实验5丙烯酰胺的反相乳液聚合 一、目的要求 1、了解丙烯威鞍自山基聚合的基本原理 2、了解反相乳液聚合的机理、体系组成及作用。 3、了解反相乳液聚合的工艺特点、掌握反相乳液聚合的基本实验燥作方法 二、基本原理 丙烯酰胺为一种水溶性单体，本实验采用BPO引发剂进行自山基聚合。主要反应式为： CH,C00-00CH,C6→2CH,C00· C.H.COO·+CH=CHCONH,→C6HCOO-CHCH·+CH=CHCO NH,→→ CONH ~RCH2CH CONH 2RCH,CH·→ CONH: CONH 关于乳液聚合原理，在实验4中已有详尽论述。很明显，对于像丙烯酰胺这样的水溶性 单体，如要采用乳液聚合法合成，则不宜再用水做分散介质，而要选用与水溶性单体不五溶 的油溶性溶剂做分散介质。相应地，引发剂也应选用油溶性的，以保证引发剂在油相分解形 成自山基后扩散进水溶性胶束内引发单体进行聚合反应。与实验4 常规的乳液聚合体系 对应，人们习惯上将上述聚合方法称为反相乳液聚合。除上述体系组成的不同外，在乳化剂 的选择上亦有一定的差别。对于正常的乳液聚合体系，一般选择HLB值为88的水包油型 乳化剂，而对于反相乳液聚合体系，则多选样HLB值为36的油包水型乳化剂。总体看， 反相乳液聚合的基本待点与正常的乳液聚合相以，可参照正常到液聚合讲行配方设计、反应 条件确定和聚合工艺制 三、 主要试剂和仪器 1、主要试剂 名称 试剂 规格 用量 单体， 丙烯酰胺 聚合级 10g 油溶性引发剂 BPO g 乳化剂： Span 60 CP 0.02 分散介质： 邻二甲苯 CP 75 ml 2、主要仪器 三口瓶(250m)、球型冷凝管、恒温水浴、搅拌马达及搅拌器、温度计(0100℃)、 锥形瓶(50ml)、移液管(25ml) 四、 实验步骤 1、按图2-2（见实验2）安装好聚合反应装置，要求安装规范，搅拌器转动自
2、用分析天平准确称取0.02 g Span60,放入三口瓶中。加入50ml邻二甲苯，通冷凝 水，开动搅拌，升温至40℃，直至Span60完全溶解。 3、用分析天出 准确称取BPO5g 丙烯酰胺10g放于50ml锥形瓶中，用移液管移取 22ml无离子水，加入到惟形瓶中，轻轻摇动，待引发剂完全溶解于丙烯酸中后将溶液倒入 三口瓶，再用25ml邻二甲苯冲洗二口瓶后，将邻二甲苯倒入二口瓶。 4、通冷凝水，维持搅拌转速恒定，升温全40℃，开始聚合反应。反应2.5h后，升温 50OC蝶续反应0.5h,结束反应 5、维持搅拌原有转速，停止加热，将恒温水浴中热水换为冷水，将反应体系冷却至室 温后停止搅拌 6、产品用布氏漏斗滤干，在通风情况下干燥，称重并计算产率。 7、回收布氏漏斗中的邻二甲苯。 五、实验拓展 点法测定聚合物粘均分子量： 原理参实验3用关部分。 试样配制：称取0.05-0.1g均匀的粉状聚丙烯酰胺试样（准确到0.0001g)到100ml容 量瓶中。加入48ml蒸馏水，经常轻摇直全试样全部溶解。用移液管准确加入50ml浓度为 200m0/L的氨化的溶被放在30C(+005C)相温水浴中。相温后，用蒸榴水确绘粱 企刻度，摇匀。用干燥的下班砂漏斗过滤， 得到试样浓度约为0.0005-0.001gml,氯化钠 浓度为1.00o/L的氯化钠落夜，放在恒温水容中备用. 选用1.00mo/L的氯化钠溶液在30℃的流经时间为100-130s范用内的乌氏粘度计， 分别测定试样的流经时间(1，s)和1.00mo/L的氯化钠溶液的流经时间(。，s)。则试样 溶液的相对粘度为： 1=2(0。-nn,月 C 则： n]=3.73X10一Ma66 2、应用实验 聚丙酰胺可用作絮凝剂。作用原理参实验3相关部分 准确称取0.02克干燥后的聚丙烯酰胺溶解 50ml无离子水中 称取25g泥士，在250ml量筒内配制成240ml的自来水溶液，搅拌后迅速加入聚丙烯 酰胺水溶液6ml,补充自来水到250ml刻度处摇匀静胃。 记录开始静肾全溶液分层所需时间t,和溶液澄清所需时间？。 与不加聚丙烯酰胺的泥士水溶液静置全溶液分层所需时间'和溶液澄清所需时间？' 对比，分析絮凝效果。 六、结果与讨论 1、对比反相乳液聚合与正常乳液聚合的体系组成、作用。 2、根据实验现象与纪录，讨论反相乳液聚合的机理与工艺控制特点 3、参比此体系，再设计一个采用反相乳液聚合法合成聚丙烯酰胺的体系 七、背景知识 1、丙烯酰胺为无色透明片状品体。无臭.有毒。比重1,12，熔点8485℃，沸点125℃。 溶于水、乙醇、微溶于苯、甲苯
2、聚丙烯酰胺(PAM)是一类重要的水溶性聚合物，调节聚合物分子量及引入各种离 子基团，可以得到不同性能的、应用广泛的系列聚合物。 聚丙烯酰胺是日前世界上应用最广、效能最高的有机高分子絮凝剂。山于聚合物中残余 单体有一定毒性，因而多用于工业废水处理，如染色、造纸、金属冶炼加工等领域。引入离 子基团做成阳离子型或阴离子型PAM,则史利于在某些领域使用，如阳离子型PAM主要絮 凝带负电荷的胶体，具有除浊、脱色等功能：而阴离子型PAM山于具有良好的粒子絮体化 性能，史宜于用在矿物悬浮物的沉降分离。聚丙烯酰胺的另一大用途是作采油用添加剂， 用作钻井液、压裂液、聚合物驱油等，如在大庆油用，平均每注入1吨聚合物，可增产原油 150吨以上，提高采收率10%。此外，PAM在建筑、土壤改良、纺织、液体输送等方面亦 有广泛用途。 3、聚丙烯酰胺可通过多种方法合成，除本实验采用的反相乳液聚合法外，工业上主要 采用水溶液聚合法，通常单体浓度在10%左右（再高需用特殊设备），采用过氧类和偶氮类 引发剂，反应时间48。此外，也可采用本体聚合或反相悬浮聚合法