杂质对聚丙酰胺分子量和转化率的影响

1、杂质对聚丙酰胺分子量和转化率的影响不同的AM合成方法会使AM单体中的杂硕种类和含at有所差别，近年来国内中体AM合成和提纯技术升级.实验室用分析纯内烯酰胺含童一般不小J处实验前一般i£经过一次到寒次提纯，能达到非常高的纯度.具有阻聚作用的杂质（如铁离子和铜离子）可以忽略不计.但实际工业生产所用丙烯酰胺一船为工业级,仿肓较多阳聚成分，包括无机的铜快离子和有机的丙烯KL丙烯酸.乙腊等.所以研究杂质对聚合的影响育实际孫义“杂质对分?s的提奇极为不利.主要有两种原因£有些杂JB使活性琏甘由基发生歧化反应，导致链增长停止.从血使分FS卜陥有些杂质抑制引发剂分解或与引发剂分解产生的门由

2、基反应.从而使引发刑灾活詢.F面将分析几种AM单休中常见杂质对聚合的影响，本章分析的齐种杂质浓度肉圧以中休AM为堪敌讣克的.实验条件采川第三范确疋的上忙聚舍条件.即单体浓度与.尿用APS（008%PMS（0DS%）引发休杲，奴浓度0.2%温度为40,聚含时何Sh.pH7j10泰莊出现的比他引发休系用处同APS-PMS引发休系“4.1无机杂质的影响4.1.1Cu"的影响M以CuSO4液形式加入到聚合体系中测试了在三种不同引发体系下Cu3+<iPAM分f笛和AM轉化率的彩响.如图41和4-2.(00001x)2段岸xepo上卫14C0、1300-120011CD10CD、900-9

3、00«7CD1|-APS-DA-APS-SBS-a-APS-PMS20RelativecontentofCu2+（pnn）图4-1Cu"对PAM分子呈的影响iPSDASUO一SJ3/M0QFig.4-1TheefFectofCu3*onPAMmolecularweiglit9290II'I'Y'I'I，I')ODOSID152D2b3X)RelativecontentofCu2+(ppm)图4JCi严对AM转化率的彩响Fig.4-2TheeffectofCu2+ontheconversionrateofAM图4眾示Cu"浓度

4、从Oppm增加到2.5ppm时，分f虽卜降可达400万，约卜降30%,所以Cu*是AM水落液I由呈聚介的岛效阻聚刑。图42晁示Cu3+对转化率的影响不明显。为了使Cu"不会对PAM分子量造成明显血响，Cu3+M好控制在"ppm以卜，此时APS-DA引发体系分子1400)以上，APSPMS体系分子址在1300)i以上。如超过此值应事先清除或屏蔽Cu3芒的影响Fe3+以FeCh水溶液形式添加到聚合体系中.对分子量和转化率的影响如4-3和44图4-3Fe3*对PAM分子屋的影响Fig.4-3TheeffectofFe3+onPAMmolecularweiglit图44Fe软对AM

5、转化率的彫响Fig.44TheeffectofFe3+ontheconversionrateofAM在实验前预期Fe3+对聚合的影响会跟加类似但由图4-3和44可以看出.测试范用内Fe卄对分子吊和转化率影响都不大，APSDA引发体系分子虽金1400万左右，APSPMS引发体系分子量在1300左右。单体AM中F尹浓匸一股不会超过本次测试的最大值（即25ppm）,所以在此不对Fe铢的就岛允许浓度加以限定.氢亂酸的影响由丙烯料催化水成丙烯酰胺时丙烯腊中所含的.氢魚酸会残留在丙烯酰胺中.可能影响丙烯酰胺的聚合。氢眾酸对PAM的影响见图4-5.图4-5HCN对PAM分子屋的彫响Fig.4-5Theeff

6、ectofHCNonPAMmolecularweight由图町知.HCN在0-50ppm范I料内对PAM分f址影响不詁帛分子址稳定在1300-1400万。另测得各组转化率都接近100%,HCN对转化率也无明显形响。由F单体AM中屯熬酸含址-般不会超过50ppm，所以在此不对氫辄酸嚴髙允许含址进行限定。4.2有机杂质的影响丙稀醸胺中可能含何的有机杂质种类较多，它fl'可能对丙烯旣胺的自由基聚合有阻碍作用，也有可能参与到I由基聚合中,发生其聚合。经过査阅文献和实峻发现，内烯酰胺聚合対仃机朵质的容忍浓度较髙，于是设迓了低浓度梯度和高浓度梯度两种实验方法.另外,测得各组实验转化率均在99%以匕

7、无明显区别.所以卜ifii仅分析对分子ffi的影响-内烯睹的影响丙烯酰胺中會仃微址丙烯睹.这是水化合成丙烯酸胺时的残留物，可能会対丙烯酰胺的聚合造成莎响。研究结果见图4-6和47。-00002)2.i?gXBIEMOWHVd-00002)2.i?gXBIEMOWHVd图46丙烯脂对PAM分子屋的彫响Fig.4-6TheeffectofAcrylonitrileonPAMmolecularweiglit一一APS-PMS一一APS-PMSRelativeoontentofAIT(ppm)-0002X二£1蛍xenwtcwKVd图47丙烯賭对PAM分子屋的影响Fig.4-7Theeffe

8、ctofAcrylorutnleonPAMmolecularweiglit从图4-6可知，采用浓度梯度较低时，在0-300013pm内.AN对PAM分了仆丿、:从图4-7分析.AN浓度从Oppm到5000ppm时分r:-1j卜J.Z后分f虽开始快速卜降。所以AN浓度应控制在5000ppm内，此时分（虽能保持在1300万以上.内烯酸的影响为烯酸低浓度时对内烯醜胺聚介物分f応的妙响见图48-»-APS-PI.1S13001200.110010002004000008D01000RelativecontenyofAA(ppm)图4-8丙烯酸对PAM分子呈的影响Fig.4-8Theeffec

9、tofAAonPAMmoIecuIarweight由图町见.AA含吐在O-lOOOppm范I耳内对AM水溶液聚合产物分子琏没仃影响。用高浓度梯度丙烯酸时实验结果见表41。表41丙烯酸对PAM分子呈的影响Table.4lTheeffectofAAonPAMmolecularweightAA浓度(ppm)010005000100002000030000分子虽（7/）133313761244982由表可知十AA浓度达到5OOOppm时分/址明詁卜降浓度达到1000Oppm时聚合非常慢，当达到30000ppm时阜木不能聚合。综合考應，在该种引发剂条件卜，AA浓度控制在1OOOppm以卜为宜。卩-轻某丙

10、席的影响P基丙席是合成丙烯酰胺时产生的一种杂质.町能会对聚合造成影响见图49fil4-10.(0000IX二-xe弓。二OUJ(0000IX二-xe弓。二OUJ图49p羟基丙腊对PAM分子屋的影响Fig4-9Theeffectofp-HydroxyethylcyanideonPAMmoleailarweiglit图4-10p-羟基丙腊对PAM分子屋的影响Fig.4-10TheeffectofpHydroxyethylcyanideonPAMmolecularweiglit由图町见.在O-lOOOppm浓度范閑内，卩為堪内冊对PAM分子呈尢莎响，分f吐稳定在1300-1400)j十浓度达到1OO

11、OOppm以I:后，PAM分仙t开始快速下降，在浓度为超过20000ppm麻，分子量低i1000力，所以p-强皋内席浓度应控制在lOOOOppm以内.乙赭的影响乙席结构勺内烯睛结构类似，在内烯睛中常常倉仃少就乙肪杂质，所以在丙烯睛催化水合的丙烯酸胺中常常禽右少就的乙需，它对丙烯旣胺聚合的影响见图4-11和4-12.一員PSPMS140013001200110010009008000300400GOO8001000R«laIk*qcontento1Aoolonilrihon(pptn图411乙席对PAM分子呈的影响Fig.4-11TheeffectofAcetonitrileonPAM

12、molecularwaght一一APSPh1S一一APSPh1S0000xepuwnwKs图4-12乙脂对RAM分子虽的影响Fig4-12TheeffectofAcetonitrileonPAMmoleciliarweight结果表明，乙睹浓度&100Oppm以卜时，对集合物分子呈儿乎无影响，但乙脂浓度超过lOOOppm时，分子圮卜降很快，浓度达到5000ppmBj.分子呈（2不到1000万.所以，乙睛浓度W控制在lOOOppm以卜.丙酮的影响分析结果见图4-13和4-14.APSPMSAPSPMSRelativecontentofAcetoneppm)00002)22?xenwtoujuvd图413丙酮对PAM分子屋的影响Fig.4-13TheeffectofAcetoneonPAMmolecularweiglit-APS-PMS0000IX)三养岁530oeMVd图414丙酮对PAM分子星的影响Fig.4-14TheeffectofAcetoneonPAMmolecularweiglit由图可知内會51小riOOOppm时.分了虽变化不大.均接近13007A内制會呈高FlOOOppm时，分f虽开始快速卜降.当达到5000ppm时，分f虽约1100万，达到lOOOOppm时分子虽约950万所以丙BB含址应不超过lOOOppm.4.3小结1、无机朵质中，Cu&quo