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聚丙烯酰胺分子量的控制方法

日期:2018-7-7 14:48:46 来源:澳门新葡萄京所有网站

聚丙烯酰胺的分子量控制

聚丙烯酰胺.jpg丙烯酰胺水溶液聚合,是生产PAM最常用的方法之一。在水溶液聚合反应要控制的指标包括聚合度(分子量)、聚合速率、分子量分布等。聚合速率是聚合过程指标,聚合度及分子量分布是聚合结果指标。在许多聚合物的应用中,对分子量分布要求不高,同时,影响分子量分布因素也较复杂,很难控制。因此,在实际生产中,对于聚丙烯酰胺的质量控制,主要是指分子量控制。

聚丙烯酰胺.jpg(1)引发剂对分子量的影响用引发剂引发自由基聚合的动力学链长v为

引发剂v.jpg

式中:K为常数;[M]为单体浓度;[I]为引发剂浓度。由动力学链长公式可以看出,聚合物动力学链长与单体浓度成正比,而与引发剂的浓度平方根成反比。在不考虑其他反应时,平均聚合度Xn与动力学链长。的关系有为:当双基偶合终止时,平均聚合度Xn=2v;歧化终止时,Xn=v,兼有两种终止时,则。v<Xn<2v,可按比例计算,式中C和D分别代表偶合终止和歧化终止的分率。由此可知,引发剂的用量对聚合物平均分子量产生显著的影响。

Xn.jpg

聚丙烯酰胺.jpg(2)聚合温度对分子量的影响

实验发现,引发剂引发聚合时,产物的平均聚合度将随温度的升高而降低。热引发时,温度对聚合度的影响与引发剂引发时相似。光引发和辐射引发时,温度对聚合度聚合速率的影响较小,故其聚合可在较低的温度下聚合。由于聚合物温度随引发温度的升高而升高,由于聚合热的存在,易使聚合物长链分子发生交联,不溶物增多,聚合物分子量降低,溶解性变差。因此,在聚丙烯酰胺的实际生产中,如何解决聚合过程中的散热问题是一个重要的技术难题。

聚丙烯酰胺.jpg(3)链转移反应对分子量的影响

在自由基聚合反应中,链转移反应对平均聚合度的影响可用下式表示:

链转移.jpg

在上式中是链转移反应对平均聚合度影响的定量关系式,右边四项分别代表正常聚合、向单体转移、向引发剂转移及向溶剂转移对平均聚合度的贡献。对于某一特定反应体系,并不一定包括所有转移反应,只是对于特定的聚合体系而言,其中的一种或几种链转移常数比较大。

在自由基聚合工业生产中,分别可采取引发剂用量、链转移剂、聚合温度、单体浓度等来控制聚合物分子量。在聚丙烯酰胺生产中,主要采用链转移剂、引发剂用量来控制聚丙烯酰胺来调节分子量大小。

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