專利名稱：等離子體引發(fā)制備丙烯酸-丙烯酰胺共聚物的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種等離子體引發(fā)制備丙烯酸-丙烯酰胺共聚物的方法。
背景技術(shù)：
自從20世紀(jì)70年代末到80年代初的幾年中，等離子體引發(fā)技術(shù)逐步得到了人們的 重視。美國和日本的科研人員相繼用等離子體引發(fā)聚合的方法合成出多種乙烯基單體的 聚合物。上述方法均是在高真空條件下進行，反應(yīng)步驟復(fù)雜，聚合單體較為單一，僅為 水溶性的乙烯基單體。目前CN 1687149A在大氣壓下利用氮氣等離子體分別合成出了丙 烯酸和丙烯酰胺單體的均聚物，但是需要用真空泵將體系保持高真空一分鐘然后通入N2 至常壓，反復(fù)三次以置換容器內(nèi)的02，反應(yīng)步驟較為復(fù)雜，而且后聚合時間過長，需要 120~200小時以上，反應(yīng)活性較低，反應(yīng)周期過長，能源浪費嚴重。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種等離子體引發(fā)制備丙烯酸單體與丙烯酰胺共聚物的方法。 使用介質(zhì)阻擋放電(DBD)的方法使空氣電離成等離子體，同時將這些等離子體及活性 自由基通入單體溶液的液面以下，引發(fā)丙烯酸單體與丙烯酰胺的共聚合反應(yīng)。本發(fā)明采 用空氣等離子體引發(fā)聚合，無需排除反應(yīng)容器內(nèi)的02，反應(yīng)速率較快，縮短了反應(yīng)周期， 節(jié)約能源。
本發(fā)明提供的等離子體引發(fā)制備丙烯酸-丙烯酰胺共聚物的方法包括的步驟
1) 在反應(yīng)容器內(nèi)裝丙烯酸單體和丙烯酰胺的50%的水溶液。
2) 30-40'C溫度下，空氣經(jīng)等離子體發(fā)生裝置將功率為15-20瓦形成空氣等離子體 通入反應(yīng)容器中，空氣的流量在10-50ml/min。放電10-20分鐘進行聚合；
3) 聚合l-2小時后加入無水甲醇沉淀劑終止反應(yīng)；
4) 用無水甲醇反復(fù)清洗除去未反應(yīng)的單體，真空干燥24-48小時，得到共聚物。 所述的丙烯酸單體和丙烯酰胺的摩爾比為l: 3。
所述的溶劑為水，也可用丙酮，乙醇等溶劑來替代。
本發(fā)明是在常壓下可連續(xù)反應(yīng)。采用空氣等離子體引發(fā)聚合，無需排除反應(yīng)容器內(nèi) 的02，反應(yīng)速率較快，縮短為l-2小時，縮短了反應(yīng)周期，節(jié)約了能源。由于等離子體 引發(fā)聚合不含有引發(fā)劑，產(chǎn)物非常純凈，具有廣闊的發(fā)展前景和現(xiàn)實意義。


圖1為本發(fā)明使用實驗的裝置示意圖。
具體實施方式
如圖所示，1.射頻電源2.質(zhì)量流量計3.鐵絲網(wǎng)4.銅絲5.石英管6.三口 燒瓶7.球型冷凝管。 實例l
將經(jīng)過減壓蒸餾提純過的丙烯酸和經(jīng)過重結(jié)晶提純除去阻聚劑的丙烯酰胺按摩爾比 1: 3配成體積比為50%的水溶液，將40ml溶液放入帶有磁轉(zhuǎn)子的燒瓶中，置于恒溫水 浴加熱器里，控制溫度在30'C?？諝饨?jīng)等離子體發(fā)生裝置(市售)通入反應(yīng)容器中，并用 質(zhì)量流量計控制空氣的流量在10ml/min。放電功率為15瓦形成空氣等離子體通入溶液中， 放電20分鐘后開始后聚合，后聚合時間為l小時，加入20-50ml無水甲醇做沉淀劑終止 反應(yīng)，得到共聚物。并用無水甲醇反復(fù)3次清洗除去未反應(yīng)的單體，經(jīng)真空烘箱干燥24 小時后測出收率，收率為88%，共聚物粘均相對分子質(zhì)量為4.0X105。
實例2
將經(jīng)過減壓蒸餾提純過的丙烯酸和經(jīng)過重結(jié)晶提純除去阻聚劑的丙烯酰胺按摩爾比 1: 3配成體積比為50%的水溶液，將40ml溶液放入帶有磁轉(zhuǎn)子的燒瓶中，置于恒溫水 浴加熱器里，控制溫度在40'C?？諝饨?jīng)等離子體發(fā)生裝置通入反應(yīng)容器中，并用質(zhì)量流 量計控制空氣的流量在50ml/min。放電功率為20瓦形成空氣等離子體通入溶液中，放電 30分鐘后開始后聚合，后聚合時間為2小時，加入20-50ml無水甲醇做沉淀劑終止反應(yīng)， 得到共聚物。并用無水甲醇反復(fù)3次清洗除去未反應(yīng)的單體，經(jīng)真空烘箱干燥24小時后 測出收率，收率為93%,共聚物粘均相對分子質(zhì)量為5.0X105。
權(quán)利要求
1、一種等離子體引發(fā)制備丙烯酸-丙烯酰胺共聚物的方法，其特征在于包括的步驟1)在反應(yīng)容器內(nèi)裝丙烯酸單體和丙烯酰胺的水溶液；2)30-40℃溫度下，空氣經(jīng)等離子體發(fā)生裝置將功率為15-20瓦形成空氣等離子體通入反應(yīng)容器的溶液中，空氣的流量在10-50ml/min，放電10-20分鐘，進行聚合；3)聚合1-2小時后加入無水甲醇沉淀劑終止反應(yīng)；4)用無水甲醇反復(fù)清洗除去未反應(yīng)的單體，真空干燥24-48小時，得到共聚物。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述的丙烯酸和丙烯酰胺的摩爾比為1:3。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述的丙烯酸單體和丙烯酰胺的水溶液 是體積比為50%的丙烯酸單體和丙烯酰胺的水溶液。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述的水可用乙醇，丙酮等溶劑來替代。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種等離子體引發(fā)制備丙烯酸-丙烯酰胺共聚物的方法，在常壓條件下將空氣電離成等離子體，同時將這些等離子體通入裝有丙烯酸單體和丙烯酰胺的水溶液的反應(yīng)容器中，空氣的流量在10-50ml/min。放電10-20分鐘進行聚合；聚合1-2小時后加入無水甲醇沉淀劑終止反應(yīng)，用無水甲醇反復(fù)清洗除去未反應(yīng)的單體，真空干燥24-48小時。本發(fā)明用等離子體引發(fā)聚合不含有引發(fā)劑，產(chǎn)物非常純凈，具有廣闊的發(fā)展前景和現(xiàn)實意義。
文檔編號C08F220/00GK101531739SQ20091006768
公開日2009年9月16日 申請日期2009年1月14日 優(yōu)先權(quán)日2009年1月14日
發(fā)明者葉展杰, 李景慶, 京 盛, 馬桂秋 申請人:天津大學(xué)