水稳定剂Word格式.docx

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注：

反应条件：

反应温度为70~C丙烯酸单体浓度为30％，反应时间3h．

实验结果表明，以过硫酸铵一亚硫酸钠作为引发体系效果最佳，所得聚丙烯酸钠分子量较低．以过

氧化氢一硫酸亚铁作引发剂，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．故选择过硫酸铵一亚硫酸钠作为合成聚丙烯酸钠的引发剂．

2．2亚硫酸钠浓度的影响

将不同浓度的亚硫酸钠溶液滴加到质量浓度为30％的丙烯酸溶液中（（NUn）2S208浓度为0．1％），于

70~C下反应时间3h．实验结果表明，随着亚硫酸钠浓度的增加，聚丙烯酸钠分子量增大．亚硫酸钠浓度

为0．7％时，其分子量最低．

表2亚硫酸钠用量对聚丙烯酸钠分子量的影响

2．3过硫酸铵浓度的影响

在亚硫酸钠浓度为0．7％的反应体系中，改变过硫酸铵的浓度，结果表明，随着过硫酸铵浓度的增

加，所得聚丙烯酸的分子量增大．但过硫酸铵的浓度为0．02％时，聚丙烯酸的分子量比较高在本实验

条件中，过硫酸铵的浓度控制在0．1％左右，可合成较低分子量聚丙烯酸．

表3过硫酸铵的浓度对聚丙烯酸钠分子量的影响

2．4丙烯酸浓度的影响

以不同丙烯酸的浓度进行了实验对比，结果发现，随着单体丙烯酸浓度的减少，聚丙烯酸分子量明

显减小，丙烯酸浓度低于25％时，聚合速度慢，反应不完全，残留丙烯酸溶液较多，难以除掉，因此，将丙

烯酸浓度控制在25％～30％之间比较合适．

表4丙烯酸浓度对聚丙烯酸钠分子量的影响

2．5反应温度的影响

分别在80~C、75~C、70~C和65℃下进行丙烯酸聚合反应，实验发现，随着反应温度的升高，所得聚丙

烯酸分子量降低．当反应温度大于75~C时，由于丙烯酸在反应过程中回流过快，致使其损耗较多，故反

应温度控制在70～75~C左右较为适宜．

2．6反应时间的影响

反应时间对聚丙烯酸分子量的影响见图1．实验结果表明，聚丙烯酸分子量随着反应时间增加而增大．

在反应初期，丙烯酸浓度高，反应速度快，聚丙烯酸分子量增大的趋势较大．反应时间增至2～25h时，聚丙

烯酸分子量变化不大．再继续增加反应时间，聚丙烯酸分子量迅速增加，故反应时间应控制在2～2．5h．__

又称游离基聚合。

为用自由基引发，使链增长（链

生长）自由基不断增长的聚合反应

玉 

国说（18:

56）:

自由基聚合反应属于链式聚合反应，分为链引发、

链增长和链终止三个基元反应。

国说（19:

05）:

丙烯酸作为单体，过硫酸钠作为引发剂，异丙醇作为链转移剂

属于链式聚合反应，分为链引发、 

工业生产上多采用两段聚合工艺。

第一阶段为预聚合，可在较低温度下进行，转化率控制在10%～30%,一般在自加速以前，这时体系粘度较低，散热容易，聚合可以在较大的釜内进行。

第二阶段继续进行聚合，在薄层或板状反应器中进行，或者采用分段聚合，逐步升温，提高转化率。

聚丙烯酸

　　（PAA）

　　物化性质：

无色或淡黄色液体。

能与金属离子、钙、镁等形成稳定的化合物，对水中碳酸钙和氧化钙有优良的分解作用。

用于水处理的本品分子量一般在2000-5000，可与水互溶、溶于乙醇、异丙醇等。

呈弱酸性，Pka为4.75。

在300℃以下易分解。

　　应用范围：

　　本品除具有阻垢性能外。

还能对泥土、腐蚀产物等无定性物具有分散作用，是一种分散剂。

单独用量在2-15mg/1。

　　本品常与缓蚀剂复配复合水稳剂使用。

且具有增效作用。

水质稳定剂——低分子量聚丙烯酸（钠）的合成

一、实验目的

1.掌握低分子量聚丙烯酸（钠盐）的合成方法。

2.用端基滴定法测定聚丙烯酸的分子量。

二、实验原理

聚丙烯酸是水质稳定剂的主要原料之一。

高分子量的聚丙烯酸（相对分子质量在几万或几十万以上）多用于皮革工业、造纸工业等方面。

作为阻垢用的聚丙烯酸，分子量都在一万以下，聚丙烯酸分子量的大小对阻垢效果有极大影响，从各项试验表明，低分子量的聚丙烯酸阻垢作用显著，而高分子量的聚丙烯酸丧失阻垢作用。

丙烯酸单体极易聚合，可以通过本体、溶液、乳液和悬浮等聚合方法得到聚丙烯酸，它符合一般的自由基聚合反应规律。

本实验用控制引发剂用量和应用调聚剂异丙醇，合成低分子量的聚丙烯酸，并用端基滴定法测定其分子量。

三、实验仪器和试剂

四口瓶，回流冷凝管，电动搅拌器，恒温水浴，温度计，滴液漏斗，pH计

丙烯酸，过硫酸铵，异丙醇，氢氧化钠标准溶液

四、实验步骤

Ⅰ.低分子量聚丙烯酸的合成

1.在装有搅拌器、回流冷凝管、滴液漏斗和温度计的250mL四颈瓶中，加入100mL蒸馏水和1g过硫酸铵。

待过硫酸铵溶解后，加入5g丙烯酸单体和8g异丙醇。

开动搅拌器，加热使反应瓶内温度达到65~70℃。

2.将40g丙烯酸单体和2g过硫酸铵在40mL水中溶解，由滴液漏斗渐渐滴入瓶内，由于聚合过程中放热，瓶内温度有所升高，反应液逐渐回流。

滴完丙烯酸和过硫酸铵溶液约0.5h。

3.在94℃继续回流1h，反应即可完成。

聚丙烯酸相对分子质量约在500~4000之间。

4.如要得到聚丙烯酸钠盐，在已制成的聚丙烯酸水溶液中，加入浓氢氧化钠溶液（浓度为30%）边搅拌边进行中和，使溶液的pH值达到10~12范围内即停止，即制得聚丙烯酸钠盐。

Ⅱ.端基法测定聚丙烯酸的分子量

准确称量约0.2g样品放入100mL烧杯中，加入1mol/L的氯化钠溶液50mL，用0.2mol/L的氢氧化钠标准溶液滴定，测定其pH值，用消耗的氢氧化钠毫升数对pH值作图，找出终点所消耗的碱量。

利用下式计算聚丙烯酸的分子量

式中Mn——聚丙烯酸分子量；

V——试样滴定所消耗的氢氧化钠标准溶液体积，mL；

M——氢氧化钠标准溶液的摩尔浓度，mol/L；

m——试样质量，g；

1/72——每1g样品所含有的羧基摩尔理论值；

2——聚丙烯酸1个分子链两端各有一个酯基。

五、思考题

1.本实验采用的聚合方法是什么?

2.如何控制聚丙烯酸的低分子量?

参考文献

1.潘祖仁主编，高分子化学（第三版），北京：

化学工业出版社，2003年.

2.复旦大学高分子科学系编著，高分子实验技术（修订版），复旦大学出版社，1996年.

苯乙烯-顺丁烯二酸酐树脂的合成

通过聚苯-丁树脂的合成，了解共聚合的原理及其特点。

本实验制备的聚苯-丁树脂是采用苯乙烯与顺丁烯二酸酐（马来酸酐），在甲苯（或乙苯）溶剂中以过氧化二苯甲酰为引发剂进行溶液聚合，因为生成的苯-丁共聚物不溶于溶剂因而又称为沉淀聚合。

顺丁烯二酸酐自身很难聚合，但与苯乙烯很容易进行共聚，而且总是形成1∶1的交替共聚物其反应如下：

三、实验仪器与试剂

四口瓶，回流冷凝管，电动搅拌器，恒温水浴，温度计，滴液漏斗

马来酸酐，苯乙烯，过氧化二苯甲酰，二甲苯

1.在装有搅拌器、回流冷凝管、温度计和滴液漏斗的250mL四口瓶中加入12g马来酸酐和100mL二甲苯，加热至80℃使其全部溶解。

2.将13g苯乙烯，0.25~0.35g过氧化二苯甲酰和50mL二甲苯混合摇匀后自滴液漏斗加入反应瓶中，温度不超过90℃，约30~40min滴完。

3.从出现白色沉淀聚合物时算起，在100~105℃下，反应2h左右，即可停止反应。

4.将产物冷至室温，过滤（回收二甲苯），用石油醚洗涤、干燥，即得白色粉末状聚苯-丁树脂。

1.顺丁烯二酸酐自身很难聚合，但与苯乙烯共聚很容易，为什么?

其共聚物结构如何?

1.粘度法测相对分子量（粘均分子量Mη）

用乌式粘度计，测高分子稀释溶液的特性粘数[η]，根据Mark-Houwink公式[η]＝kMα，从文献或有关手册查出k、α值，计算出高分子的分子量。

其中，k、α值因所用溶剂的不同及实验温度的不同而具有不同数值。

2.小角激光光散射法测重均分子量（Mw）

当入射光电磁波通过介质时，使介质中的小粒子（如高分子）中的电子产生强迫振动，从而产生二次波源向各方向发射与振荡电场（入射光电磁波）同样频率的散射光波。

这种散射波的强弱和小粒子（高分子）中的偶极子数量相关，即和该高分子的质量或摩尔质量有关。

根据上述原理，使用激光光散射仪对高分子稀溶液测定和入射光呈小角度（2℃－7℃）时的散射光强度，从而计算出稀溶液中高分子的绝对重均分子量（MW） 

值。

采用动态光散射的测定可以测定粒子（高分子）的流体力学半径的分布，进而计算得到高分子分子量的分布曲线。

3.体积排除色谱法（SES）（也称凝胶渗透色谱法（GPC））

当高分子溶液通过填充有特种多孔性填料的柱子时，溶液中高分子因其分子量的不同，而呈现不同大小的流体力学体积。

柱子的填充料表面和内部存在着各种大小不同的孔洞和通道，当被检测的高分子溶液随着淋洗液引入柱子后，高分子溶质即向填料内部孔洞渗透，渗透的程度和高分子体积的大小有关。

大于填料孔洞直径的高分子只能穿行于填料的颗粒之间，因此将首先被淋洗液带出柱子，而其他分子体积小于填料孔洞的高分子，则可以在填料孔洞内滞留，分子体积越小，则在填料内可滞留的孔洞越多，因此被淋洗出来的时间越长。

按此原理，用相关凝胶渗透色谱仪，可以得到聚合物中分子量分布曲线。

配合不同组分高分子的质谱分析，可得到不同组分高分子的绝对分子量。

用已知分子量的高分子对上述分子量分布曲线进行分子量标定，可得到各组分的相对分子量。

由于不同高分子在溶剂中的溶解温度不同，有时需在较高温度下才能制成高分子溶液，这时GPC柱子需在较高温度下工作。

4.质谱法

质谱法是精确测定物质分子量的一种方法，质谱测定的分子量给出的是分子质量m对电荷数Z之比，即质荷比（m/Z）过去的质谱难于测定高分子的分子量，但近20余年由于我的离子化技术的发展，使得质谱可用于测定分子量高达百万的高分子化合物。

这些新的离子化技术包括场解吸技术（FD），快离子或原子轰击技术（FIB或FAB）,基质辅助激光解吸技术（MALDI-TOF 

MS）和电喷雾离子化技术（ESI-MS）。

由激光解吸电离技术和离子化飞行时间质谱相结合而构成的仪器称为“基质辅助激光解吸－离子化飞行时间质谱”（MALDI-TOF 

MS 

激光质谱）可测量分子量分布比较窄的高分子的重均分子量（Mw）。

由电喷雾电离技术和离子阱质谱相结合而构成的仪器称为“电喷雾离子阱质谱”（ESI-ITMS 

电喷雾质谱）。

可测量高分子的重均分子量（Mw）。

5.其他方法

测定高分子分子量的其他方法还有：

端基测定法，沸点升高法，冰点降低法，膜渗透压法，蒸汽压渗透法，小角X－光散射法，小角中子散射法，超速离心沉降法等。