材料合成化学 功能高分子.ppt

1、第七章 功能高分子,7.1 化学功能高分子 吸附分离功能高分子 吸附分离功能高分子主要包括离子交换树脂和吸附树脂。还应该包括高分子分离膜材料。 离子交换树脂是指具有离子交换基团的高分子化合物。本质上属于反应性聚合物。 吸附树脂是指具有特殊吸附功能的一类树脂。,1944年 DAlelio 合成了具有优良物理和化学性能的磺化苯乙烯-二乙烯苯共聚物离子交换树脂及交联聚丙烯酸树脂，奠定了现代离子交换树脂的基础。 此后，Dow化学公司的 Bauman 等人开发了苯乙 烯系磺酸型强酸性离子交换树脂并实现了工业化； Rohm 高分子量聚丙烯酸钠(相对分子质量处于100-1000万)主要起絮凝剂作用; 中等分

2、子量聚丙烯酸钠(相对分子质量处于1-100万)主要起增稠剂的作用; 低分子量聚丙烯酸钠(相对分子质量处于1000-5000 )主要起分散剂作用，超低相对分子质量聚丙烯酸钠(相对分子质量处于700以下)的用途还未完全开发出来。,低分子量聚丙烯酸钠有良好的水溶性和较大的极性，能够与水中的钙、镁等多价离子结合形成可溶的链状阴离子体，因此它在工业热交换设备中应用较广，主要用作锅炉防垢和阻垢剂。特别是相对分子质量在2000-3000的聚丙烯酸钠，在造纸行业能降低高浓涂料的粘度，使之具有良好的流变性; 用于抄纸工艺，使桨流均匀，成纸均匀度好; 在石油工业的油田化学领域，用作降粘剂和钻井泥浆稳定剂等; 在涂

3、料、造纸、陶瓷及纺织工业用作颜料分散剂; 此外在金属材料中用作新型的淬火剂; 在橡胶工业用作增稠剂; 在氯化铵等无机盐中作防结块剂; 在采矿中作矿物浮选剂。,另外，它在食品工业、皮革工业、印刷业、塑料工业、医学、药学及金属离子废液的金属回收等方面也见到应用。 丙烯酸溶液聚合的反应条件不同，得到的产物相对分子质量也不同，在工业生产中就会有不同的用途，而且丙烯酸的溶液聚合反应是放热反应，反应过程中及时散热非常关键。,低分子量聚丙烯酸钠的制备大多采用低浓度的丙烯酸钠溶液，高浓度的氧化还原引发剂，在加热情况下进行水溶液聚合。通常情况下合成的聚丙烯酸钠相对分子质量分布较宽，为了保证产物的相对分子质量分布

4、均匀，往往加入链转移剂异丙酵、十二烷基硫醇等来调节相对分子质量。相对分子质量随着链转移剂浓度的增大而减小。,二、合成原理 丙烯酸的聚合反应为游离基加聚反应。合成聚丙烯酸钠采用溶液聚合方式，以去离子水为溶剂，在一定温度下由引发剂引发而发生聚合反应，然后进行中和，即得所需产品。 有文献介绍了采用分步加入丙烯酸和引发剂，聚合后中和合成低相对分子质量聚丙烯酸钠的方法，所用异丙醇比较少或不用。,本实验采用丙烯酸为主单体、马来酸酐为副单体进行共聚，亚硫酸氢钠-过硫酸铵构成氧化还原引发剂；适当过量的亚硫酸氢钠可作为链转移剂，制备分子量在20005000的聚丙烯酸钠。,在聚合过程中，一种不稳定的反应中间体-活

5、性生长链起着主要作用，其浓度是随时变化的。聚合反应是由引发、增长、终止等多个基元反应组合而成的复杂反应，在聚合初期和聚合后期基元反应速率常数值很可能是不同的。 产物相对分子质量随各常见因素变化的规律是：随着反应温度的升高，相对分子质量不断减小；引发剂用量越大，相对分子质量越小；单体含量由20%上升到30%，相对分子质量先增大后减小；随着聚合反应时间加长，相对分子质量会减小，但聚合时间的影响不大。,原料: 丙烯酸(化学纯)，马来酸酐，亚硫酸氢钠，过硫酸铵(分析纯)，氢氧化钠(分析纯)，去离子水 仪器： 水浴恒温槽 （记录仪器名称、型号、生产商） 电动搅拌器 乌氏粘度计 电子天平 三口烧瓶、分液漏

6、斗、烧杯,四、实验步骤 1、开启水浴加热，设定与规定的温度。 2、向三口烧瓶中加40g蒸馏水，再加9.8g马来酸酐。安装水浴内，安装搅拌时，注意缓缓升降电机，以免下降过快而捣坏三口瓶。 3、取一个分液漏斗，加上43.2 g丙烯酸，装于三口瓶上； 4、另取一个分液漏斗，加上20g蒸馏水，7.0g过硫酸铵,摇动溶解后装于三口瓶上。 5、达到规定的水浴温度时，三口瓶内加4g亚硫酸氢钠，开动搅拌。,6、开始缓慢滴加丙烯酸，接着开始缓慢滴加过硫酸铵溶液。用40-60min滴加完毕后，继续恒温搅拌反应3h。 7、自然冷却4h以上，至烧瓶内40以下，边搅拌边缓慢滴加碱液（32gNaOH溶于50g蒸馏水），搅匀，得透明粘体。 9、将盛过碱液的烧杯、漏斗洗净。 10、流变性测定 配置浓度为50的浆料400ml，加入5.8g液态分散剂，高速搅拌15min后，用旋转粘度计测定悬浮液的粘度。同时做空白实验。,四、记录 配料操作记录： 滴加操作记录： 流