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本文主要研究盐溶液中沉淀聚合法制备阳离子型聚电解质,筛选了能够实施阳离子单体2-甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(DMC)与非离子单体丙烯酰胺(AM)沉淀聚合的盐溶液,选取柠檬酸钾溶液作为沉淀聚合法制备丙烯酰胺类阳离子聚电解质的反应体系。以(NH4)2S2O8/Na2SO3为氧化还原引发体系,研究了DMC与AM在柠檬酸钾溶液中的沉淀共聚合反应。 利用溶解度参数原理,得知共聚物聚(2-甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵-丙烯酰胺)[P(DMC-AM)]在柠檬酸钾溶液中的溶解量远小于单体的溶解量,探讨了聚合物P(DMC-AM)在柠檬酸钾溶液中沉淀分离的机理。同时通过溶液电阻的胶体电学性质考察了体系中单体、盐等各组份对溶液电阻的贡献率,研究了沉淀聚合过程中体系的电阻变化,由此证明在柠檬酸钾溶液中能够进行沉淀聚合,并由不同反应时间的溶液电阻变化可判断单体的聚合规律。 采用单因素分析和正交设计试验综合分析得出:① 单体总转化率最高的反应条件为单体总浓度3.5%(wt),单体质量比例DMC:AM=3:1,引发剂浓度为0.08%(wt),盐浓度为56%(wt),反应时间为2h,聚合温度50℃,此时单体总转化率为87.3%;② 产品最高阳离子度的反应条件为柠檬酸钾浓度57%(wt),引发剂浓度0.1%~0.12%(wt),单体总浓度5%(wt),单体质量比例DMC:AM=6:1,温度50℃,反应时间2h,产品阳离子度为80.6%;③ 产品最低残留盐量的反应条件为:柠檬酸钾浓度53%(wt),引发剂用量0.06%(wt),单体质量比例DMC:AM=1:1,单体总浓度为1%(wt),温度45℃或50℃,聚合时间2h,产品残留盐量为1.87%。并且柠檬酸钟盐溶液作为沉淀聚合制备P(DMC-AM)的反应体系可以循环应用,分散效果良好。 本文测定了当反应条件柠檬酸钾浓度为55%(wt),单体总浓度为4%(wt),单体质量比例DMC:AM=3:1,引发剂浓度为0.08%(wt),聚合温度50℃,反应时间为2h时,共聚物的物性参数为单体总转化率80.1%,产品阳离子度57.3%,共聚物残留盐量2.64%,共聚物粒径分布18.7~20.1um,产品特性粘数210cm3/g。通过共聚物P(DMC-AM)沉淀现象图和粒径分布图表明聚合物产品在反应体系中沉淀分散效果良好。并由红外光谱分析证实聚合产物为P(DMC-AM)。