低分子量聚丙烯酸（鈉）深入解析

 聚丙烯酸（鈉）概述

      聚丙烯酸(鈉) PAA（S）是一類高分子電(diàn)解質，又具有良好的螯合性能，它是由過硫酸鹽爲引發劑，在水溶液中将丙烯酸單(dān)體聚合而成。作爲阻垢劑使用時反子量在10000以下較好。聚丙烯酸用途廣泛
，可用於(yú)食品
、飼料、紡織、造紙、水處(chù)理、塗料、石油化工、冶金等。聚丙烯酸（鈉）PAA(S)的用途與其分子量有很大關(guān)系，一般來(lái)說 ，低分子量 (一般在一萬以下，以500～5000爲優 )産(chǎn)品主要用作顔料分散劑、水處(chù)理阻垢分散劑等；中等分子量 (104～106)主要用作增稠劑(jì)、粘度穩(wěn)定劑(jì)、保水劑(jì)等；高分子量(106以上)主要用作絮凝劑、增稠劑等。在使用聚丙烯酸（鈉），用戶應适當(dāng)添加緩蝕劑，防止對(duì)銅的腐蝕。

低分子量PAA(S)具有優良的水溶性和分散性，有著(zhe)非常廣(guǎng)泛的用途，尤其是在工業循環冷卻水和漿料分散方面][][][。能夠結合水中的鈣
、鎂等多價離子形成可溶的鏈狀陰離子，在工業循環水處(chù)理方面應用較廣，可用作水質阻垢分散劑、陶瓷分散劑、造紙分散劑、水泥減水劑、洗滌(dí)助劑、肥料助劑、化纖上漿劑、金屬材料淬火劑等，效果顯著。

聚丙烯酸（鈉(nà)）阻垢分散作用機(jī)理

在工業循環冷卻水系統，随著(zhe)循環水的蒸發和水中微溶物的氧化結垢，時常困擾系統正常運行。水垢成分複雜常規水垢包括碳酸鈣垢、磷酸鈣垢、硫酸鈣垢、硫酸鋇(bèi)垢、鎂垢、鋅垢、矽垢等。垢層一方面是在不斷地進行溶解
，另一方面是在逐漸析出增厚而成爲硬垢，是一個動态平衡的過程。

阻垢劑主要是通過螯合增溶、晶格畸變(biàn)或扭曲、靜電排斥或分散等作用機理而達(dá)到阻垢分散的目的，低分子量聚丙烯酸(鈉)也是與(yǔ)如此。低分子量聚丙烯酸(鈉)具有優良的水溶性和分散性
，可在堿性和一定的濃縮倍數條件下運行而不結垢，因此作爲水處理劑使用時因其結構中具有的多個羧酸基團和溶劑化鏈發揮優良的吸附和分散作用，吸附於(yú)微溶的無機鹽的微晶粒上，或者将數個微晶粒連成彼此有相當距離的疏松微粒團，阻礙(ài)微粒相互接觸而長大
，從而将碳酸鈣、硫酸鈣等鹽類的微晶或泥沙分散於(yú)水中不沉澱，達到阻垢的目的。

聚丙烯酸（鈉）的分散機理

低分子量PAA(S)分散機理主要是：

(1)吸附於(yú)固體顆(kē)粒的表面，使凝聚的固體顆(kē)粒表面易於(yú)濕潤；

(2)在固體顆粒的表面形成吸附層(céng)，使固體顆粒表面的電荷增加，提高形成立體阻礙(ài)的顆粒間的排斥力；

(3)使固體粒子表面形成雙電(diàn)層(céng)結構，使雙電(diàn)層(céng)厚度增加
，固體顆粒之間因靜電(diàn)斥力而遠離；

(4)使體系均勻，懸浮性能增加，不沉澱(diàn)，使整個(gè)體系物化性質均一。

其它新型聚合方法的研究

近年來，随著(zhe)人們對(duì)低分子量聚丙烯酸(鈉)的研究
，一些新型有效的聚合方法不斷湧現。例如靜态水溶液聚合法即是近年來出現的聚丙烯酸鈉合成新方法，這種方法不使用異丙醇，單體濃度高、聚合周期短，有利於降低制造成本。缺點是聚合過程中伴随著(zhe)凝膠化現象，放熱劇烈，有大量自由基向大分子鏈轉移並(bìng)引起大分子間相互交聯，導緻産物中有水不溶物，産品質量較差，尚未工業化生産。高鳳芹等[17,]在自制平闆式反應器中，以十二硫醇爲分子量調節劑，用靜态水溶液聚合法合成低分子量聚丙烯酸鈉，實現瞭(le)放熱與散熱的平衡，既有效控制瞭(le)産(chǎn)物的分子量，又避免瞭(le)爆聚的發生。當單體濃度爲30%，分子量調節劑用量爲4%(占單體重)，引發劑用量爲4%(占單體重)，聚合溫度爲60℃。反應時間爲3h，可合成出分子量爲5000左右的低分子量聚丙烯酸鈉，産(chǎn)物水溶性好，分予量分布窄，且單(dān)體轉化率在99%以上。比較靜态水溶液聚合法與動态水溶液聚合法，靜态合成法不用連續攪拌、滴定單(dān)體及引發劑溶液，無需高溫和蒸餾回收大量的鏈轉移劑，具有操作簡單(dān)，聚合周期短，能耗低等優點。但這種方法要實現規模化生産(chǎn)還存在一定的難度。

國(guó)外的報(bào)道主要集中在活性自由基聚合領域的研究，較成熟的有TEMPO存在下的可控自由基聚合、原子轉(zhuǎn)移自由基聚合（ATRP）以及以雙硫脂類化合物爲鏈轉移劑(jì)的活性自由基聚合
，但在這些方法當(dāng)中，作爲鏈轉移劑(jì)的物質(如雙硫脂)通常需要另外合成，增加瞭(le)研究的成本和繁瑣程度。例如近幾年國内也有研究報道採(cǎi)用原子轉移自由基聚合(ATRP)或可逆加成-斷裂鏈轉移自由基聚合(RAFT)的方法合成低分子量PAA，但也存在步驟繁瑣(suǒ)、原料不易制得、成本高等問題(tí)。

低分子量聚丙烯酸(鈉)應用研究

前已述及，低分子量聚丙烯酸及其用堿中和的鹽類，具有各種實際用途。例如，工業循環冷卻水處(chù)理、採(cǎi)掘工業、建築工程、精細化工制品以及紡織業、皮革業、紙漿及造紙工業、塗料和粘接劑、塑料等。

我們(men)所瞭(le)解到的低分子量聚丙烯酸(鈉)，其最爲主要的用途莫過於(yú)作爲工業循環冷卻水處理劑使用瞭(le)，它能夠有效防止水中殘存的鈣、鎂離子在管道或設備中沉積結垢，是一種優異的阻垢分散劑。另外，在水淨化設備、海水淡化方面也離不瞭(le)聚丙烯酸(鈉)。

聚丙烯酸(鈉)存在活性羧基，在水中離解形成陰離子基團，可作顔料與無機(jī)鹽的分散劑。例如在地質勘查方面，用作鑽機(jī)機(jī)頭潤滑、自動(dòng)清洗掉粘附的泥漿，使用少量聚丙烯酸就足以減少鑽頭摩擦力，加快鑽井速度，提高工作效率；用作礦物分散懸浮，如高嶺土、滑石、煤塊的浮選和運輸；在陶瓷工業上，聚丙烯酸鈉可以降低料漿的粘度，防止顆粒團聚，是一種較好的陶瓷料漿減水劑， 同時對坯體的幹燥強度還具有一定的增強效果；在塗料工業上，聚丙烯酸對顔料有潤濕作用，可縮短研磨時間，節約動(dòng)力消耗；作爲染整助劑使用時，低分子量聚丙烯酸在精煉、漂白、染色等工序使用中效果均好，而且還避免瞭(le)對環境的污染[]；在建築業常用的水泥、石膏中加入聚丙烯酸，可幫(bāng)助它們在水中分散更好，從(cóng)而達到減少水耗量，提高混凝土制品的物理強度，加速凝固的作用；作爲日用化學品的洗滌助劑使用，能夠起到分散和防止污垢抗再沉積的作用；在農業上，還可以作爲氯化铵等肥料的防結塊劑使用。

在造紙工業，随著(zhe)高濃度塗布機的引進和銅版紙生産(chǎn)的發展，對分散劑的需求越來越大。低分子量PAA(S)作爲造紙工業的有機分散劑，能提高顔料的細度、分散體系的穩定性，提高紙張的柔軟性、強度、光澤、白度、保水性等，且具有可溶於(yú)水、不易水解、不易燃、無毒、無腐蝕性特點(diǎn)，因此低分子量 PAA(S)在造紙工業越來(lái)越受到重視(shì)。

低分子量聚丙烯酸(鈉)研究中存在的幾個(gè)問題與發(fā)展方向

對於低分子量聚丙烯酸(鈉)的研究，國外研究較早(上個世紀七十年代)，國内研究較晚，爲上世紀八十年代以後，直到九十年代才逐漸批量生産(chǎn)及工業化。多年來，國内外化學工作者在聚丙烯酸鈉的合成工藝研究方面做瞭(le)大量的工作，主要研究不同氧化還原引發劑對分子量的影響，以及合成低分子量聚丙烯酸(鈉)的最優化條件。這些研究雖然已經取得瞭(le)不錯的成就，但也存在一些問題
：聚合方法上沒有大的突破，傳統的聚合方法工藝設備簡單，分子量易於(yú)控制，但也存在鏈轉移劑用量大、溫度不易控制、無機鹽析出、分子量降低程度有限(尤其是特低分子量1000以下)等問題(tí)，包括近些年來(lái)的一些新方法如ATRP、RAFT、靜态合成法等，也都存在不易實現工業化生産(chǎn)的問題；應用領域有限，例如國内對於(yú)特低分子量聚丙烯酸(鈉)的應用還未見報(bào)道，在一些常規應用領域或者非常規應用領域中還有很多的未知應用尚未挖掘出來，所以在該産品的應用方面，應主要研究不同分子量産品的多種用途，擴大其應用領域，滿足市場需要，並(bìng)更加深入地研究産品的化學、物理性質，優化生産過程，降低生産成本，提高産品質量。 （以上内容僅(jǐn)代表）

 

參考來源：百度

關鍵詞： 聚丙烯酸  聚丙烯酸鈉  PAAS   PAA    水處理劑  螯合分散劑  緩(huǎn)蝕阻垢劑(jì)    阻垢分散劑  聚合物