高且系列化相對分子質(zhì)量PDAC制備工藝的初步研究.pdf

1、丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨(DAC)是一種具有特殊功能的水溶性陽離子單體，其聚合產(chǎn)物可廣泛應(yīng)用于石油開采、造紙、水處理等領(lǐng)域。以DAC為基的聚合物合成工藝研究多集中在共聚領(lǐng)域，而其均聚物相應(yīng)研究很少。本文研究了水溶液聚合法合成聚丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨(PDAC)的新工藝。分別以偶氮二異丁基脒鹽酸鹽(V50)和過硫酸銨(APS)為引發(fā)劑對PDAC的聚合工藝進(jìn)行了系統(tǒng)研究，先后得到了高相對分子質(zhì)量和高單體轉(zhuǎn)化率且相對分子質(zhì)量系列化PDAC的

2、制備工藝及產(chǎn)物。該研究結(jié)果可為PDAC的制備工藝進(jìn)一步優(yōu)化以及工業(yè)化應(yīng)用奠定基礎(chǔ)。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴對高相對分子質(zhì)量PDAC的制備工藝進(jìn)行了研究。采用工業(yè)品丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨(DAC)為原料，乙二胺四乙酸四鈉(Na4EDTA)為助劑，引發(fā)劑一次性加入、兩步升溫方式為基礎(chǔ)，分別研究了偶氮二異丁基脒鹽酸鹽(V50)和過硫酸銨(APS)為引發(fā)劑下的PDAC聚合工藝。對工藝條件中的單體質(zhì)量分?jǐn)?shù)w(DAC)、引發(fā)劑用量m(I

3、)∶m(DAC)、助劑用量m(Na4EDTA)∶m(DAC)、引發(fā)溫度T1、熟化溫度T2、反應(yīng)時(shí)間t等因素進(jìn)行了探究，通過正交實(shí)驗(yàn)對工藝條件進(jìn)行了系統(tǒng)優(yōu)化，得到了各自引發(fā)體系下的PDAC最佳制備工藝條件，進(jìn)一步研究得到了各因素對產(chǎn)物PDAC特征黏度和單體轉(zhuǎn)化率的影響規(guī)律。結(jié)果表明，以偶氮二異丁基脒鹽酸鹽(V50)為引發(fā)劑，所得PDAC最佳制備工藝條件w(DAC)為53％，m(V50)∶m(DAC)和m(Na4EDTA)∶m(DAC)分別

4、為0.225％和0.02％，在聚合反應(yīng)過程的引發(fā)溫度T1為43℃下反應(yīng)3h，再在熟化溫度T2為60℃下反應(yīng)3h，在此工藝條件下，所得膠體產(chǎn)物PDAC特征黏度值為14.16dL/g，單體轉(zhuǎn)化率為98.56％。以過硫酸銨(APS)為引發(fā)劑，所得PDAC最佳制備工藝條件w(DAC)為53％，m(APS)∶m(DAC)和m(Na4EDTA)∶m(DAC)分別為0.5％和0.01％，在聚合反應(yīng)過程的引發(fā)溫度T1為46℃下反應(yīng)3h，再在熟化溫度T2

5、為60℃下反應(yīng)3h，在此工藝條件下，所得膠體產(chǎn)物PDAC特征黏度值為12.49dL/g，單體轉(zhuǎn)化率為98.66％。上述兩種引發(fā)劑體系下所得產(chǎn)物PDAC最佳特征黏度值均超過了目前文獻(xiàn)報(bào)道的最高值。用FTIR和1HNMR對產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了表征。⑵對高單體轉(zhuǎn)化率且相對分子質(zhì)量系列化PDAC的控制聚合工藝方法進(jìn)行了研究。在上述得到的APS引發(fā)制備高相對分子質(zhì)量PDAC制備工藝的基礎(chǔ)上，依據(jù)文獻(xiàn)陽離子均聚物控制聚合方法，未使用鏈轉(zhuǎn)移劑和鏈終止劑，

6、僅通過控制單體質(zhì)量分?jǐn)?shù)(w(DAC)=25.0％～53.0％)和引發(fā)劑用量(m(APS)∶m(DAC)=0.5％～15.0％)，得到了單體轉(zhuǎn)化率大于98％，系列化特征黏度分別為2.28、4.38、5.98、8.17、10.05、12.49dL/g的PDAC產(chǎn)物，同時(shí)得到了制備相對分子質(zhì)量可控的PDAC聚合工藝，該研究結(jié)果未見文獻(xiàn)報(bào)道。用FTIR和1HNMR對系列化特征黏度PDAC產(chǎn)物進(jìn)行了結(jié)構(gòu)表征，用凝膠滲透色譜對其進(jìn)行了相對分子質(zhì)量測