聚羧酸及磷化聚羧酸的合成开题报告

一、聚丙烯酸钠

聚丙烯酸钠(PAANa)是一种新型功能高分子材料,是近年来国内外开发的丙烯酸类精细化工重要产品之一,其应用领域覆盖日用化学工业、农业、石油工业、工业循环水系统、矿业、涂料、造纸、纺织、建筑和医药卫生等行业.低分子量PAANa作为造纸工业的有机分散剂,能提高颜料的细度、增强分散体系的稳定性,还能提高涂布纸的柔软性、强度、表面光泽、白度、保水性等,且具有可溶于水、不易水解、不易燃、无毒、无腐蚀性特点.近年来国内学者已发表了不少有关低分子量聚丙烯酸钠合成的文章,但大多是在比较高的温度下进行合成,并且要蒸馏回收大量链转移剂,操作费时,能耗大.本文研究溶液法合成聚丙烯酸钠,旨在为制备低分子量聚丙烯酸钠提供参考方法和依据.

　1、合成方法

在三口烧瓶中加入定量的蒸馏水,开动搅拌,于一定温度下,滴加适量的丙烯酸及引发剂水溶液,保温反应至一定时间,用一定浓度的氢氧化钠水溶液中和至中性,停止反应,产物为浅黄色透明粘稠液.

我们通过引发剂种类的选择，可以控制制得的聚丙烯酸的分子量，以过硫酸铵-亚硫酸钠作为引发体系效果,所得聚丙烯酸钠分子量较低.以过氧化氢-硫酸亚铁作引发剂,反应体系变棕黄色;以过硫酸钾作为引发剂,得到聚丙烯酸钠的分子量较大.

二、聚马来酸酐

水解聚马来酸酐是一种性能优良、用途广泛的水处理剂。作为一种阻垢剂,它有以下优点:(1)有分散碳酸钙、磷酸钙微晶的效能,即使生成垢,也是比较疏松的,易被水流冲走;(2)有使垢的晶格崎变和阈值效应两重作用;(3)有较高的热稳定性,可在较高的温度下使用;(4)有协同效应,可与锌盐配合使用,既阻垢又缓蚀;(5)无污染,易被生物所降解;(6)使用安全、方便。因此,被广泛用于循环冷水、锅炉用水、油田注水、工业用水的处理等方面。关于它的合成已有报道,一般采用在有机溶剂中聚合,而后水解的生产工艺[5]。该工艺复杂,生产周期长,能耗大,生产过程中挥发的有机溶剂污染环境,而且产品不够稳定、存放周期短等缺点。本文以水为溶剂,H₂O₂为引发剂,硫酸铁铵催化下,一步合成了水解聚马来酸酐。本方法具有反应时间短、操作简单、成本低、绿色无污染;所用催化剂价廉易得、用量少、催化活性高;引发剂用量少;产品稳定、阻垢效率高。是一种合成水解聚马来酸酐的绿色方法。

1、合成方法

在装有电动搅拌器、回流冷凝管、滴液漏斗、温度计的四颈瓶中,加入一定量的马来酸酐、蒸馏水及硫酸铁铵,加热使底物全部溶解。继续加热,当温度达到一定时,搅拌下缓慢滴加一定量的引发剂过氧化氢。滴完后于此温度下搅拌反应1 h,停止加热,冷却后得48%~50%的水解聚马来酸酐溶液。

该工艺针对水解聚马来酸酐传统生产工艺的缺点,以水为溶剂,双氧水为引发剂,在自制催化剂作用下,一步反应生产出高质量水解聚马来酸酐产品,各项指标均达到国家标准。并测定了在不同试剂用量、pH值、硬度、碱度条件下的阻垢性能该工艺克服了传统工艺大量使用有机溶剂带来的环境污染和安全隐患,操作方便,处理水量大,适用范围宽,阻垢效率高,大大降低了生产成本,具有良好的社会效益和环境效益。

我们通过改变水的用量，反应的温度，反应的时间，来测的聚马来酸酐的阻垢率好坏。

三、马-丙共聚物的合成

根据阻垢机理的不同,阻垢剂有阴离子型阻垢剂、中性阻垢剂及阳离子型阻垢剂3类.作者研究的马来酸酐-丙烯酸胺共聚物(简称马-丙共聚物)是以马来酸为主体的阴离子型阻垢剂[1].马来酸酐溶于水即生成马来酸:

C₄H₂O₃ H₂O→HOCOCH CHCOOH

马来酸与丙烯酰胺在过氧化物引发剂的作用下,在水溶液中发生聚合生成马-丙共聚物:

HOOCCH-CHCOOH CH₂CHCONH₂→ 【CH₂CHCONH₂CHCOOHCHCOOH】_n

由于该共聚物中含有羧基,在水溶液中能够离解出氢离子和高聚物阴离子,这种阴离子是Ca² 、Mg² 、Fe³ 等阳离子的优异螯合剂,因而能起良好的阻垢作用.

作者研究了马-丙共聚物对碳酸钙和磷酸钙的阻垢效果.该共聚物具有用量少、对碳酸钙和磷酸钙的阻垢效果明显、耐温性能高和pH适用范围宽等优点.该共聚物若与表面活性剂联用,阻垢效果则因二者的协同效应而明显提高,故其可用作工业循环冷却水的阻垢剂.

1、合成方法

把装有搅拌器、滴液漏斗的三口烧瓶安装在恒温水浴锅中,将规定剂量的水和顺酐,放入三口烧瓶中，在一定时间内滴加丙烯酸，亚硫酸氢钠和水混合物，过硫酸铵和水混合物；并在一定温度保持反应一定时间，同时在室温时加入48%NaOH.

马-丙共聚物的阻垢效果与单体配比、单体浓度、引发剂用量、引发剂的投加速度、反应温度和反应时间等有关.因此,可以通过控制实验条件来控制共聚物的阻垢效果.