【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于高分子材料，具体涉及一种低温低氧合成低分子量聚丙烯酸的方法。
技术介绍
1、聚丙烯酸(钠)的用途与其分子量有很大关系，一般来说，低分子量一般在一万以下，以500-5000为优，低分子量聚丙烯酸(钠)是一类阴离子型聚合物电解质，具有优良的水溶性和分散性，有着非常广泛的用途，主要用作颜料分散剂、水处理阻垢分散剂等；尤其是在工业循环冷却水和分散剂方面。低分子量时具有良好的水溶性和较大的极性，能够结合水中的钙、镁等多价离子形成可溶的链状阴离子，在工业循环水处理方面应用较广，可用作水质阻垢分散剂、陶瓷分散剂、造纸分散剂、洗涤助剂、肥料助剂、化纤上浆剂、金属材料淬火剂等，效果显著。中分子量(10k-1m)聚丙烯酸(钠)一般是用于提升体系粘度方面的应用，主要用作增稠剂、粘度稳定剂、保水剂等，在化妆品，石油工业，涂料等方面均有应用。钻井泥浆的一个基本作用就是把钻头破碎的岩屑从井底带出井眼，从而保持井眼净化。当临时停止循环时，泥浆就能把井眼内的钻屑悬浮住，不让钻屑很快下沉，防止沉砂卡钻的危险。高分子量聚丙烯酸(钠)一般用于做絮凝剂，应用领域主要为水处理行业。此范围内的聚丙烯酸(钠)本身可溶解，而且结合金属离子以及其他物质的能力强，结合之后生成不溶性凝胶。交联及超高分子量(10m以上)聚丙烯酸(钠)的聚丙烯酸钠不再溶于水，在水中溶胀，生成水溶胶，主要作吸水剂、保水剂，润滑分散剂，用于化妆品，医疗卫生，农业保湿等行业。聚丙烯酸钠高吸水性树脂能吸收大量水,并且保水性能优秀。如果环境干燥,会放水,环境潮湿会吸水。添加聚丙烯酸(钠)的土壤保水
2、聚丙烯酸(钠)一般采用自由基聚合的方式进行合成，但是在合成过程中存在暴聚和自加速现象，且难以控制聚合速率，一般难以控制聚合物分子量。而聚丙烯酸的性能与其分子量存在明显的相关性，分子量分布宽时，不同分子之间的分子量区别较大，不仅降低有效分子量的占比，同时会引入不利影响，因此，窄分布的聚丙烯酸(钠)是应用领域的迫切需求。
3、活性自由基的发展对合成窄分布的聚丙烯酸具有重大意义，但是由于丙烯酸的酸性较强，会影响到活性自由基催化剂的活性，因此，虽然活性自由基虽然已经取得较大的成果，但是在聚丙烯酸方面，却尚未取得进展。
4、后来，科研人员实现了氮氧自由基作为控制介质，成功地获得了只有用离子型聚合才能得到的窄分子量分布和结构可控的聚合物，拓展了活性自由基聚合方法，被称为氮氧活性自由基聚合，从而得到可控分子量和分散性较窄的聚合物。但是，其主要缺点是体系达到高转化率的反应时间长，反应温度高。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种低温低氧合成低分子量聚丙烯酸的方法，利用低稳定性的活性自由基中间体和空间位阻较大的催化剂，并利用丙烯酸甲酯与水形成的乳化颗粒，在低温低氧环境下进行丙烯酸甲酯的自聚反应合成聚丙烯酸甲酯，经水解，蒸馏制取聚丙烯酸，数均分子量范围为3000-5500，多分散系数低于1.2。
2、本专利技术具体技术方案如下：
3、一种低温低氧合成低分子量聚丙烯酸的方法，以丙烯酸甲酯作为聚合单体，叔胺氧化物和六氟丙烷类催化剂，聚合后，再水解，制备低分子量聚丙烯酸。
4、所述叔胺氧化物用量为丙烯酸甲酯单体质量的5-10％；所述六氟丙烷类催化剂用量为丙烯酸甲酯单体质量0.5-2％；
5、所述叔胺氧化物结构式为：ch3-(ch2)k-no((ch2ch2o)mh)-(ch2ch2o)nh；
6、其中，m，n为1-5之间的整数，且4<m+n<7；k为9-20之间的整数。
7、优选的，所述叔胺氧化物选自：1，1-聚氧乙烯基醚十八叔胺的氧化物，1，1-聚氧乙烯基醚十叔胺的氧化物中一种或两种混合物，所述1，1-聚氧乙烯基醚十八叔胺的氧化物，1，1-聚氧乙烯基醚十叔胺的氧化物分别由1，1-聚氧乙烯基醚十八叔胺或1，1-聚氧乙烯基醚十叔胺经过氧化氢氧化制得。
8、所述1，1-聚氧乙烯基醚十八叔胺的制备方法为：将去离子水、1，1-聚氧乙烯基醚十八叔胺按照质量比2.5：1混合，在55℃下搅拌2h至充分溶解，然后将质量浓度为30％的h2o2溶液缓慢滴加，滴加速率以反应液上层不产生大量泡沫为准；h2o2溶液滴加完毕后，将温度升髙到80℃，搅拌，反应5h获得淡黄色的透明溶液，即1，1-聚氧乙烯基醚十八叔胺的氧化物溶液。其中，质量浓度为30％的h2o2溶液中的h2o2和1，1-聚氧乙烯基醚十八叔胺的摩尔比为1.1-1.2:1。
9、所述1，1-聚氧乙烯基醚十叔胺的氧化物按照上述相同的方法制备得到，只是将1，1-聚氧乙烯基醚十八叔胺替换为1，1-聚氧乙烯基醚十叔胺。
10、制备得到的1，1-聚氧乙烯基醚十八叔胺的氧化物溶液作为叔胺氧化物用于低温低氧合成低分子量聚丙烯酸甲酯的方法中。
11、所述六氟丙烷类催化剂的结构通式为ch(cf3)2r,r为h、ch3或cf3，优选的，所述六氟丙烷类催化剂选自1，1，1，3，3，3-六氟丙烷，2-三氟甲基-1，1，1，3，3，3-六氟丙烷中的一种或它们的混合物。此类催化剂特点为催化中心是c，h原子，碳原子上有强吸电子基团取代的烷基，此类烷基一般为氟取代的三氟甲基，取代数量一般不少于两个且不多于三个。
12、所述低温低氧合成低分子量聚丙烯酸的方法，包括以下步骤：
13、1)将叔胺氧化物、水、过氧化物和六氟丙烷类催化剂混合，搅拌均匀，通入惰性气体；
14、2)加入丙烯酸甲酯单体，同方向搅拌使体系乳化，待体系稳定后，升温反应；
15、3)反应结束后，加入破乳剂，分别收集油相组分和水相组分；
16、4)在油相组分中加入稀盐酸，升温水解，水解完成后的混合溶液，通过减压蒸馏，获得白色聚丙烯酸固体。
17、步骤1)中，所述叔胺氧化物用量为丙烯酸甲酯单体质量的5-10％；所述水用量为丙烯酸甲酯单体质量的200-300％；所述过氧化物用量为丙烯酸甲酯单体质量的0.5-2％；所述六氟丙烷类催化剂用量为丙烯酸甲酯单体质量0.5-2％；
18、步骤1)中，所述过氧化物为无机过氧化物或有机过氧化物；所述无机过氧化物选自过氧化氢、过硫酸钠或过硫酸铵中的一种或多种混合物；所述有机过氧化物为过氧化苯甲酸或过氧化碳酸酯中的一种或多种混合物。
19、步骤1)中搅拌均匀，温度不得高于40℃；
20、步骤1)中所述惰性气体为氮气，搅拌均匀后，通入氮气置换反应体系空气三次，除去空气；
21、步骤2)中丙烯酸甲酯加入后，搅拌0.1-0.2h使其乳化；
22、步骤2)中所述升温反应，升温至65-80℃，反应3-5h；
23、步骤3)中，所述破乳剂加入量为丙烯酸甲酯单体质量的1-2％；
24、步骤3)中，所述破乳剂为离子型破乳剂，选自氯化钠，磺酸本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种低温低氧合成低分子量聚丙烯酸的方法，其特征在于，所述方法为：以丙烯酸甲酯作为聚合单体，叔胺氧化物和六氟丙烷类催化剂，聚合后，再水解，制备低分子量聚丙烯酸；
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤1)中，所述叔胺氧化物用量为丙烯酸甲酯单体质量的5-10％。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，步骤1)中，所述六氟丙烷类催化剂用量为丙烯酸甲酯单体质量0.5-2％。
4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述叔胺氧化物选自：1，1-聚氧乙烯基醚十八叔胺的氧化物，1，1-聚氧乙烯基醚十叔胺的氧化物中一种或两种混合物。
5.根据权利要求1-4任一项所述的方法，其特征在于，所述低温低氧合成低分子量聚丙烯酸的方法，包括以下步骤：
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，步骤2)中，丙烯酸甲酯加入后，搅拌0.1-0.2h乳化。
7.根据权利要求5或6所述的方法，其特征在于，步骤2)中，所述升温反应具体为：升温至65-80℃，反应3-5h。
8.根据权利要求5所述的方法，其特征在
9.根据权利要求5或8所述的方法，其特征在于，步步骤4)中所述升温水解反应，升温至60℃，水解时间为1-2h。
10.根据权利要求1-9任一项所述的方法，其特征在于，所制备的低分子量聚丙烯酸数均分子量范围为3000-5500，多分散系数低于1.2。
...【技术特征摘要】
1.一种低温低氧合成低分子量聚丙烯酸的方法，其特征在于，所述方法为：以丙烯酸甲酯作为聚合单体，叔胺氧化物和六氟丙烷类催化剂，聚合后，再水解，制备低分子量聚丙烯酸；
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤1)中，所述叔胺氧化物用量为丙烯酸甲酯单体质量的5-10％。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，步骤1)中，所述六氟丙烷类催化剂用量为丙烯酸甲酯单体质量0.5-2％。
4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述叔胺氧化物选自：1，1-聚氧乙烯基醚十八叔胺的氧化物，1，1-聚氧乙烯基醚十叔胺的氧化物中一种或两种混合物。
5.根据权利要求1-4任一项所述的方法，其特征在于，所述低温低氧合成低分子量聚...
【专利技术属性】
技术研发人员：赵畅，陈烽，钱珊珊，宋南京，司宏振，
申请(专利权)人：安徽海螺材料科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。