实验水溶液聚合法合成聚丙烯酸钠类聚合物市公开课一等奖省赛课获奖课件

试验127

水溶液聚正当合成聚丙烯酸钠类聚合物127.1试验目标（1）学习和掌握水溶液聚正当基本原理和合成试验方法。（2）掌握端基法测定聚丙烯酸钠相对分子质量，黏度法测定聚合物相对分子质量和溶胀称量法测定高吸水性树脂吸液量等测定方法。（3）熟悉分散剂、絮凝剂和高吸水性树脂应用。实验水溶液聚合法合成聚丙烯酸钠类聚合物第1页127.2试验原理（一）自由基加聚反应1.链引发链引发反应是借外界条件(光、热、辐射或引发剂)使单体分子活化成为单体自由基(活性链)过程。本试验采取引发剂引发，由下面两步组成:(a)引发剂（I）分解为初级自由基（R•）I→2R•实验水溶液聚合法合成聚丙烯酸钠类聚合物第2页

(b)初级自由基打开单体双键，使单体末端形成新反应活性中心自由基（单体自由基）2.链增加反应实验水溶液聚合法合成聚丙烯酸钠类聚合物第3页3.链终止反应（a）偶合终止两个活性链自由基相互作用成共价键，生成无活性稳定大分子反应。以下式：（b）歧化终止某链自由基夺取另一自由基上氢原子，发生歧化反应而相互终止。实验水溶液聚合法合成聚丙烯酸钠类聚合物第4页127.3试验步骤1.低相对分子质量均聚、共聚聚丙烯酸钠分散剂合成试验(1)试验步骤加入丙烯酸质量20%蒸馏水500mL四口瓶（如图1所表示）加热至60℃，同时搅拌50gAA或AA与AM混合物同时在两滴管滴加单体与引发剂加入3g亚硫酸氢钠继续搅拌并保温2.5h得到黏稠状聚丙烯酸溶液加入活性炭脱氧过硫酸铵溶液0.5h滴完用30%NaOH溶液中和至pH为7～8冷却至40～50℃低分子量聚丙烯酸钠溶液(或AA-AM共聚物分散剂)实验水溶液聚合法合成聚丙烯酸钠类聚合物第5页图1聚丙烯酸钠分散剂制备试验装置图电动搅拌器；2.搅拌桨；3.冷凝管；4.四口烧瓶；5.水浴锅；6.铁架台；7、8恒压滴液漏斗；9.温度计实验水溶液聚合法合成聚丙烯酸钠类聚合物第6页(2)相对分子质量测定

加热聚合物溶液使亚硫酸氢钠蒸出准确取约0.2g预聚物加入100mL烧杯中用少许热水洗涤锥形瓶和滤纸用pH计测定其pH

加入1mol/LNaCl溶液50mL用0.2mol/LNaOH标准溶液滴定确定滴定终点耗碱量用消耗NaOH标准液（mL）对pH作图实验水溶液聚合法合成聚丙烯酸钠类聚合物第7页(3)分散力测定图4-2聚丙烯酸钠分散力测定示意图：（A）聚丙烯酸钠分散样品；（B）空白样品实验水溶液聚合法合成聚丙烯酸钠类聚合物第8页2.高相对分子质量聚丙烯酸钠絮凝剂常温水溶液聚正当合成试验取90mL蒸馏水于烧杯中加入丙烯酸50g完全中和后，冷却至室温亚硫酸氢钠溶液真空过滤脱色，滤液倒入塑料烧杯中加入29g氢氧化钠搅拌均匀后保温2～3h反应完全得到无色透明胶块加入活性炭2.5g过硫酸铵溶液将胶块剪细，烘干、粉碎、过筛包装备用搅拌1h实验水溶液聚合法合成聚丙烯酸钠类聚合物第9页3.常温下水溶胀性聚丙烯酸钠均聚物、共聚物（AA和AMPS）水溶液交联聚合试验取10mLAA或AA与AMPS混合物于100mL烧杯中加入0.25

g活性炭脱氧加入0.0125gNMBA0.025g过硫酸铵依次加入引发剂以及氧化还原剂搅拌、加入18%钠氢氧化溶液20mL继续搅拌、反应0.5h得到产物在在65℃下烘干、粉碎、过筛加入活性炭脱氧0.02g亚硫酸氢钠得到均聚吸水剂产物备用

实验水溶液聚合法合成聚丙烯酸钠类聚合物第10页127.4注意事项

(1)要准确配制工作液和引发剂等。

(2)按照所用仪器使用方法操作仪器和设定测量条件。

(3)丙烯酸为易燃、易挥发气体，必须严格按照操作要求进行。必须切记以保障安全。

(4)在聚合前必须除去丙烯酸钠中阻聚剂,可采取减压蒸馏或活性炭吸附方法。

(5)试验过程中，要打开抽风机。实验水溶液聚合法合成聚丙烯酸钠类聚合物第11页127.5问题讨论（1）连锁聚合机理是什么？（2）怎样有效去处丙烯酸中阻聚剂?（3）为何要在恒温水浴中测定聚合物溶液流出时间？（4）反应单体、引发剂及交联剂配比对聚合物有什么影响？试用理论解释。（5）丙烯酸钠均聚物、AA/AMPS共聚物二者吸水性能对比有何差异？为何？实验水溶液聚合法合成聚丙烯酸钠类聚合物第12页127.6参考答案

（1）连锁聚合机理是什么？答：以自由基连锁聚合反应为原理合成聚丙烯酸钠类聚合物，该反应由链引发、链增加、链终止和链转移等基元反应组成。实验水溶液聚合法合成聚丙烯酸钠类聚合物第13页（2）怎样有效去处丙烯酸中阻聚剂?

答：可采取减压蒸馏或活性炭吸附方法。实验水溶液聚合法合成聚丙烯酸钠类聚合物第14页（3）为何要在恒温水浴中测定聚合物溶液流出时间？答：这主要是因为在（30±0.1）℃恒温水浴中测定特征黏度[η](单位为L·g-1)，依据下式计算相对分子质量M：当测量温度发生改变时候，测量出来特征黏度将发生改变，其黏均分子量与特征黏度之间关系常数也会发生改变，所以为确保试验数据准确性，应在恒温水浴中进行。实验水溶液聚合法合成聚丙烯酸钠类聚合物第15页（4）反应单体、引发剂及交联剂配比对聚合物有什么影响？试用理论解释。答：在聚合过程中，在单体量一定时，假如引发剂用量较高，依据连锁反应机理可知，但引发剂消耗完后，能够形成较多端基带有自由基低聚物链，低聚物自由基继续反应而终止，可见得到较多低聚物分子，聚合物平均相对分子质量小；反之引发剂用量少时，得到聚合物平均相对分子质量较大。而交联剂引入将使聚合物相对分质子量深入增大，使聚合物形成网络互穿结构，伴随交联剂用量深入增大，聚合物将形成凝胶。实验水溶液聚合法合成聚丙烯酸钠类聚合物第16页（5）丙烯酸钠均聚物、AA/AMPS共聚物二者吸水性