在温度为19~20~C时,首先由氧化一还原引发剂释放自由基引发聚合,随着聚合放热温度升至50~60cc时,偶氮类引发剂受热分解,继续为反应提供自由基,使单体反应完全,而链终止则采用甲酸钠或HYPC 等链转移剂。
在实际生产中发现该聚合方法不适于生产高相对分子质量的聚丙烯酰胺,影响高相对分子质量聚丙烯酰胺生产的因素主要有聚合温度、单体浓度、引发体系、pH值、单体中的杂质链转移剂、水解度以及干燥温度和干燥时间等。
一、影响聚丙烯酰胺相对分子质量的因素 :聚丙烯酰胺分析聚合速度会随温度升高而明显加快,温度升高3~C,聚合速度升高3倍;聚合度随温度升高而下降,这主要是由于链引发反应的活化能较高,温度升高使链引发反应速度增加,比链增长反应速度要快得多,体系中自由基浓度升高,因而表现出聚合度下降。
1.聚合温度对聚丙烯酰胺相对分子质量的影响: 在较低的引发温度下,以往引发剂的活性较低,自由基数量少,链传递往往不能顺利进行,导致聚合不完全,残余单体偏高。在较高的温度下,引发剂引发产生大量的自由基,体系的链转移速率常数K的增加远大于链增长速率常数K,的增加,使相对分子质量降低。要获得高相对分子质量聚合物,理想的引发温度应该尽可能低,可通过采取高活性的低温复合引发体系产生足够量的活性自由基,使链增长能顺利进行。由于丙烯酰胺聚合反应属于强放热反应,
聚丙烯酰胺分子量下降的原因:随着温度升高,聚丙烯酰胺相对分子质量下降,特别是初始温度高于
因此,要降低聚合初始温度,必须选用活化能较高的引发剂,在保证反应完全的前提下降低反应速度。 从实验中试图降低聚合初始温度来提高相对分子质量,但从反应曲线看,初始温度过低反应速度变慢,甚至不能完全反应。检测结果表明相对分子质量虽有一定提高,但其他指标均无法保证。
温度的改变对聚丙烯酰胺分子量也有影响:
分析认为,初始温度偏低,使引发剂不能正常引发聚合,而反应后段温度过低,偶氮类引发剂没有完全参与反应,在选择最佳浓度的情况下温度的改变对相对分子质量所产生的影响,从表中可以看出,低温下丙烯酰胺不能聚合,只有超过了一定的温度反应才能发生。同时随着温度的提高,聚合效果也越来越好,但当超过60'E后相对分子质量会明显下降,说明在聚合反应过程中,也同样存在一个最佳反应温度范围,这个结果可能是因为聚合过程是个放热反应的自由基组合过程,温度过高,引发剂分解生成自由基的速度就会加快,反而影响了整体聚合效果。实验证明最佳温度为55%。
2.单体浓度对产品质量的影响 时间(min) 不同初始温度聚合反应曲线为在引发剂固定、温度为