摘 要:介紹了水溶性聚丙烯鈉的制備方法, 討論了不同分子量的聚丙烯鈉的性能, 并對其應(yīng)用進(jìn)行了闡述。 關(guān)鍵詞:聚丙烯鈉;制備;應(yīng)用聚丙烯鈉作為一種精細(xì)化工產(chǎn)品在近年來得到廣泛的研究,聚丙烯鈉包括水溶性的和水溶脹性兩 大類 ,水溶脹性的聚丙烯鈉屬高吸水性樹脂的范疇。另一類水溶性的聚丙烯鈉則由于其不同的分子量而具有各種不同的性能被廣泛地應(yīng)用于食品、飼料、紡織、造紙、水處理、石油化工、農(nóng)林園藝、生理衛(wèi)生等領(lǐng) 域[ 1 ,2] 。聚丙烯鈉大多以丙烯為原料經(jīng)氫鈉中和后聚合得到。還可用其它單體與丙烯鈉進(jìn)行共聚,對聚丙烯鈉的性能進(jìn)行改性 ,合成具有特殊性能 的聚丙烯鈉共聚物。

水溶性高分子量聚丙烯鈉的制備通常是在高濃度丙烯鈉(AA)溶液中進(jìn)行, 同時(shí)以低濃度還原 引發(fā)劑在低溫條件下進(jìn)行水溶液聚合。在聚合前必須 除去丙烯鈉中的阻聚劑 ,可采用減壓蒸餾或活性炭吸 附方法。高分子量聚丙烯鈉在聚合時(shí)往往因?yàn)闇囟雀弋a(chǎn)生自交聯(lián)作用或聚合速度過快使產(chǎn)品的水溶性降低,因此反應(yīng)應(yīng)在常溫或低溫下進(jìn)行,并且要加入抗交 聯(lián)劑和緩聚劑。余學(xué)軍等以脂肪鹽為防交聯(lián)劑,苯胺類化合物為緩聚劑 ,常溫下合成了分子量超過 3000 萬、溶解時(shí)間小于 0.5 h 的聚丙烯鈉[ 3] 。日本專利[ 4]報(bào)道了以過鹽和有機(jī)胺復(fù)合引發(fā)體系,制得溶解性 能好的聚丙烯鈉。萬福忠等[ 5] 以丙烯甲酯為主要 原料,在常溫下合成了分子量為 1.41 ×106 的聚丙烯 鈉,康正等[ 6] 報(bào)道了年產(chǎn) 120 t 常溫下加入抗交聯(lián)劑、助 分散劑,合成高分子量聚丙烯鈉的生產(chǎn)裝置。戚銀城 等[ 7] 采用—還原體系 ,合成了分子量幾百至幾千萬的聚丙烯鈉。水溶液聚合法具有設(shè)備簡單、操作容易的特點(diǎn) , 但主要缺點(diǎn)是聚合產(chǎn)物含水量高達(dá) 60 %～ 70 %,韓淑珍[8] 報(bào)道了1000 L 聚合釜裝置反相懸浮聚合 成聚丙烯鈉絮凝劑。反相懸浮聚合法存在工藝過程復(fù)雜、使用有機(jī)溶劑、設(shè)備利用率低等缺點(diǎn),難以推廣運(yùn) 用。徐湘凌等[ 9] 以陰離子作乳化劑 ,用 γ射線引發(fā)聚合 ,制備了聚丙烯鈉反相乳液。

1 .1.2 低分子量聚丙烯鈉低分子量的聚丙烯鈉的制備大多采用低濃度的丙烯鈉溶液、高濃度的還原引發(fā)劑,在加熱情況 下進(jìn)行水溶液聚合。通常情況下合成的聚丙烯鈉分 子量分布較寬, 為了保證產(chǎn)物的分子量分布均勻, 往往 加入鏈轉(zhuǎn)移劑異丙醇、十二烷基硫醇等來調(diào)節(jié)分子量。 隨著鏈轉(zhuǎn)移劑的濃度增大,分子量減小。劉偉等[ 10] 用 丙醇作鏈轉(zhuǎn)移劑, 制得分子量 500 ～ 5000 的聚丙烯 鈉。葛紅光[ 11] 用異丙醇作鏈轉(zhuǎn)移劑, 制得分子量為 2000 ～ 3000 的聚丙烯鈉。路建美等[ 12] 采用類似的 方法制得分子量為 500 ～ 700 的聚丙烯鈉。 胡逕 嵩[ 13] 報(bào)道了年產(chǎn)700 t 的聚丙烯鈉生產(chǎn)裝置。在聚 合過程中使用醇類作為鏈轉(zhuǎn)移劑, 存在的主要問題是產(chǎn)物中類殘留量比較高 , 在某些場合會影響使用。 有文獻(xiàn)介紹了采用分步加入丙烯和引發(fā)劑 ,聚合后中和合成低分子量聚丙烯鈉的方法, 所用異丙醇比 較少或不用[ 14 ,15] 。

1 .2 丙烯鈉與其它單體共聚 在丙烯鈉的聚合中引入其它單體 , 能合成許多具有獨(dú)特性能的水溶性聚丙烯鈉共聚物 , 對其研究 很活躍。研究較多的共聚單體有丙烯酰胺(AM)、馬來 酐、AMPS 等。共聚的方法多為水溶液聚合法 ,所合 成的大多為低分子量共聚物。曹加勝等[ 16] 研究了丙烯鈉、丙烯酰胺及 2-丙烯酰亞胺基-2-丙烷 氯化銨三種單體在水溶液聚, 合成聚丙烯酰 胺助濾劑。馬泰山等[ 17] 以鐵、鎳為劑 , 過氫 為引發(fā)劑, 合成了作為阻垢劑用的馬來與丙烯共 聚物。文獻(xiàn)[ 18] 、[ 19] 也介紹了其合成方法。在合成 增稠劑乳液時(shí), 大多采用乳液聚合法或反相懸浮聚合法。

2 水溶性聚丙烯鈉的應(yīng)用聚丙烯鈉的分子量可以從幾百至幾千萬以 , 不同分子量的聚丙烯鈉可以用作各種不同的用途。超低分子量(700 以下)的用途還未完全開發(fā)出來 ;低分 子量(1000 ～ 5000)時(shí) , 主要起分散作用;中等分子量 (104 ～ 106)顯示有增稠性;高分子量(106 ～ 107)的聚丙烯鈉主要作增稠劑和絮凝劑 ;超高分子量(107 以) 的聚丙烯鈉不再溶于水 ,在水中溶脹 , 生成水溶膠 , 主要用作吸水劑。

2 .1 絮凝劑 高分子量的聚丙烯鈉主要作絮凝劑 , 由于聚丙烯鈉是一種線狀、可溶性的高分子化合物, 其分子鏈 的羧基由于靜電相斥作用, 使得曲繞的聚合物鏈伸 展,促成具有吸附性的功能團(tuán)外露到表面來 ,由于這 些活性點(diǎn)吸附在溶液中的懸浮粒子 , 形成粒子間的 架橋 ,從而加速了懸浮粒子的沉降。分子量數(shù)百至數(shù)千萬的高分子量聚丙烯鈉作為 絮凝劑主要用在氯堿行業(yè)的鹽水精制生產(chǎn)中[ 20] 。黃 民生等 聚丙烯鈉涂料增稠劑生產(chǎn)廠家—聚丙烯鈉肥料防結(jié)塊劑廠家—

聚丙烯鈉粘合劑—聚丙烯鈉水泥減水劑廠家—

—聚丙烯鈉廠家：156 175 98788—0371-6026 9418—

聚丙烯鈉凈化劑廠家—聚丙烯鈉高分子聚合物—

穩(wěn)定劑聚丙烯鈉價(jià)格—聚丙烯鈉分散鐵價(jià)格—

2 .2 分散劑 聚丙烯鈉屬于陰離子型聚合電解質(zhì) , 當(dāng)其分子量低時(shí) ,與絮凝劑相反低聚物離子不能吸附懸浮粒子 , 而是被懸浮粒子所吸附 ,吸附了低聚物離子的顆粒表 面形成雙電層, 改變了電荷狀態(tài) , 在靜電荷作用下 , 顆 粒相互排斥 ,這樣避免了顆粒碰撞而長大沉積 ,而使顆粒分散在溶液中。工業(yè)用水 80 %以的冷卻水需要循環(huán)使用, 冷卻水的不斷循環(huán), 使水中礦物質(zhì)不斷增加引起設(shè)備和管 道的腐蝕和結(jié)垢。需要在循環(huán)水中添加各種水處理劑 ,阻垢分散劑是其中最重要的一種。原油在開采及運(yùn)輸過程中, 當(dāng)流速較低時(shí) ,原油中懸浮的大顆粒粘土 在重力作用下會沉降并堆積在管道的內(nèi)壁, 嚴(yán)重影響采油效率及原油的正常運(yùn)輸。因此, 加入分散劑,可剝 離分散粘土顆粒。在目前眾多的水處理劑中, 聚丙烯 鈉類的分散性能是最優(yōu)良的。阻垢分散用的聚丙烯鈉的重均分子量為 2000 ～ 5000 的范圍。低分子量特別是分子量在 2000 ～ 3000 的聚丙烯 鈉還可作為無機(jī)顏料的分散劑。它可以單獨(dú)或與磷鹽復(fù)配使用, 對高嶺土、CaCO3 、BaSO4 及其混合體系均有良好的分散作用[ 24] 。在造紙工業(yè)能降低高濃度 涂料粘度 ,使之具有良好的流變性。采用聚丙烯鈉作分散劑顏料份高達(dá) 60 %～ 70 %時(shí)仍能涂敷 , 且性能優(yōu)良。

2 .3 增稠劑 增稠劑是用于提高溶液粘度和改善流變性的一種聚合物助劑。增稠機(jī)理是 :利用聚合物結(jié)構(gòu)中相當(dāng)數(shù) 量的羧基, 在遇到堿發(fā)生中和反應(yīng)時(shí) , 形成羧根離 子 ,聚合物表面產(chǎn)生的電排斥作用,使得共聚物分子主 鏈不斷擴(kuò)張和伸展 ,由球狀分子變成棒狀分子, 體積隨 之膨脹成百千倍 ,從而提高了體系中分子運(yùn)動的阻 力。用作增稠劑的聚丙烯鈉多為高分子量的微交聯(lián)的聚合物。在涂料印花生產(chǎn)工藝中 ,用聚丙烯鈉作 增稠劑可以替代海藻鈉和天然淀粉[ 25] 。

2 .4 洗滌助劑 在洗滌劑行業(yè) ,磷鹽、硅鹽等一直是重要的助洗劑,特別是三聚磷鈉(STPP),其顯著特點(diǎn)在于能與 水中的 Ca2 +、Mg2 +生成可溶性螯合物 , 從而起到軟化 硬水的作用 ,并且有分散、乳化、增溶污垢的能力。但 隨著某些地區(qū)水體富磷 ,導(dǎo)致赤化的現(xiàn)象出現(xiàn), 無磷洗 滌劑的呼聲越來越高, 從而掀起了代磷助劑開發(fā)與應(yīng) 用高潮。聚丙烯鈉是一種效果較好的代磷助劑。雖然對 Ca2 +、Mg2+的螯合能力弱 ,但它具有良好的分散污垢和防止污垢在織物的再沉積能力以及優(yōu)于 STPP 的抗 能力等優(yōu)點(diǎn), 被大量應(yīng)用于低磷及無磷洗衣粉中。聚丙烯鈉分子量的分布是影響助洗性能的決定因素 ,作為洗滌助劑的聚合物分子量分布為50 000 ～ 80 000 。凌愛蓮[ 26] 考察了聚丙烯鈉(分子量為50 000 ～ 70 000)對十二烷基苯磺鈉和十二烷基醇鈉等 陰離子表面活性劑的助洗作用 , 試驗(yàn)證實(shí)是一種能夠部分或完全取代三聚磷鈉的聚合物洗滌劑。為了改善丙烯均聚物對 Ca2+ 、Mg2+螯合能力弱的缺點(diǎn), 可以在其分子鏈共聚一些其它功能單體。 目前采用較多的是馬來和丙烯的共聚物 ,聚合物分子中含有更多的羧鈉 ,其水溶性及螯合金屬離子 的能力顯著增強(qiáng)。景懼斌等人[ 27] 研究了丙烯—馬 來酐共聚物在堿性無磷洗滌劑中的應(yīng)用 , 共聚物具 有很好的螯合性能和分散性能 , 該聚合物按 1∶4 的比例與 4A 沸石復(fù)配取代三聚磷鈉制得無磷洗衣粉, 其 去污指數(shù)超過準(zhǔn)粉[ 28] 。