螯合分散剂的合成和性能研究

螯合分散剂的合成和性能研究孙晓日(山东省潍坊学院化学化工系潍坊261061)摘要：本文以马来酸酐(MAH)和丙烯酸(AA)为单体，以(NH4)2S208口口口为引发剂采用水溶液聚合方法合成了马来酸酐一丙烯酸共聚物鳌合分散剂。实验结果 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 明增加马来酸酐用量可以提高产品的分散性，增加丙烯酸用量产品螯合Ca2+性能好。据此确定了最佳产品合成条件：m(MAH)：m(从)=l：3，引发剂(NH4)2S208的质量为单体质量的4％，聚合温度为85"C，反应时间为3小时。产物为透明、淡黄色、稍有粘稠状的液体，具有良好的螯合分散性。关键词：丙烯酸马来酸酐鳌合分散剂共聚物随着纺织印染业的不断发展，纺织品加工质量不断提高，螯合分散剂在印染中的应用越来越广泛。低分子量聚丙烯酸钠广泛用作分散剂和螯合剂，但分散效果和螯合效果差。近年来，有人利用丙烯酰胺、丙烯酸酯、马来酸酐与丙烯酸共聚，得到的聚合物具有较高的性能，但合成工艺较多地采用有机溶剂，处理费时。本文以水为溶剂，合成了马来酸酐一丙烯酸共聚物鳌合分散剂，并对其性能进行检测。l实验部分1．1试剂和仪器丙烯酸(AR)、马来酸酐(AR)，天津科密欧化学试剂开发中心；过硫酸铵(AR)，莱阳化工试验厂；氢氧化钠(AR)，淄博博山三鑫试剂厂；EDTA(AR)，上海荣润化工有限公司。1．2合成方法按照一定的比例称取马来酸酐、丙烯酸、引发剂。．在四颈瓶中加入马来酸酐和去离子水后搅拌加热至85"C溶解，将引发剂过硫酸铵溶于去离子水，加入四颈瓶中，搅拌混匀。保持85"C恒温，打开回流冷凝器，开始滴加从溶液，控制滴加速度，保持聚合温度为(85±2)℃。在15～25分钟内将从溶液滴加完毕。保温反应3h。降温至30"C出料。产物为透明状，粘稠，无色(或者稍有黄色)液体。1．3产品 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 1．3．1固含量测定用质量恒定的小烧杯称取马来酸酐和丙烯酸的共聚物溶液5～89(准确至0．00029)，放入调至125℃的烘箱内，烘6h后取出，放入干燥器中冷却后称量，计算固体含量。产物固含量p％=(W1一Wo)／(W2--Wo)x100％其中：w。为干燥的烧杯的质量，wl为干燥后药品和烧杯的总质量，W2干燥前烧杯和药品的总质量。1-3．2螯合力测定用质量恒定的小烧杯称取共聚物样品约O．19(准确至0．00029)转入lOOml容量瓶中，加去离子水70ml，用C(Na0H)=0．5mol／L的溶液调到pH=io，用移液管吸取c(CaCl2)卸．2mol／L的 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 溶液lOml加入容量瓶中，加水稀释至刻度，摇匀，在40℃的恒温水浴中反应20min后，用定量滤纸过滤。吸取溶液lOml于250mi锥形瓶中，加去离子水lOOml，再加入30％的NaOH溶液lml和钙指示剂少许，用酸式滴定管以C(EDTA)=O．Olmol／L的标准溶液滴定，溶液由酒红色变成蓝色为终点。螯合力CaV(mgCaC03／g)按照下式计算：CaV=100．08×(10Co—lOCiVl)／mp式中：Co为CaCl2标准溶液的浓度，(mol／L)：Cl为EDTA标准溶液的浓度，(mol／L)：Vl为耗用的EDTA标准溶液的体积，(m1)；m为样品的质量，(g)：P为样品的固含量(％)。1．3．3分散性检验根据共聚物的固含量，称取一定量的试样，用去离子水10ml稀释，加入饱和BaCl2溶液2mi，观察生成的沉淀物。如果沉淀物为稀糊状，不粘烧杯壁，浑浊持续时间长表明分散性良好，否则分散．99．第23卷第11期2009年12月香港理工大學學報Vol.23No.11Dec2009各種螯合劑的螯合值對照表紡織與成衣研發中心黃偉雄彙整鈣離子螯合值測定------鉻黑T指示劑絡合滴定法準確稱取一定量樣品(約0．1g～0．2g)，將其用少量蒸餾水溶解，再移取10mL氯化鈣標準溶液(0.100moL/L)於上述溶液中，間歇震盪後，加10ml氨-氯化銨緩衝溶液和3～4滴鉻黑T指示劑，然後用0．050moL/LEDTA標準溶液滴定，以溶液從酒紅色變為純藍色為終點。以下式計算樣品的鈣螯合值:鈣離子螯合值C=螯合劑所螯合的CaCO3品質/所用螯合劑品質=100.08×(10C1-C2V)/m式中C1為CaCl2標準溶液的濃度，mol/L；C2為EDTA標準溶液的濃度，mol/L；V為滴定時消耗EDTA標準溶液的體積，mL；m為樣品品質，g。表一，室溫40℃各種pH值條件下鈣離子螯合值：名稱（測試樣品均折算成100%有效含量）測試條件40℃PH=7測試條件40℃PH=11測試條件40℃PH=13氨基三甲叉膦酸ATMP910mg/g670mg/g320mg/g乙二胺四甲叉膦酸鈉EDTMPS638mg/g550mg/g280mg/g羥基乙叉二膦酸HEDP833mg/g610mg/g197mg/g二乙烯三胺五甲叉膦酸DTPMPA850mg/g660mg/g155mg/g聚丙烯酸鈉PAAS350mg/g370mg/g370mg/g乙二胺二鄰羥苯基乙酸鈉EDDHA-Na845mg/g700mg/g318mg/g三聚磷酸鈉275mg/g275mg/g288mg/g焦磷酸鈉188mg/g190mg/g192mg/g磷酸三鈉160mg/g155mg/g147mg/g檸檬酸鈉330mg/g280mg/g190mg/g葡萄糖酸鈉280mg/g290mg/g285mg/g酒石酸鉀鈉420mg/g330mg/g280mg/g2-膦酸丁烷-1，2，4-三羧酸PBTCA680mg/g320mg/g180mg/g2-羥基膦酸基乙酸HPAA600mg/g120mg/g90mg/g己二胺四甲叉膦酸HDTMPA790mg/g90mg/g33mg/g雙1，6-亞己基三胺五甲叉膦酸BHMTPMPA630mg/g470mg/g325mg/g二乙醯胺四乙酸鈉EDTTI-Na1150mg/g840mg/g305mg/g聚天冬氨酸鈉PASP455mg/g280mg/g106mg/g聚環氧琥珀酸鈉PESA390mg/g330mg/g285mg/g馬來酸-丙烯酸共聚物MA-AA620mg/g410mg/g288mg/g第23卷第11期2009年12月香港理工大學學報Vol.23No.11Dec2009馬來酸-丙烯酸共聚物MA-AA620mg/g410mg/g288mg/g二乙烯三胺五乙酸五鈉DTPA5Na420mg/g180mg/g85mg/g次氮基三乙酸NTA480mg/g330mg/g260mg/g亞氨基二乙酸IDA460mg/g190mg/g70mg/g矽酸鈉模數=1270mg/g280mg/g320mg/g矽酸鈉模數=3380mg/g335mg/g360mg/g鐵離子螯合值----磺基水楊酸顯色測定待測樣品溶液配製:準確稱取待測樣品5.000g，加去離子水溶解，移至500mL容量瓶中定容至刻度，搖勻備用待測。Fe3+滴定法（磺基水楊酸顯色）移取配製好的樣品溶液2mL於250mL錐形瓶中，加30mL水和5滴2％磺基水楊酸，用0.01mol/L硫酸鐵銨標準溶液滴定至溶液由無色變成微紅色為終點．計算 公式 小学单位换算公式大全免费下载公式下载行测公式大全下载excel公式下载逻辑回归公式下载 如下：X=Vcx159.6x250/m式中，V為樣品消耗硫酸鐵銨溶液的體積(mL)；c為硫酸鐵銨溶液的濃度(mol/L)；m為樣品品質(g).表二，100℃各種pH值條件下鐵離子螯合值匯總：名稱（測試樣品均折算成100%有效含量）測試條件100℃PH=7測試條件100℃PH=11測試條件100℃PH=13氨基三甲叉膦酸ATMP1200mg/g450mg/g270mg/g乙二胺四甲叉膦酸鈉EDTMPS1800mg/g990mg/g177mg/g羥基乙叉二膦酸HEDP1800mg/g1300mg/g280mg/g二乙烯三胺五甲叉膦酸DTPMPA1700mg/g660mg/g155mg/g聚丙烯酸鈉PAAS445mg/g120mg/g65mg/g乙二胺二鄰羥苯基大乙酸鈉EDDHA-Na2200mg/g1550mg/g630mg/g三聚磷酸鈉440mg/g360mg/g130mg/g焦磷酸鈉575mg/g410mg/g165mg/g磷酸三鈉330mg/g280mg/g145mg/g檸檬酸鈉780mg/g620mg/g340mg/g葡萄糖酸鈉940mg/g900mg/g720mg/g酒石酸鉀鈉880mg/g555mg/g380mg/g2-膦酸丁烷-1，2，4-三羧酸PBTCA1300mg/g820mg/g330mg/g2-羥基膦酸基乙酸HPAA1420mg/g650mg/g319mg/g己二胺四甲叉膦酸HDTMPA1280mg/g460mg/g60mg/g雙1，6-亞己基三胺五甲叉膦酸BHMTPMPA1530mg/g670mg/g130mg/g第23卷第11期2009年12月香港理工大學學報Vol.23No.11Dec2009二乙醯胺四乙酸鈉EDTTINa1180mg/g775mg/g140mg/g聚天冬氨酸鈉PASP930mg/g280mg/g106mg/g聚環氧琥珀酸鈉PESA880mg/g650mg/g180mg/g馬來酸-丙烯酸共聚物MA-AA1900mg/g1100mg/g660mg/g二乙烯三胺五乙酸五鈉DTPA5Na1400mg/g995mg/g270mg/g次氮基三乙酸NTA680mg/g185mg/g70mg/g亞氨基二乙酸IDA550mg/g225mg/g105mg/g矽酸鈉模數=1480mg/g180mg/g55mg/g矽酸鈉模數=3665mg/g210mg/g125mg/g性羞。1．4结果与讨论影响马来酸酐一丙烯酸共聚物的螯合能力的各因素中：配比>催化剂用量>反应温度>加料时间>反应时间。影响产物分散力的依次是：配比>催化剂用量【l】。由于作为水处理剂，螫合能力对产品性能的影响重要性大于分散力，故对产物综合性能的影响依次为：配比>催化剂用量>反应温度>反应时间>加料时间。1．4．1单体配比的影响共聚物的螯合分散性能与分子量有很大的关系，因此调节单体配比获得不同分子量的产物来优化产品性能。在最佳反应条件下获得实验数据如下：表1单体配比(mAA：mMAH)对产物性能的影响单体配比螯合力分散性由表1可以看出开始时随着AA含量的增加，产物的对Ca2+的螯合度逐渐增加，这是由于AA容易共聚，增加AA量，产物的分子量大，产品的螫合性能好。但是当共聚物分子量增加到一定程度后，由于共聚物的链过长，导致其在溶液中不能完全舒展开，影响了一部分官能团发挥作用，所以螯合性能反而下降【2】。增加MAH量产品的分敖性能好，这是由于MAH很难均聚，增加单体中MAH含量，产物的分子量降低，而共聚物分散性能与分子量大小成反比。因此我们可以选择m(AA)：m(MAH)=3：1为最佳反应配比，在此条件下合成的共聚物既有较好的螯合能力，分散性也很好。1．4．2引发剂用量的影响引发剂的用量在聚合反应中聚合反应动力学研究知：聚合反应速率与引发剂浓度平方根成正比，聚合物的数均分子量与引发剂浓度的平方成反比【3】。在最佳实验条件下引发剂量对产物性能影响结果如表2所示：表2引发剂用量对共聚物性能的影响该组共聚物放置后有晶体生成。由表2可以看出，随着引发剂浓度的提高，共聚物的分子量逐渐降低，因此其螯合力逐渐下降，分散性能变好。一般引发剂超过8％之后往往就有晶体析出。因此选择引发剂配比占单体质量的4％，产品的性能较好。1．4．3反应时间对产物性能的影响在最佳实验条件下，设定不同的反应时间测定结果如下：表3反应时间对产物性能的影响．100．实验表明：随着反应时间的增加，共聚物螯合力上升，但是3h之后共聚物的性能基本上不变，而且共聚物颜色逐渐变黄。从节能和工艺角度考虑可以选择反应时间为3h。1．4．4反应温度对产物性能的影响温度对共聚物的螯合分散性影响较大，不同反应温度对产品性能的影响如表4：表4反应温度对产物性能的影响反应温度℃螯合力分散性能75553好80582好85599较好90591较好由表4可以看出，提高反应温度产物的螯合力有所提高，分散性能降低。但是当大于90"C时螯合性能还有可能下降，这可能是因为，由于体系发生瞬间急剧聚合，产生大量的块状共聚物的缘故【4】。我们可以选择反应温度为85℃，产物性能较好。1．4．5加料方式对产物性能的影响由于采用引发剂先加入从中聚合的方法来合成产品容易产生暴聚，本文选取引发剂先加入马来酸酐，然后滴加从的方式合成共聚物。实验结果表明只要保持反应温度恒定，从的加入速度对产物性能没有什么影响。我们可以在15～30min内把从溶液滴加完毕。2结论①马来酸酐、丙烯酸最佳质量配比为1：3，在此配比下产物的性能最好。增加丙烯酸的用量，共聚物的螯合性能提高。增加马来酸酐的用量，共聚物的分散性能提高，但剧磁鞑轳氅勘砬定。②引发剂的用量以占单体质量的4％为好，过低产品分散性不好，过高产物的分子量降低，而且有沉淀生成，导致产物螯合性能下降。③反应温度选取85"C。此温度下产品的螯合分散性较好。④反应时间为3h比较好，低于3h反应不完全，高于3h产品的性能变化不大。参考文献1杨靖．马来酸酐丙烯酸钠共聚物的合成．信阳师范学院学报．1999，12(4)：444~4462李效红，郝学奎，常青．马一丙一丙共聚物阻垢剂的合成．工业用水与废水，2003,34(5)：73—753薛志序．高分子化学及工艺学．北京：化学工业出版社，1980．4郭海军，张耀文，胡星琪．马来酸酐一丙烯酸共菜物的合成及性能研究．应用化工，2003，32(6)：9-11．．101．．