.2142,097.5:2.5swelling 18.04oluble19.3554.795.0:5.0insoluble 17.03 4.0799,0:1.0soluble 19.14 0.650,0:10,0insoluble 13.74 8.69200.1C粘流温度之前存在2个内耗峰,在73.6ed. Vol 1. New York: Wiley-Interscience. 1989:和132.5C处,由此说明所合成的共聚物为以AM为主的嵌段共聚物,不存在PAM.2 McCormick C L, Nonaka T, Johnson C B. Poly-ner,l988,29:73l201,43 Chang Y, McCormick C L. Polym Prepr,1992,33(2):20213744 WU Cheng-Pei(吴承佩), ZHOU Cai-Hua(周彩443206.4华), LI Fang-Xing(粟方星). High Polymer E132.5periments(高分子化学实验). Hefei(合肥):Anhu73.6Science and Technology Press(安徽科技出版社),105 LI Shu-Wen(李述文), FAN RU-Lin(范如霖)Handbook of Practical Organic Chemistry(实用有机化学手册). Shanghai(上海): Science and tech图1PAM与P(MA-OA)的动态力学热分析谱nology Press(科学技术出版社),1989:539Fig 1 DMTA of PAM and P(AM-OA)6 YING Sheng-Kang(应圣康), YU Feng-Nian(余丰n(AM)/n(OA1. 0: temperature: 80 C:年). Principles of Copolymertion(共聚合原理)time: 4 h:DMF: BPO: 0.5%Beijing(北京): Chemical Industry Press(化学工业参考文献出版社),1984:396Brandrup J, Immergut E H. Polymer Handbook1 Mark H F. Bikales N M, Overberger C G. Ency2nd ed. New York: Interscience Publishers, 1975:lopedia of Polymer Science and Engineering. 2ndI341Synthesis and Thickening Efficiency of Acrylamide-Octadecyl Acrylate CopolymerHUANG Xue-Hong", XU Guo-Qiang, XU Chen(Institute of Polymer Science, Fujian Normal University, Fuzhou 350007)Abstract The radical copolymerization of acrylamide(am) with octadecyl acrylate(oa) has beencarried out in dMf at 80 C using benzoyl中国煤化工 s were characterized byDMTA and Kjeidahl nitrogen determination. The effeHCNMHGition, amount of initiator,reaction temperature on the thickening efficiency of copolymer towards emulsion based on styreweight of poly (AM-co-OA) obtained was big enough for hydrophobic associative thickening age, arnebutyl acrylate-acrylic acid polymer have been investigated. The results showed that the moleculKeywords万穷数掘nide, octadecyl acrylate, copolymerization, thickening efficiency