聚丙烯酰胺结构及性能表征

聚丙烯酰胺结构及性能表征以第•.章刑第四章的儿个典型样品进行检测.以确定样品的赫性能、纽戒fl残留AM的准确含量。抽取的拌品分别是：321中采用APS-DA引发体系的拌品（编号为DA-1）：3.2.1中果用APS-PMS引发体系的拌品（编号为PMS-1）：4.4.1中果用APS—DA引发体系，Cu”沼度为［Jfppm的样品（藐号为4.4.1中采用APS-PMS.Cli』+沼度为口』ppm的样品（编号7-jPMS-2）.5.1PAM的结构表征采用德国BRUKZR公司生产的型号VER7EX70傅里叶变换红外光谱测试系统,对拌品DP-2和PMS-2iS行红外光谱分析.光谱图见图5T和8MCOMW 7泗 IM KHKJ SKiWmBEJEgiC?m-1图5-1PMS-2的红外光请图Fig.5-1Theinficii'ecl叩ectiiun□fPMS-2840X) 3500 3000 2600 2000 <500 g gWnvorwnbcrcm-1图5-2DA-2的红外光谱图

Fig.5-2TheinfraredspectrumofDA-2通过对图5-1的分析，在3300cm"到3500cm"处为胺基(-眺)的伸缩振动峰:3193cm'1处为-0H的伸缩振动峰，这是由于PAM具有吸湿性,所以样品含有少量水:2929cm•'处是亚甲基(-Ck)的伸缩振动吸收峰：1655cm"处是酰胺基团中菽基的伸缩振动峰：1151cm'1处是聚合物长链中亚甲基的弯曲振动吸收峰。所以聚合产物主要成分为PAK图5-2与图5T相似，说明APS-DA和APS-PMS两引发体系的聚合产物结构基本相同。5.2聚合物热分析利用美国PE公司7系列热分析仪对样品PMS-2和DA-2进行了热失重分析,结果见图5-3至5-4。图5-3PMS-2的TGA图

Fig.5-3TheTGAdiagramofPMS-2图5-3反应，在1S5.47*C之前，样品失重约0.224%.这是样品失去所含水分，样品基本没有分解：之后样品开始发生腹氛分解，在1S5.47-C~357.79-C之间失重25.572%,本阶段失重较慢：在357.79C〜500C之间失重约52%,在380.10•C时，失重速率达78.786%/min,约450C时样品儿乎变成炭状：之后，样品失重缓慢。图5-4DA-2的TGA图

Fig.5-4TheTGAdiagramofDA-2由图5・4可见,在202.00-C之前，样品失重约0.940%,主要是样品失去所

含水分：在202.00'C〜315.00C之间失重19.535%,本阶段失重较慢：在315.00.C〜500C之间失重约43.525%,在358.32*C时，失重速率达64.252%/min,约450,c时样品儿乎变成炭状：之后，样品失重缓慢。图5.3和图54变化规律相似，说明在最佳聚合条件卜，两引发体系的聚合产物热失重规律基本相同，且该变化规律与理论值比较符合，说明所得PAM热稳定性较好。5.3单体残留量测定在第三章和第四章比较各种聚合条件和杂质对转化率的影响时，采用的是常规化学法（见2.3.4）测定AM转化率，该种测定方法虽然操作简单、不需特殊仪器，但测虽精度很低，只能精确到小数点后一位，可以用来分析常规实验中转化率的变化趋势，但远不能达到食品级PAM要求的精度。所以选取了DA-1、DA.2、PMS-1.PMS-2R个典型的样品，通过气相色港分析精确测定AM的转化率。采用Agilent5975GC-MS气相色港仪，DB・530mX0.25mmX0.25um色谱柱，参考GB17514-1998测定PAM中单体AM的含量。具体测试标准见2.3.7。以卜是标样和试样工作曲线：MOO»0OlOOOieoo1400icoo•OQ•oo400200T4>图5-5丙烯醍胺标准曲线Fig.5-5ThegaschromatographystandardcurveofAM

得到AM标准曲线到坐标轴而积为23535。图5-6DA-1气相色谱工作曲线Fig.5-6ThegaschromatographycurveofDA-1得到DA-1T作曲线到坐标轴而枳为16891。另测得DA-1的固含量为93.7689%,样品用量为0.1666g-计算得到DA-1的单体残留量为0.0023%。图5-7DA-2气相色谱工作曲线Fig.5-7ThegaschromatographycurveofDA-2得到DA-2I作曲线到坐标轴面积为11385O另测得DA-2的固含量为94.0275%,样品用量为0.2230g-计算得到DA-2的单体残留量为0.0012%。图5-8PMS-1气相色谱工作曲线

Fig.5-8ThegasdironiatographycurveofPMS-1得到PMS-1T作曲线到坐标轴而积为11538o另测得PMS-1的固含量为93.8753%,样品用量为0.1499g-计算得到PMS-1的单体残留量为0.0017%。图5-9PMS-2气相色谱工作曲线

Fig.5-9ThegasdironiatographycurveofPMS-2得到PMS-2T作曲线到坐标轴面积为8584o另测得PMS-2的固含量为93.4987%,样品用量为0.0943g-计算得到PMS-2的单体残留量为0.0021%。从以上气相色谱分析数据可知，APS-DA和APS-PMS引发体系聚合的PAM转化率都接近100%,达到了我国饮用水处理的标准（AM含量不超过0.05%）。5.4小结1、 采用APS-DA和APS-PMS两种引发体系的聚合产物红外光谱图基本相同，通过分析，聚合产物主要成分为PAM,2、 采用APS-DA和APS-PMS两种引发体系聚合的PAM的热火重曲线都与PAM热失重的理论值比较吻合。说明所得PAM热稳定性较好。3、 通过气相色谱分析,精确测定了APS-DA和APS-PMS两种引发体系条件卜的AM残留虽，该值远小于我国饮用水处理标准中规定的AM允许俄高含柄。说明APS-DA和APS-PMS引发聚合的PAM在单体残留方面达到了食品级的要求。1、 通过对儿种引发体系的比较，最终确定APSPMS为最佳引发体系，并确定该引发体系的最佳聚合条件为:单体浓度23%,采用APS(0.08%)-PMS(0.08%)引发体系，氛浓度0.2%,温度为40C,聚合时fn|Sh.pH为10。在此条件卜分子量稳定在1300-1500万，转化率接近100%，并且没有不溶物。2、 在考察的儿种杂质中(包括Cu2\Fe3\氢翎酸、丙烯腊、丙烯酸、3-羟基丙脂、乙腊、丙酮)只有Ci产对分子量影响很大，应严格控制在0.2ppm以内：FeJ\氢M酸在考察范围为对分子量无明显影响，仃机杂质在高浓度时才会造成分子量卜降，因此一般生产或科研中可不予考虑这些杂质的影响：所有杂质均没有造成转化率的明显变化。3、 在低单体浓度或低温斐合时分子量均达到1900万左右，但此时存在其也方而的缺点，在以后的科研中可以探索避免这些缺点的方法，从而进一步提高分子量。〈