电化学方法在聚丙烯酰胺合成中的应用研究

• 作 者: 刘昌盛
• 出 处: 合肥工业大学
• 发表日期: 2010年期
• 关键词: 电化学聚合 丙烯酰胺 铈离子-草酸引发剂 过硫酸钾引发剂 循环伏安法 紫外-可见薄层光谱电化学

聚丙烯酰胺(PAM)广泛应用于采油、水处理、造纸、矿山冶金等领域。国内外对聚丙烯酰胺的合成技术已相当成熟,并基于不同的氧化还原引发体系发展出多种聚合方法,所制备的PAM分子量最高可达千万数量级。电化学聚合一般用于制备聚合物薄膜材料,涉及电分析领域的电极表面修饰和材料领域的导电高分子膜的制备等,而国内外针对氧化还原引发聚合物合成反应的电化学研究很少。鉴于电化学氧化还原能减小引发剂组分的种类及用量,减少原料的消耗和废液排放,特别是可望通过电势的控制来调节引发及聚合过程,因而有必要了解电解在氧化还原引发聚合物合成中的潜在应用。本文考察了电解对铈(IV)-草酸和过硫酸钾这两种引发体系下PAM聚合产率和产物分子量的影响,并与相同条件下的化学聚合进行对比。实验中考察的影响因素包括电解电势、电解时间、电极面积、电解池结构、引发剂浓度、单体浓度、反应温度、搅拌等。对于铈(IV)-草酸引发体系,实验优化了电解聚合工艺,合成了300万分子量的PAM,利用红外光谱对所得聚合产物进行了表征。结果表明,与传统的非电解聚合相比,采用电化学聚合不仅能缩短反应时间,而且能提高聚合产物的分子量,通过采用大面积丝状Pt电极(改善溶液对流)、选用较低的聚合电势和控制较短的聚合时间,使电解在提高产率和产物分子量两方面都起到明显的促进作用,拓展了电化方法在溶液相聚合反应中的潜在应用。对于过硫酸钾引发体系,外加电势聚合对聚合产物分子量有一定的增大效应,但效果不是很明显,产物分子量与电势的关系也不具有简单的规律性,但实验结果为提高聚丙烯酰胺分子量指出了一个可能的途径,通过电解条件的优化可望得到更明显的效果。