[發(fā)明專利]等離子體引發(fā)制備丙烯酸-丙烯酰胺共聚物的方法

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200910067685.0
• 申請(qǐng)日: 2009-01-14
• 公開（公告）號(hào): CN101531739A
• 公開（公告）日: 2009-09-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 馬桂秋;葉展杰;盛京;李景慶
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 天津大學(xué)
• 主分類號(hào): C08F220/56
• 分類號(hào): C08F220/56;C08F2/52;C08F220/06
• 代理公司: 天津市杰盈專利代理有限公司
• 代理人: 王小靜

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種等離子體引發(fā)制備丙烯酸-丙烯酰胺共聚物的方法。

發(fā)明背景

自從20世紀(jì)70年代末到80年代初的幾年中，等離子體引發(fā)技術(shù)逐步得到了人們的重視。美國和日本的科研人員相繼用等離子體引發(fā)聚合的方法合成出多種乙烯基單體的聚合物。上述方法均是在高真空條件下進(jìn)行，反應(yīng)步驟復(fù)雜，聚合單體較為單一，僅為水溶性的乙烯基單體。目前CN?1687149A在大氣壓下利用氮?dú)獾入x子體分別合成出了丙烯酸和丙烯酰胺單體的均聚物，但是需要用真空泵將體系保持高真空一分鐘然后通入N₂至常壓，反復(fù)三次以置換容器內(nèi)的O₂，反應(yīng)步驟較為復(fù)雜，而且后聚合時(shí)間過長，需要120～200小時(shí)以上，反應(yīng)活性較低，反應(yīng)周期過長，能源浪費(fèi)嚴(yán)重。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種等離子體引發(fā)制備丙烯酸單體與丙烯酰胺共聚物的方法。使用介質(zhì)阻擋放電(DBD)的方法使空氣電離成等離子體，同時(shí)將這些等離子體及活性自由基通入單體溶液的液面以下，引發(fā)丙烯酸單體與丙烯酰胺的共聚合反應(yīng)。本發(fā)明采用空氣等離子體引發(fā)聚合，無需排除反應(yīng)容器內(nèi)的O₂，反應(yīng)速率較快，縮短了反應(yīng)周期，節(jié)約能源。

本發(fā)明提供的等離子體引發(fā)制備丙烯酸-丙烯酰胺共聚物的方法包括的步驟：

1)在反應(yīng)容器內(nèi)裝丙烯酸單體和丙烯酰胺的50％的水溶液。

2)30-40℃溫度下，空氣經(jīng)等離子體發(fā)生裝置將功率為15-20瓦形成空氣等離子體通入反應(yīng)容器中，空氣的流量在10-50ml/min。放電10-20分鐘進(jìn)行聚合；

3)聚合1-2小時(shí)后加入無水甲醇沉淀劑終止反應(yīng)；

4)用無水甲醇反復(fù)清洗除去未反應(yīng)的單體，真空干燥24-48小時(shí)，得到共聚物。

所述的丙烯酸單體和丙烯酰胺的摩爾比為1∶3。

所述的溶劑為水，也可用丙酮，乙醇等溶劑來替代。

本發(fā)明是在常壓下可連續(xù)反應(yīng)。采用空氣等離子體引發(fā)聚合，無需排除反應(yīng)容器內(nèi)的O₂，反應(yīng)速率較快，縮短為1-2小時(shí)，縮短了反應(yīng)周期，節(jié)約了能源。由于等離子體引發(fā)聚合不含有引發(fā)劑，產(chǎn)物非常純凈，具有廣闊的發(fā)展前景和現(xiàn)實(shí)意義。

附圖說明

圖1為本發(fā)明使用實(shí)驗(yàn)的裝置示意圖。

具體實(shí)施方式

如圖所示，1.射頻電源2.質(zhì)量流量計(jì)3.鐵絲網(wǎng)4.銅絲5.石英管6.三口燒瓶7.球型冷凝管。

實(shí)例1

將經(jīng)過減壓蒸餾提純過的丙烯酸和經(jīng)過重結(jié)晶提純除去阻聚劑的丙烯酰胺按摩爾比1∶3配成體積比為50％的水溶液，將40ml溶液放入帶有磁轉(zhuǎn)子的燒瓶中，置于恒溫水浴加熱器里，控制溫度在30℃。空氣經(jīng)等離子體發(fā)生裝置(市售)通入反應(yīng)容器中，并用質(zhì)量流量計(jì)控制空氣的流量在10ml/min。放電功率為15瓦形成空氣等離子體通入溶液中，放電20分鐘后開始后聚合，后聚合時(shí)間為1小時(shí)，加入20-50ml無水甲醇做沉淀劑終止反應(yīng)，得到共聚物。并用無水甲醇反復(fù)3次清洗除去未反應(yīng)的單體，經(jīng)真空烘箱干燥24小時(shí)后測出收率，收率為88％，共聚物粘均相對(duì)分子質(zhì)量為4.0×10⁵。

實(shí)例2

將經(jīng)過減壓蒸餾提純過的丙烯酸和經(jīng)過重結(jié)晶提純除去阻聚劑的丙烯酰胺按摩爾比1∶3配成體積比為50％的水溶液，將40ml溶液放入帶有磁轉(zhuǎn)子的燒瓶中，置于恒溫水浴加熱器里，控制溫度在40℃。空氣經(jīng)等離子體發(fā)生裝置通入反應(yīng)容器中，并用質(zhì)量流量計(jì)控制空氣的流量在50ml/min。放電功率為20瓦形成空氣等離子體通入溶液中，放電30分鐘后開始后聚合，后聚合時(shí)間為2小時(shí)，加入20-50ml無水甲醇做沉淀劑終止反應(yīng)，得到共聚物。并用無水甲醇反復(fù)3次清洗除去未反應(yīng)的單體，經(jīng)真空烘箱干燥24小時(shí)后測出收率，收率為93％，共聚物粘均相對(duì)分子質(zhì)量為5.0×10⁵。