一种分子量为20～45万的低分子量聚丙烯酰胺合成方法

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（20～45）×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（分子量<100×10⁴）聚丙烯酰胺作为粘合剂、添加剂、分散剂、乳化剂、增粘剂应用于建筑装饰、造纸、纺织、印染、耐火材料、陶瓷、化工等领域。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直接制备低分子量聚丙烯酰胺比较困难。

采用沉淀聚合可以合成低分子量聚丙烯酰胺，但合成过程使用大量有机溶剂，存在一定的不安全因素。《华北工学院学报》（2000年第21卷第4期，312～315页）“沉淀聚合法合成聚丙烯酰胺”中采用丙酮为溶剂，以BPO-N，N二甲基苯胺为氧化还原引发剂，在12-30%单体质量百分比浓度下，合成的聚丙烯酰胺分子量为（60～90）×10⁴；《福建师范大学学报（自然科学版）》（2002年第18卷第4期，61～63页）“沉淀聚合法制备低分子量聚丙烯酰胺”中，报道了采用乙醇和丙酮作为溶剂，以AIBN为引发剂，通过调整乙醇和丙酮的质量比，合成了低分子量聚丙烯酰胺，在单体质量百分比浓度分别为5%和30%时，合成的聚丙烯酰胺分子量最低分别为2×10⁴和9.3×10⁴。

水溶液聚合低分子量聚丙烯酰胺也有少量报道。《安徽化工》（1992年第2期，17～19页）“低分子量聚丙烯酰胺的制备与应用”中报道了在单体质量百分比浓度为20%时，以过硫酸铵-亚硫酸氢钠为引发体系，合成出分子量为（23～40）×10⁴聚丙烯酰胺；《南通职业大学学报》（2001年15卷第2期，21～23页）“聚丙烯酰胺的合成与应用”中报道了在单体质量百分比浓度为10%时，以过硫酸钾-氮三丙胺为引发体系，合成出分子量为62×10⁴聚丙烯酰胺。本技术主要发明者曾在ZL03126303.8中，以异丙醇为链转移剂和移热溶剂，在单体质量百分比浓度为30%时，合成出分子量（2～12）×10⁴的聚丙烯酰胺；在ZL200810048457.5中，以乙醇为移热溶剂，甲酸钠为链转移剂，在40%单体质量百分比浓度下，合成的聚丙烯酰胺分子量为（1～2.6）×10⁴，但不能合成分子量大于12×10⁴的低分子量聚丙烯酰胺。本发明在以上发明基础上进一步进行了改进，合成了分子量为（20～45）×10⁴的低分子量聚丙烯酰胺。

发明内容

本发明的目的在于提供一种采用水溶液聚合，分子量范围在（20～45）×10⁴_、水溶性良好的的低分子量聚丙烯酰胺的合成方法。

为了实现本发明目的，技术方案如下：采用水溶液聚合法，以C₃～C₄酮类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（EDTA）为稳定剂，通过调节链转移剂和引发剂过硫酸铵的用量合成低分子量聚丙烯酰胺，具体步骤如下：

⑴单体制备：100.0g质量百分比浓度为40%的丙烯酰胺水溶液，加水配制成质量百分比浓度为13.50%～16.5%的丙烯酰胺水溶液，0.2～0.6g过硫酸铵溶于10.0g水中配制成引发剂溶液；

⑵在反应器中加入5.0～20.0g C₃～C₄酮类溶剂、20.0g上述配制好的丙烯酰胺水溶液、3.0g质量百分比浓度为3%的乙二胺四乙酸二钠盐溶液、1.2g上述配制好的过硫酸铵引发剂溶液，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C₃～C₄酮类溶剂和水混合物，降温得到低分子量聚丙烯酰胺水溶液。

按照GB17514-1998测定合成出的低分子量聚丙烯酰胺，其分子量为（20～45）×10⁴。

本发明的有益效果在于：该合成方法采用水溶液聚合，分子量容易控制，操作简单，可以合成特定分子量段的低分子量聚丙烯酰胺。由此方法合成的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、粘合剂、增粘剂、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单体制备：100.0g质量百分比浓度为40%的丙烯酰胺水溶液，加水150.0g配制成质量百分比浓度为16%的丙烯酰胺水溶液250.0g，0.35g过硫酸铵溶于10.0g水中配制成过硫酸铵引发剂溶液；

⑵在500ml烧瓶中加入20.0g丙酮、20g上述配制好的丙烯酰胺单体溶液、3.0g质量百分比浓度为3%的EDTA溶液、1.2g上述配制好的过硫酸铵引发剂溶液，搅拌，逐步升温至回流，保持回流温度10分钟；

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，常压状态下蒸出丙酮和水混合物20.0g，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21.5×10⁴。

实施例2

同实施例1，步骤（2）中改变丙酮用量为15.0g，步骤（4）蒸出丙酮和水混合物15g，得到低分子量聚丙烯酰胺水溶液，按GB17514-1998测定其分子量为28.9×10⁴。

实施例3

同实施例1，步骤（2）中改变丙酮用量为10.0g，步骤（4）蒸出丙酮和水混合物10g，得到低分子量聚丙烯酰胺水溶液，按GB17514-1998测定其分子量为30.0×10⁴。

实施例4

同实施例1，步骤（2）中改变丙酮用量为6.0g，步骤（4）蒸出丙酮和水混合物6.0g，得到低分子量聚丙烯酰胺水溶液，按GB17514-1998测定其分子量为38.5×10⁴。

实施例5

⑴单体制备：100.0g质量百分比浓度为40%的丙烯酰胺水溶液，加水150.0g配制成质量百分比浓度为16%的丙烯酰胺水溶液250.0g，0.25g过硫酸铵溶于10.0g水中配制成过硫酸铵引发剂溶液；

⑵在500ml烧瓶中加入10.0g丙酮、20g上述配制好的丙烯酰胺单体溶液、3.0g质量百分比浓度为3%的EDTA溶液、1.2g上述配制好的过硫酸铵引发剂溶液，搅拌，逐步升温至回流，保持回流温度10分钟；

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，常压状态下蒸出丙酮和水混合物10.0g，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41.4×10⁴。

实施例6

同实施例5，步骤（1）中改变过硫酸铵用量为0.45g，得到低分子量聚丙烯酰胺，按GB17514-1998测定其分子量为22.2×10⁴。

实施例7

同实施例5，步骤（1）中改变过硫酸铵用量为0.51g，得到低分子量聚丙烯酰胺，按GB17514-1998测定其分子量为21.0×10⁴。