苯乙烯和马来酸酐的交替共聚合反应.doc

一【西北轻工业学院学报吾一苯乙烯和马来酸酐的交替共聚合反应张友恭须国华面学五一一摘要本文研究苯乙烯一马来酸酐的交替共聚合反应。实验证明该反应符合现代反应速度理论。合成了质量良好的产品，进行了产品结构的红外光谱和酸值等分析；解决了反应难控制，产品质量不稳定等问题关键词：墨！生、马圭塾墅、塞鳖苎茎竺中图法分类号：前言交替型苯乙烯一马来酸酐（）共聚物及其衍生物广泛应用于石油钻井、石油输送、水处理、混凝土、涂料、印刷、造纸、印染、纺织、牯合剂、化妆品等工业，作为分散乳化剂，印刷油墨连接剂，增稠剂，皮革改性剂，纺织品整理剂及助染剂等。类共聚物的开发应用在今后将得到更大的发展。苯乙烯与马来酸酐都是竞聚率很小的单体，极易发生强烈放热的共聚合反应，使反应难于控制，极大地影响了这类共聚物的开发应用。我们应用反应速度理论，进行了试验研究，改进了合成方法，基本上克服了反应难控制，产品质量不稳定等问题，合成了符合要求的产品。试验部分原料及其规格苯乙烯（），化学纯；马来酸酐（），化学纯甲苯，化学纯过氧化苯甲酰（），化学纯；氢氧化钠，化学纯的合成苯乙烯，马来酸酐按摩尔比：计。用部分甲苯在反应瓶内加热溶解马来酸酐，在搅拌下先后将及的苯乙烯加入反应瓶，控制（士），进行反应分钟左右有白色混浊出现时，将余下的苯乙烯的甲苯溶液由滴加器慢慢加入反应瓶，约到，、时加完，再反应半小时，升温至，反应半小时，使反应进行完全，即刻减压过滤，用少量甲苯洗沉淀三次，收稿日期；维普资讯 西北轻工业学院学报第卷抽干，烘干，得白色细粉状的产品，称重，计算产率制备的半钠盐水溶液并在外观、粘度、溶解性及稳定性等方面同美国孟山都化学公司的“”产品的同种溶液相比较在克蒸馏水中，加入克溶解后加克样品力口热至左右，搅拌小时，全部溶解，得到浅黄色透明粘液。酸值和红外光谱分析产品精制：将粗品配成的丁酮溶液，过滤，用旋转蒸发器除溶剂，在，真空干燥至恒重。一，酸值测定：精确称取克精制的样品，在锥形瓶中用丙酮溶解，滴酚酞指标剂，用标准溶液滴定至终点，加毫升溶液，塞住瓶口，放置分钟后，用标准溶液反滴至无色，并做一空白实验。酶信一二窒自：一一式中，分别为和标准溶液的摩尔浓度，分辊为和标准溶液的毫升数，为样品重（毫克）。红外光谱分析：用丁酮溶解精制品并制膜，在仪上测定。一一一结果与台成方法的改进的合成多采用甲苯作溶剂的沉淀聚合法，但操作方法可以不同。文献报导的三种方法，即一步法（指将所有单体、引发剂、溶剂和辅助剂一次投入聚合釜）、滴加法，同时分滴加及苯乙烯法，均有明显缺点。前两种方法，引发时间太长，且引发后反应速度难于控，易造成爆聚。后一方法操作麻烦。作者通过大量实验研究，根据质量作用定律及反应速度理论，采用只滴加苯乙烯甲苯溶液的方法通过控制滴加速度，可有效控制反应速度，大大缩短引发时间，使反应平稳地进行，对产品质量的提高和稳定均有很大作用。能较好地克服了前述三种操作方法的缺点质量作用定律指出：反应速度与反应物浓度的乘积，包括适当方次成正比。实验研究表明，该定律也适用于共聚合反应。一开始就使浓度足够大，可以显著缩短诱导期。滴加苯乙烯甲苯溶液比滴加能更有效，更方便地控制反应速度。在沉淀共聚反应中，一旦反应被引发链自由基就可进行自动加速的链增长反应，使活性链的寿命大为延长，导致共聚合反应显著自动加速。用甲苯稀释苯乙烯，可以有效调剂各反应物浓度，以利反应平稳进行。反应物分子间的碰撞是发生反应的必要条件，在反应较剧烈进行时，辊入甲苯溶液降低反应物浓度可减少碰撞，适当调节反应速度。聚合条件对产物的影响高聚物分子量及分子量分布对聚合物使用性能有很大影响。不同工程目的要求高聚物有不同的分予量及分子量分布。前述各领域一般要求低分子量，窄范围分子量分布的。实验表明影响分子量及其分布的主要因素是：反应温度的高低和稳定性豁发剂品种及用量、溶剂用量、操作方法、搅拌速度及稳定性，反应时间和过滤后的立即净晚等。（）温度的影响是显著的，温度过低，反应太慢，不仅反应不完全，而且共聚物分子量增大；反应温度过高，反应速度太快，难于控制、易爆聚、产品分子量减小。例如；聚合温度为、；时，分子量丽（）依次为、。综合多方面因素，筛选得到的最佳温度为。维普资讯 第期张友恭等：苯乙烯和马来酸酐的交替共聚台反应文献报导，随温度升高、产率提高。温度从渐升至，形成：的复合物在聚合只能得到无规共聚物；温度逐渐下降，则得到：交替共聚物。这说明温度的影响是多方面的。（）溶剂的影响实验研究表明，溶剂甲苯用量对产率、产品数均分子量及操作等有重要影响（见附表）附表甲苯用量较少时，产率较高、共聚物数均分子量也较小，易制备半钠盐水溶液。但反应后期反应器内物质易成膏状，难以搅匀最后产品也难以倾倒出来。相反，甲苯用量增多产率降低产品分子量增大。在两种单体均为摩尔、为摩时，合适的甲苯为量为毫升。（）引发剂和搅拌速度的影响在一起采度，聚合物分子量随引发剂用量的增加而下降例如；引发剂用量（）为、和时，聚合物分量丽（）分别为、和搅拌速度对共聚合也有很大影响，搅拌速度过快时，会严重阻碍共聚物的折出，只有在适当稳定速度下（），才能生成台适分子量的共聚物。的的半钠盐水溶液的性状（）外观：浅黄色粘稠液体。（）液解度：产品能很好地溶于热水。（）放置稳定性和对酸、碱液液稳定性均好。（）无毒，不污染环境。（）产品的上述性状与国外同类产品为美国孟山都化学品公司的“”相比较，均一致。交替型共聚物的证明在聚合体系中加入马来酸酐的百分数均为的情况下，测定三个树脂样品的酸值为、，据此可计算得到相应中的百分含量依次为、中含量小于的原因，是苯乙烯分子间发生了较少量的自聚，使共聚物中苯乙烯含量大于，而马来酸酐的含量则小于。酸值测定结果及有关数据分析表明本工作合成的树脂基本属于交替型共聚物。红外吸收光谱红外吸收光谱显示的处的吸收峰为共聚物中酐环的特征吸收峰，经碱处理酐基转化为羧酸盐型，酸酐的特征吸峰完全消失。在、。处的吸收峰为苯环上键内伸缩振动吸收峰。产品的红外光谱与标准图谱听基本一致，证实了所得产品确为交替共聚物。及其衍生物是阴离子型高分子化合物具有良好的表面物性。这种共聚物的水溶液作为乳化或悬浮分散剂，具有良好的乳化分散和稳定化效果应用非常广泛，并有众多潜维普资讯 西北轻工业学院学报第卷。昏蚓渡数（：苷蛔披敬（）共聚物红外