分散聚合法制备非离子型聚丙烯酰胺水包水乳液，聚丙烯酰胺(PAM )是水溶性高分子化合物中应用最为广泛的品种之一，在油气开采、工业水处理、造 纸、食品加工、建材、化妆品、纺织、清洁剂等领域得到了广泛的应用[1].近年来开发出的新产品——PAM “水包水”乳液，是国际上研究分散聚合法PAM类水溶性高分子的一个热点[2].但是，目前对PAM分散聚合的报道大 多为丙烯酰胺在醇水反应介质中进行分散聚合的研究[3_4 ]，而关于丙烯酰胺在盐水介质中合成聚合物分散液的研究报道较少[5_8].作者以丙烯酰胺(AM )为聚合单体，以硫酸铵水溶液为反应介质，采用分散聚合法 制备了非离子型聚丙烯酰胺“水包水”乳液，研究了硫酸铵用量、分散剂的相对分子质量、甲酸钠用量等因素对聚合反应的影响.
1实验部分
1 .1实验原料
丙烯酰胺(AM )，工业品，质量分数为32%，分散聚合法制备非离子型聚丙烯酰胺水包水乳液，使用前用活性碳进行处 理;硫酸铵，分析纯，从天津市科密欧化学试剂有限公司购买；引发剂偶氮二异丁基脒盐酸盐(AIBA )，工业 品，从青岛润兴光电材料有限公司购买；甲酸钠，分析纯，从天津市福晨化学试剂厂购买;分散剂聚甲基丙烯 酰氧乙基三甲基氯化铵(PDMC )，实验室合成•
1.2制备方法
在装有冷凝管、温度计、氮气导人管和搅拌装置的四口烧瓶中加人一定量的单体、分散剂、无机盐和去离 子水，在室温下搅拌，使物料溶解并混合均勻;通氮气30 min，分散聚合法制备非离子型聚丙烯酰胺水包水乳液然后升温至反应温度，加人引发剂，恒温反应7 h，制得聚丙烯酰胺的分散乳液反应.
1.3测试方法
(1)聚合物特性黏数的测定.按照《GB12005 . 1-89聚丙烯酰胺特性黏数测定方法》，采用一点法测定脱 盐后样品的特性黏数[7]，然后计算聚合物产品的相对分子质量:M = {10 000X [ 7]/ 3 .73}1/0+665 •
(2)聚合物残余单体含量的测定.按照《GB12005. 3-89聚丙烯酰胺中残留丙烯酰胺含量测定方法—— 溴化法》测定样品中残余AM的含量.
2结果与讨论
2.1硫酸铵用量
分散聚合反应的分散介质的选择很重要，一般要求分散介质能够溶解单体、引发剂和分散剂，但不能溶 解生成的聚合物.在引发聚合反应前体系为均相，而随着反应的进行，生成的聚合物在达到临界链长后，将 从分散介质中沉淀出来[9].聚丙烯酰胺很容易溶解在水中，故纯水不适合作丙烯酰胺分散聚合的介质，醇 类、无机盐和一些聚合物可以诱导聚合物水溶液发生相分离，使水溶性聚合物从水中沉淀出来[10].
实验以高浓度的硫酸铵水溶液作为分散介质进行丙烯酰胺的分散聚合反应，考察了硫酸铵用量对分散 体系的影响，其结果如表1所示.可以看出，硫酸铵的用量对水分散体系的表观性状影响显著.当硫酸铵浓 度较低时，盐析效应较差，不能得到稳定的分散体系;而硫酸铵浓度较高时，分散剂的稳定性显著降低，聚合 物粒子间的粘结极为严重，产物为膏状，其表观黏度极大，静置一两天后就出现宏观相分离，上层为白色胶冻 状的聚合物块，下层为澄清的盐溶液[9].只有硫酸铵浓度适中时才能得到流动性、稳定性好的分散体系.
表1硫酸铵用量对分散聚合的影响
Table 1 Effect of the amount of (NH4 )2 S〇4 on dispersion polymerization
w ((NH4 )2 SO4 )/^)产物M/104转化率祝体系稳定性
18.3—93半透明状，凝固
20.9112.098.7乳白色，流动性好，静置60 d未分层
23 .597.698.9乳白色，流动性好，静置60 d未分层
27.576 .097.4乳白色，流动性好，静置30 d有分层
30.0一膏状，静置数天分层
w(AM)=10%，M(PDMC) = 80.2 万，w(PDMC) = 2.6%，w(AIBA/AM) = 0.04%，w(HCOONa) = 0, t=60 〇C
2.2分散剂的相对分子质量
由表2可以看出，当分散剂的相对分子质量在45万左右时难以起到稳定作用，分散聚合法制备非离子型聚丙烯酰胺水包水乳液聚合反应类似于水溶液 聚合[11]，制备的产物为白色固体.当分散剂相对分子质量为100万左右时，则会使连续相黏度较大，影响体 系的相分离，产物为黏稠的胶状物质[12].分散剂的相对分子质量在70万〜90万时，均能得到较稳定的白色 分散乳液.
2.3甲酸钠的用量
由表3可以看出，链转移剂甲酸钠用量的变化对最终产物的转化率影响不大，但由于链转移剂在链增长 阶段与单体竞争形成新的自由基，继而引发单体链增长[5]，因此甲酸钠用量的增加会造成聚合产物相对分子
质量的迅速降低.
表2分散剂的相对分子质量对聚合产物的影响
PDMC的相对分子质量/104
304560 67 8091101
Table 2 Effect of the relative molecular weight of PDMC on polymerization product
产物外观白色固体 白色固体 白色膏状 白色乳液 白色乳液白色乳液无色凝胶
产物M/104一 一 一 一 101.3112.062.1
w(AM) = 10%，w((NH〇2SO〇 = 20.9%，w(PDMC) = 2.6%，w(AIBA/AM) = 0.04%，w(HCOONa) = 0, t=60 〇C
表3甲酸钠用量对分散聚合产物的影响 Table 3 Effect of the amount of HCOONa on dispersion polymerization product
w (HCOONa)/^产物M/104转化率况
0112.098.7
0.02688.096.7
0.05963.899.3
w(AM) = 10%，w((NH4)2SO4)=20.9%，M(PDMC)=80.2 万，w(PDMC)=2.6%，w(AIBA/AM)=0.04%，t=60 〇C
3结论
以无机盐硫酸铵水溶液为分散介质、PDMC为分散剂，分散聚合法制备非离子型聚丙烯酰胺水包水乳液可以获得稳定的聚丙烯酰胺水分散体系.
在反应温度为60 °C、AM的质量分数为10%、PDMC的相对分子质量为80 .2万、PDMC的质量分数为 2 .6%、（NH4 >SO4的质量分数为20 .9%、AIBA的质量分数为0 .04% (W/WAM )、不加甲酸钠的条件下，可以 制备流动性好、稳定性好、相对分子质量较高的非离子型聚丙烯酰胺“水包水”乳液.
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