聚乙烯胺丙烯酸钠的合成与应用研究

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为了开发新型的高分子造纸增强剂,本文研究了N-乙烯基甲酰胺(NVF)与丙烯酸(AA)的共聚物聚乙烯胺丙烯酸钠(PVAm-co-NaAA)的合成及其对纸张的增强效果。  首先,以偶氮二异丁腈(简称AIBN)为引发剂,溶液法合成了NVF与AA的共聚物聚N-乙烯基甲酰胺丙烯酸(PNVFAA)。采用傅里叶变换红外光谱(FTIR)、核磁共振氢谱(1H NMR)和碳谱(13C NMR)等方法对共聚产物进行了表征,同时保持恒定的反应时间为5h,采用称重法详细讨论了聚合条件,如:单体配比、引发剂浓度、单体浓度、反应温度对单体转化率的影响规律,并通过正交实验,得出最佳的聚合条件为:引发剂浓度(相对于总单体量的摩尔百分数)1.0%,温度75℃,单体配比(NVF和AA的摩尔比)3∶1,单体总浓度(质量分数)12%。此外,实验也考察了引发剂用量对产物PNVFAA电荷密度和分子量的影响。随着引发剂用量的增大,电荷密度也随之增大,但增加的幅度很小,几乎没有影响。分子量也随着引发剂用量的变化而变化,但无法通过改变引发剂用量来控制分子量的变化趋势。  其次,详细的讨论了PNVFAA的水解反应规律,进行了单因素实验:保持水解时间为8h,分别详细考察了氢氧化钠用量、反应温度、聚合物浓度对PNVFAA水解度的影响,最后确定最佳的水解条件为:氢氧化钠用量为0.045 mol,温度为80℃,聚合物浓度(质量分数)为2.0%时,PNVFAA100%水解。采用FTIR和1HNMR等方法对水解产物进行了表征,并对获得的产物P(VAm-co-NaAA)进行分子量测定。  最后,探讨了P(VAm-co-NaAA)对纸张的增强效果,实验结果表明,随着P(VAm-co-NaAA)用量的增加,纸张的抗张强度和耐折度均有所提高,且在相同条件下,P(VAm-co-NaAA)对纸张的增强效果优于聚乙烯胺(PVAm)。此外,随着P(VAm-co-NaAA)分子量的增大,纸张的抗张强度和耐折度也随之提高,向手抄片中加入分子量为143万左右的P(VAm-co-NaAA),其纸张的抗张强度和耐折度分别是分子量为15万左右的P(VAm-co-NaAA)纸张抗张和耐折度的1.3倍和1.5倍左右。
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