DMC单体的均聚物制备工艺研究情况PDMC合成通过自由基共聚合而成,DMC聚合物的聚合方法主要有溶液聚合,反相乳液聚合和悬浮聚合等聚合方法,其中以水溶液聚合法较多。目前人们研究的最多的是水溶液聚合和反相乳液聚合。水溶液因其操作简便,过程安全,成本较低,在国内外工业生产中应用较广[12]。64135
(1)溶液聚合法
工业生产最早采用的方法是水溶液聚合,单体和引发剂溶于适当溶剂中的聚合称作溶液聚合,溶剂为水时即为水溶液聚合。该法操作简单、环境污染少且聚合物产率高,易获得大分子质量聚合物,而且一直是丙烯酰胺类聚电解质工业生产的主要方法。目前,对水溶液聚合的研究已经比较深入。溶液聚合体系黏度较低,更易于传质和传热,有利于反应温度的控制,聚合过程中凝胶效应小,可降低局部过热带来的负面影响。溶液聚合也有缺点,即水溶液中单体浓度低,致使反应速率较慢,单位体积设备生产能力较低,聚合物相对分子质量小[13]。
1999年,张光学[14]通过对DMC原料进行重结晶和活性炭吸附处理后,用难溶于水的AIBN为引发剂,研究了产物的制备工艺条件,DMC单体质量分数为50%,引发剂量为4×10-4mol/Kg(对单体),聚合温度65℃左右,合成了特征黏度值[η]为9.5dL/g的Poly(DMC)(乌氏黏度计,30.0℃,1mol/LNaNO3为溶剂测定),并对产物进行了IR、NMR和DSC表征。该文献获得的产物特征粘度较大,为目前国内文献报道采用偶氮引发剂制备Poly(DMC)的最高值。论文网
2003年,罗娅君[7]等介绍了利用氧化还原体系K2S2O8-NaHSO3作引发剂的水溶液聚合方法,DMC的溶液百分比为35wt%,反应温度为50~60℃,反应时间为5~6h。制得产物特征黏度值[η]最高为7.0dL/g(乌氏黏度计,25.0℃,1mol/LNaCl为溶剂测定),并用红外光谱对聚合物的结构进行了确认。该文献采用引发剂一次性加入、一步升温的方法操作较简便,不过产物的特征粘度还有待提高。
2009年,李志文等[15]在紫外灯照射和引发剂作用下,采取水溶液聚合法,考察了氧化-还原引发体系、氧化-还原和偶氮类引发剂用量、单体浓度、溶液pH、引发温度和络合剂用量等因素对Poly(DMC)产物特征黏度值的影响,并与无光照条件下的聚合结果进行了对比。结果表明:光辅助引发可以显著促进DMC的聚合反应。采用硫酸亚铁-过硫酸铵引发剂体系,在引发剂质量分数为0.0020%,单体质量分数为75%,pH=4,引发温度为10℃,络合剂质量分数为0.0030%时,所得聚合物Poly(DMC)的特征黏度值达8.4 dL/g以上(乌氏黏度计,30.0℃,1mol/LNaCl为溶剂测定)。该文献通过光辅助引发获得了较高特征粘度的产物。
2011年,蔡瀚[17]毕业设计,以APS引发剂一次性加入-三步升温方式,得到Poly(DMC)产物的特征黏度值最高为6.51dL/g。
(2)反相乳液聚合法
DMC极易溶于水,因此可采用反相乳液聚合。反相乳液聚合方法具有有易散热、聚合速率大和固含量高等优点, 且产品溶解速度快、省力、易实现自动化[16]。罗青枝等[18]以油酸失水山梨醇醋Span-80和壬基酚聚氧乙烯醚OP-10为乳化剂,白油为连续介质,过氧化二碳酸(2一乙基己酯)(EHP)为引发剂,进行AM/DMC反相微乳液共聚合反应。研究了Wm=0.25~0.50范围内单体总浓度[M]、引发剂浓度[I]、乳化剂浓度[E]对聚合速率Rp和共聚物相对分子质量Mv的影响,得到Rp∝[M]2.47[I]0.76[E]0.19,Mv∝[M]2.05[I]-0.37[E]-0.47测定了AM/DMC反相微乳液共聚合中单体的竞聚率,得到rAM=0.44,rDMC=1.31。
(3)其它聚合方法
DMC聚合物除上述方法之外还有分散聚合,辐射聚合。