聚丙烯酸(PAA)物化性質和制備方法

[db:作者] / 2023-01-06 00:00

聚丙烯酸(PAA)

[結構式]

[物化性質]無色或淡黃色液體。能與水中金屬離子，如鈣、鎂等形成穩定的絡合物，對水中碳酸鈣、氧化鈣有優良的分散作用。本品為低分子量聚電解質，聚丙烯酸的水溶液含有很少電離的緊密卷曲的聚合物分子，黏度較低。聚丙烯酸存在于稀鹽酸溶液中，聚合物分子的卷曲趨勢就會增大，電離趨勢就減小。用堿中和丙烯酸聚合物，電離度增大，黏度也隨之增大。一價離子的鹽類一般不會使聚丙烯酸水溶液沉淀，二價離子的鹽類能使之析出白濁物。聚丙烯酸的水溶液流動性因聚合度不同而不同。用于水處理的聚丙烯酸相對分子質量一般在2000～5000，可與水互溶，溶于乙醇、異丙醇等。聚丙烯酸呈弱酸性，pK。為4.75。在300℃以上易發生分解。

[制備方法]采用溶液聚合方法，以丙烯酸為原料，經水稀釋后，在引發劑作用下聚合而成。丙烯酸聚合既快又發熱，為實現對聚合過程的控制，用于循環水處理的聚丙烯酸通常把丙烯酸配成40%以下的水溶液進行聚合，聚合溫度通常控制在50～150℃。常用引發劑為過硫酸銨和亞硫酸鈉，在聚合過程中還常加少量的(<5%)巰基琥珀酸、異丙醇等做緩聚劑，對苯二酚或鄰苯二酚用作阻聚劑。

將化學計量的去離子水加入到裝有電動攪拌、回流冷凝管、滴液漏斗和溫度計的反應器中，開動攪拌并將反應溫度升至80℃左右，將計量的巰基乙酸或異丙醇加入到反應器中與水混溶。將化學計量的過硫酸銨用計量的水配成稀溶液，置于聚合反應器上的滴液漏斗中,將計量的丙烯酸(AA)單體與一定量水混合，置于聚合反應器上的另一滴液漏斗中。當反應器中的水溫達到反應所需要的溫度后，開始滴加丙烯酸單體水溶液和引發劑過硫酸銨水溶液，控制滴加速度使反應溫度在85～90℃聚合反應3～5h。反應完成后，將聚合液冷卻至室溫，取樣分析各項技術指標，符合要求后分裝。

將8g丙烯酸和2g丙烯腈加入到60mL水中，加入0.2g NaHSO3和少許HNO3，于70℃時滴加含有0.1g過硫酸銨的引發劑水溶液，經引發聚合后，體系自動升溫至85℃左右，保持此溫度，繼續反應2h，得到透明黏稠液體，加入稀堿，調pH值至6.5左右。放料即為產品。

在上述反應中加入HNO3的目的是增溶，因為聚丙烯腈是水不溶物，共聚物也為混濁溶液，加入增溶劑后可使體系呈完全透明。另外該反應系游離基共聚，體系劇烈放熱，極易引起爆聚，自加速效應也很明顯，為了使聚合平緩，可加入二乙醇胺或十二烷基硫醇等作為相對分子質量調節劑。

[技術指標]GB/T 10533-2000

[應用]

(1)聚丙烯酸是聚羧酸產品最早的--種均聚物。它在水溶液中羧基官能團發生部分電離，因而具有導電性，稱其為聚電解質。聚丙烯酸中的羧酸根對Ca2+、Mg2+等離子具有螯合作用，使其具有阻垢性能。聚丙烯酸電解質還能對泥土、腐蝕產物等無定性物具有分散作用，是一種分散劑。單獨用量一般在2～15mg/L。

(2)聚丙烯酸具有阻CaCO3性能，1mg/L的聚丙烯酸能拴住45mg/L的鈣離子，阻CaCO3性能優于一般的聚羧酸共聚物，但幾乎沒有阻Ca3(PO4)2的能力。

(3)本品常與緩蝕劑復配復合水質穩定劑使用。它可以作為鋁系、鎢系、磷系復合引發體系配方中一種阻垢分散劑組分。它與有機磷酸鹽復配成的藥劑對其阻垢性能有增效作用，復配藥劑適用水質硬度為150～450mg/L(以CaCO3計)和堿度為150～450mg/L(以CaCO3計)的中等硬度的水質。

(4)用于水處理劑的聚丙烯酸相對分子質量一般在2500～5000，在此范圍內，相對分子質量寬窄對其阻CaCO3性能影響不大。

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