过硫酸氢钾氧化还原引发丙烯酰胺的自由基聚合制造技术

本发明专利技术属于制备高分子量聚合物领域，涉及丙烯酰胺的水溶液自由基聚合。本发明专利技术的反应过程是以KHSO5与水溶性单体AAm构成氧化还原引发体系，引发丙烯酰胺自由基聚合。所得聚合物的粘均分子量范围在9万‑300万。本发明专利技术的优势在于操作简单，对外在要求低，所用原料价格比较便宜。

Free radical polymerization of acrylamide initiated by redox of potassium bisulfate

【技术实现步骤摘要】
过硫酸氢钾氧化还原引发丙烯酰胺的自由基聚合
本专利技术属于制备高分子量聚合物领域，与丙烯酰胺（AAm）的自由基聚合有关，特别涉及到过硫酸氢钾氧化还原引发AAm的自由基聚合。
技术介绍
AAm是最常见的水溶性单体之一，由于伯酰胺基团的N-H键能较大，目前仅有少部分氧化剂可以成功氧化AAm中的N-H键产生自由基，进而引发聚合。比如，AAm可被超常价态过渡金属盐类络合物氧化为自由基，引发自身聚合，如Ag(Ⅲ)（刘盈海,宋明芳,侯日升.二过碘酸合银(Ⅲ)络离子氧化还原引发丙烯酰胺聚合反应动力学的研究[J].高等学校化学学报,1992(08):1151-1152.）、Ni(IV)（刘盈海,商亚娟,李卫平,etal.二羟基二过碘酸合镍(IV)氧化还原引发丙烯酰胺聚合反应动力学的研究[J].高分子学报,2000(2):235-238.）和Cu(Ⅲ)（LiuY,LiJ,YangL,etal.StudyonKineticsofAcrylamidePolymerizationInitiatedbyPotassiumDitelluratocuprate(III)inAlkalineMedium[J].JournalofMacromolecularScience,PartA,2003,40(10):1107-1117.）等。硝酸铈铵可与AAm形成氧化还原体系，生成自由基从而引发丙烯酰胺的聚合（TakahashiT,HoriY,SatoI.Coordinatedradicalpolymerizationandredoxpolymerizationofacrylamidebycericammoniumnitrate[J].JournalofPolymerSciencePartA-1:PolymerChemistry,1968,6(8):2091–2102.）。过硫酸氢钾（KHSO5），又称过一硫酸氢钾，是一种无机过氧化物，具有强氧化性。KHSO5吸潮或溶于水中会迅速分解为氧气和硫酸钾（中国建筑设计研究院．建筑给水排水设计手册［Ｍ］．下册．北京：中国建筑工业出版社，2008.），因此工业上并不存在KHSO5单剂，而是将KHSO5与硫酸氢钾、硫酸钾结合制成过硫酸氢钾复合盐Oxone（2KHSO5·KHSO4·K2SO4）使用。Oxone也是一种氧化性能非常强大的氧化剂。1984年，Gopalan等使用oxone与AAm在35℃下进行聚合反应，但该过程是在强酸条件下进行的，且其单体浓度非常低，在0.283-0.37mol/L之间，oxone的浓度在0.0202-0.0487mol/L之间（GopalanA,PaulrajanS,VaidyanathanS,etal.Polymerizationofacrylamideinitiatedbyperoxomonosulphateandmetalioncatalysis[J].EuropeanPolymerJournal,1984,20(10):971-973.）。1998年，Vivekanandam等使用超声催化oxone分解在40-55℃下引发AAm聚合。同样，其单体浓度非常低，仅为0.3-0.5mol/L，而oxone的浓度在0.002-0.013mol/L之间（VivekanandamTS,GopalanA,VasudevanT,etal.Polymerizationofacrylamideinthepresenceofultrasoundandperoxomonosulfate[J].JournalofPolymerSciencePartA:PolymerChemistry,1998,36(15):2715-2719.）。本专利技术的反应过程是以KHSO5与水溶性单体AAm构成氧化还原引发体系，在不外加强酸，不使用超声的条件下引发AAm的自由基聚合。本专利技术的创新点在于使用水溶性的KHSO5建立以水溶性单体AAm为核心的氧化还原引发体系，可获得较高分子量的聚合物。本专利技术的优势在于：操作简单，对实验条件要求低，所用原料比较廉价易得。具体实施方法下面结合具体实施例对本专利技术做进一步详细阐述，以下实施例的具体工艺参数应被视为对
技术实现思路
的具体化，而非限定或缩小范围。对比例1：配置总体积为50mL的水溶液，其中N,N-二甲基丙烯酰胺的起始浓度为4.87molL-1、KHSO5起始浓度为4×10-3molL-1。加入塑料自封袋中后混合均匀，通氩气除氧。密封后于40℃环境下反应6h，未聚合。对比例2：配置总体积为50mL的水溶液，其中丙烯酸甲酯的起始浓度为4.41molL-1、KHSO5起始浓度为4×10-3molL-1。加入塑料自封袋中后混合均匀，通氩气除氧。密封后于40℃环境下反应6h，未聚合。对比例3：配置总体积为50mL的水溶液，其中甲基丙烯酸甲酯的起始浓度为3.77molL-1、KHSO5起始浓度为4×10-3molL-1。加入塑料自封袋中后混合均匀，通氩气除氧。密封后于40℃环境下反应6h，未聚合。实施例1：配置总体积为50mL的水溶液，其中AAm起始浓度为3molL-1、KHSO5起始浓度为2×10-2molL-1。加入塑料自封袋中后混合均匀，通氩气除氧。密封后于40℃环境下反应。以N，N-二甲基甲酰胺为内标，测得0.75h转化率为38%。经黏度法测定所得聚合物粘均分子量为27万。实施例2：配置总体积为50mL的水溶液，其中AAm起始浓度为3molL-1、KHSO5起始浓度为2×10-2molL-1。加入塑料自封袋中后混合均匀，通氩气除氧。密封后于40℃环境下反应。以N，N-二甲基甲酰胺为内标，测得1.5h转化率为45%。经黏度法测定所得聚合物粘均分子量为31万。实施例3：配置总体积为50mL的水溶液，其中AAm起始浓度为3molL-1、KHSO5起始浓度为2×10-2molL-1。加入塑料自封袋中后混合均匀，通氩气除氧。密封后于40℃环境下反应。以N，N-二甲基甲酰胺为内标，测得3h转化率为46%。经黏度法测定所得聚合物粘均分子量为31万。实施例4：配置总体积为50mL的水溶液，其中AAm起始浓度为3molL-1、KHSO5起始浓度为2×10-2molL-1。加入塑料自封袋中后混合均匀，通氩气除氧。密封后于40℃环境下反应。以N，N-二甲基甲酰胺为内标，测得4.5h转化率为50%。经黏度法测定所得聚合物粘均分子量为32万。实施例5：配置总体积为50mL的水溶液，其中AAm起始浓度为3molL-1、KHSO5起始浓度为2×10-2molL-1。加入塑料自封袋中后混合均匀，通氩气除氧。密封后于40℃环境下反应。以N，N-二甲基甲酰胺为内标，测得6h转化率为56%。经黏度法测定所得聚合物粘均分子量为33万。实施例6：配置总体积为50mL的水溶液，其中AAm起始浓度为3molL-1、KHSO5起始浓度为2×10-2本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.本专利技术的目的在于提供一种过硫酸氢钾与丙烯酰胺氧化还原引发自由基聚合的方法，其特征在于：/n（1）以过硫酸氢钾为氧化剂，氧化丙烯酰胺产生自由基引发聚合；/n（2）本专利技术涉及的自由基聚合，加入水、丙烯酰胺并充分混合均匀后，通氩气除氧20-30min；/n（3）本专利技术涉及的自由基聚合，反应温度为30-50 ℃。/n

【技术特征摘要】
1.本发明的目的在于提供一种过硫酸氢钾与丙烯酰胺氧化还原引发自由基聚合的方法，其特征在于：
（1）以过硫酸氢钾为氧化剂，氧化丙烯酰胺产生自由基引发聚合；
（2）本发明涉及的自由基聚合，加入水、丙烯酰胺并充分混合均匀后，通氩气除氧20-...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙义文，翟光群，
申请(专利权)人：常州大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32