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浅谈聚丙烯酰胺共聚合成引发剂的选择

  • 时间:2021-09-17 11:05:20
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聚丙烯酰胺的合成中,引发体系的选择很大程度上决定了所得产物的相对分子量、产生效率。引发剂分子结构上具有弱键,在聚合温度(40~100℃)下容易产生自由基的化合物。离解能过高或过低会直接影响分解的快慢。因此,为了使聚合反应以适当的速度进行,常在体系中加入少量引发剂来引发聚合。根据这一要求,引发剂主要分为无机引发剂和有机偶氮盐类引发剂两类。用于丙烯酰胺聚合的引发剂主要有两类。
一、无机引发剂
无机引发剂主要是氧化——还原复合引发体系,它具有分解活化能低、引发温度低、聚合反应易于控制、聚合速率快等优点,在合成超高分子质量聚丙烯酰胺的研究中被广泛采用。氧化——还原复合引发体系的组分可以是无机化合物或有机化合物,性质也可以是水溶性或油溶性,反应机理则可以是直接电荷转移或首先生成中间络合物。常用的氧化——还原引发体系有:过硫酸盐引发体系、氢过氧化物引发体系、过渡金属化合物引发体系等。
二、有机引发剂
有机引发剂具有良好的水溶性。同时,分解活化能低、可以在低温引发、聚合反应可控制、有较快的聚合速率等特点,在合成高分子聚丙烯酰胺和水溶性乙烯单体的聚合中得到了广泛的应用。有机引发剂在水溶液中没有副反应。是一个稳定、可以制得高线性和高分子量的聚合物。
三、过渡金属化合物引发体系
过渡金属化合物具有多价态特性,能与适当的物质复合实现电子转移,产生自由基。例如:(2,2-二吡啶)氰基钻复合物可以制备相对分子质量较低( 7~10 万)的PAM;用硫酸铈铵与4,4-偶氮双(4-氰基戊醇)构成氧化还原引发体系使AM聚合,其主要特点是可以得到线性的聚合物且每一个分子上有一个偶氮基,因此其可以作为水溶性的引发剂。
四、双官能度引发体系
同一个引发剂分子中含有两个活性基团的引发剂称为双官能度引发剂,这些引发剂的基团可以是过氧键、过酯键、过酰键或偶氮键,它们可以分解产生自由基引发聚合反应。关于双官能度引发剂的应用较早的报道见于Shah和 Smet的研究,特别是20 世纪70 年代中后期以来,双官能度引发剂的潜在应用价值不断被发现,成为自由基聚合一个活跃的研究领域。双官能度引发剂具有逐步产生自由基的特点,其应用主要有以下4个方面:①用于自由基共聚制备嵌段共聚物;②用于自由基均聚在高聚合速率下制备高相对分子质量产物,提高生产效率,优化聚合过程;③用于自由基均聚制备高相对分子质量聚合物;④用于制备双亲嵌段共聚物,此类共聚物是既含亲水链段又含憎水链段的共聚物。
五、其它引发体系
另外一些关于引发体系反应方面的研究,涉及辐射技术,主要用于AM 的接枝反应、过硫酸盐与吡咯烷体系引发丙烯酰胺聚合、利用二过碘酸合铜(三价)与AM的自还原作用进行聚合,也可得高分子产物。蔡智奇,孙建中等对辣根过氧化物酶(HRP)、乙酰丙酮(ACAC)组成的三元酶促体系引发的丙烯酰胺聚合进行了研究。