[发明专利]用后过渡金属－亚硫酸氢钠体系引发丙烯酰胺聚合的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种新的丙烯酰胺的聚合方法，特别是涉及用后过渡金属-亚硫酸氢钠体系引发丙烯酰胺聚合的方法。

背景技术

丙烯酰胺的聚合方法由最初的水溶液聚合发展为现在的乳液聚合、辐射聚合、瞬间聚合气化脱溶剂法等(王杰民，化学工程师，1991，20(2)，27-29)。但是目前关于聚丙烯酰胺合成方法的研究主要还是以水溶液聚合和微乳液聚合为主，马自俊等人对目前比较重要的氧化还原引发体系进行了总结归纳，将其分为过硫酸盐体系、有机过氧化物体系、多电子转移的氧化还原体系和非过氧化物体系四大类(马自俊，金日辉，精细石油化工，1997(1)，41-43，59)。

张志成等人用过硫酸钾成功地引发了丙烯酰胺微乳液聚合(张志成等，高分子学报，1995(1)，23-27)。A.Sezai sarac用高锰酸盐-三钛VI引发了丙烯酰胺聚合(A.Sezai sarac et al.Journal of polymerscience，Vol 81，1526-1534(2001))。T.S.vivekanandam在超声波和过一硫酸盐存在下成功地聚合了丙烯酰胺(T.S.vivekanandam et al.Jounal of polymer science：Part A：Polymer Chemistry，Vol36，2715-2719(1998))。

但是用后过渡金属作丙烯酰胺聚合反应引发剂的研究报道很少，仅有的研究为：刘盈海等研究了用二羟基二过碘酸合镍(IV)氧化还原引发丙烯酰胺聚合反应动力学(刘盈海、商亚娟、李卫平等，高分子学报，2000(4)，235-238)，王晓松等对铜体系催化原子转移自由基聚合机理进行了研究(王晓松，罗宁，应圣康，高分子通报，1999(1)：9-16)。中国科学院广州化学研究所的杨义光研究小组对Cu²⁺-Na₂SO₃引发甲基丙烯酸甲酯的聚合反应(杨义光、吴锦远、杨超雄，高分子学报，1991(5)：547-553)，并对Cu²⁺对该聚合反应的影响机理进行了研究(杨义光、吴锦远、杨超雄，高分子学报，1993(4)：509-512)。

上述引发体系在引发聚合反应的过程中都存在以下缺点，极大地限制了聚丙烯酰胺的生产和应用：

(1)合成过程中需要惰性气体保护；

(2)聚合反应过程中需要搅拌，否则易发生爆聚；

(3)一般的聚合反应都需在高温下进行。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用后过渡金属-亚硫酸氢钠体系引发丙烯酰胺聚合的方法。该方法克服了传统氧化还原引发体系的弊端，简化了聚丙烯酰胺的制备方法。

用后过渡金属二价盐和亚硫酸氢钠复配使用，从而发明一种用后过渡金属-亚硫酸氢钠体系引发丙烯酰胺聚合的方法，该方法包括以下几个步骤：(1)配制一定浓度的丙烯酰胺水溶液；(2)加入预先配制好的NaHSO₃溶液和MR_n溶液，并缓慢搅拌，使溶液混   合均匀，在混合溶液中，丙烯酰胺浓度为8-16％(质量百分比)，   NaHSO₃浓度为0.010-0.075％(质量百分比)，MR_n浓度为   1.0×10^-4-1.5×10^-3mol/L   其中M为Cu²⁺、Fe²⁺、Mn²⁺、Zn²⁺、Ni²⁺或Co²⁺，R为SO₄^2-、Cl^-或CH₃COO^-，n为1或2；(3)在20℃-50℃温度下，于空气氛中静置反应至少2小时；(4)用无水乙醇或丙酮沉淀产物。

最终产物在50℃-60℃下真空恒重，用粘度法测得分子量，并用公式(产物聚丙烯酰胺质量/加入反应体系的丙烯酰胺质量)×100％计算产率。

当丙烯酰胺在混合溶液中的浓度为10-12％，MR_n为FeSO₄，反应温度为30℃左右时，所得产物的产率可达99％。

原料后过渡金属二价盐和亚硫酸氢钠可以很方便地从市场购买，由本发明提供的方法得到的聚丙烯酰胺产品，分子量在几十万到几百万不等，完全可以满足工业生产对于聚丙烯酰胺各项指标的要求，具有广阔的应用前景。