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夏日光影

银虫 (初入文坛)

[求助] 合成老出问题,求助大家聚丙烯酰胺聚合问题 已有2人参与

本人新虫,专业矿业工程,之前没做过这类合成实验,自己参考文献做了几周,没能成功,向大家请教。
背景:以阳离子表面活性剂十六烷基二甲基烯丙基氯化铵(C16DMAAC)作为疏水单体,丙烯酸钠(NaAA) 为功能性单体,丙烯酰胺(AM)为主单体,采用水溶液聚合的方法,合成AM/NaAA/C16DMAAC三元疏水改性共聚物。
方法:将 AA 溶于一定量的去离子水中,用NaOH 溶液调节pH 值至8左右,保证完全中和,然后将AM和C16DMAAC 单体溶于该溶液中。待单体完全溶解后 , 将其转入250 mL的三颈瓶中,补加去离子水使单体总含量为10%。通氮气(普氮)搅拌(磁力搅拌)约60min,按单体的一定比例滴加引发剂(NH4)2S2O8和NaHSO3,(先加入氧化剂,后加入还原剂,用一次性滴管滴加,现配先用) 继续通氮气30 min后,拔出氮气管,将体系密封,置于油浴锅中恒温,得到粗产物。将粗产物用乙醇沉淀并反复洗涤,真空干燥备用。
条件:引发剂加量0.5%,其中n(亚硫酸氢钠)∶n(过硫酸铵)=1∶2 ;单体加量10%, 其中n(AM)∶n(NaAA)∶n(C16DMAAC)=84.7∶15.0∶0.3;反应温度45-50℃(磁力搅拌控温不准,温度在42-52度波动);反应时间5h;疏水单体摩尔分数0.3%。
问题:
1.当加入过硫酸铵,原本透明的溶液会变得浑浊,直到升高温度反应一段时间后才重新变澄清透明,不知这种现象是否正常
2.当加完引发剂开始升温到目的温度,有时不用2个小时转子就转不动,因为里面变成胶状物,倒不出来那种,不知是怎么回事,下面会附图。
3.接问题2,后来我怀疑是不是升温过快,就拉长了升温过程,就是在20度反应一段时间,再升到30度反应一段时间.....直到升到45度反应,结果还是生成胶状物。。有一次我看转子有转不动的趋势就赶紧停了反应,倒出来稠稠的液体,用乙醇也能洗出白色产物,不知这是不是目的产物。
4.有时候反应完5小时,没生成凝胶状物,但产物没有粘度,倒入乙醇中搅拌也无沉淀产生,不知所措。
5.有一回忘记中和,没加氢氧化钠,却用乙醇洗出了白色胶状物,当时还以为做成功了- -不知为何会有这种现象。
6.请问大家什么时候使反应停止,是不是反应一直进行下去就一定会出现问题2的那种现象
问题有点多,因为这方面我确实不太会,同学老师也不是这个方向的,请了解这方面的大神指点迷津,不胜感激!

合成老出问题,求助大家聚丙烯酰胺聚合问题
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合成老出问题,求助大家聚丙烯酰胺聚合问题-1
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cheney808

金虫 (正式写手)

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感谢参与,应助指数 +1
看了你的反应现象跟条件,这个反应转化率达到一定程度是会出现凝胶现象的。丙烯酸钠跟丙烯酰胺共聚物粘度就比较大,疏水单体氯化铵与丙烯酰胺会产生离子键交联,所以转化率达到一定程度出现凝胶现象也是正常的,不用太担心。一般类似的聚合物配成0.1%浓度粘度就很大了,更何况你是10%的。
出现所谓的“凝胶”现象,不用太担心,搅不动的话,里面还是会继续反应的。但是要控制反应温度不能太高,否则会发生自交联,这种交联的话是共价键交联,水不溶解的,对你的产品应该有影响的。

你描述的现象4,应该是没有反应,可能是体系中的氧气没有除干净。

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6楼2017-01-10 12:52:23
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cheney808

金虫 (正式写手)

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多看点相关文献,这个反应很好做的,不用太担心。

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7楼2017-01-10 12:54:07
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cheney808

金虫 (正式写手)

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★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★
夏日光影: 金币+20, ★★★很有帮助 2017-01-18 08:52:17
引用回帖:
8楼: Originally posted by 夏日光影 at 2017-01-10 14:14:58
我想得到比较粘的溶液,如果任他反应形成胶块就不是我想要的呀,我可不可以观察瓶内有点粘度的时候就使反应停止,然后进行后续操作呢,此时反应时间不到4小时的
...

中间停止的话转化率比较低,残留的未反应单体量较多,要看是否对你后续的实验有没有影响
10楼2017-01-11 16:40:22
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dokillerta

银虫 (小有名气)

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感谢参与,应助指数 +1
我感觉你这个实验方法里面丙烯酰胺的作用可能是交联剂,加(NH4)2S2O8应该是产生硫酸根自由基作为引发剂吧?我不太明白的是为什么要加入NaHSO3。感觉你可以先用单一的十六烷基二甲基烯丙基氯化铵合成凝胶试试,如果可以,再加入功能性单体进行改性。这样能找出问题所在。
2楼2017-01-09 15:32:57
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夏日光影

银虫 (初入文坛)

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2楼: Originally posted by dokillerta at 2017-01-09 09:32:57
我感觉你这个实验方法里面丙烯酰胺的作用可能是交联剂,加(NH4)2S2O8应该是产生硫酸根自由基作为引发剂吧?我不太明白的是为什么要加入NaHSO3。感觉你可以先用单一的十六烷基二甲基烯丙基氯化铵合成凝胶试试,如果可 ...

丙烯酰胺是不是主单体呀,毕竟毕竟丙烯酰胺占大部分,而十六烷基二甲基烯丙基氯化铵只占一小部分,我是看了一篇文献,他是用的这两种引发剂,构成氧化还原体系,方法我基本是根据文献来的,具体的机理作用说实话我不明白

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3楼2017-01-09 16:23:30
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夏日光影

银虫 (初入文坛)

引用回帖:
2楼: Originally posted by dokillerta at 2017-01-09 09:32:57
我感觉你这个实验方法里面丙烯酰胺的作用可能是交联剂,加(NH4)2S2O8应该是产生硫酸根自由基作为引发剂吧?我不太明白的是为什么要加入NaHSO3。感觉你可以先用单一的十六烷基二甲基烯丙基氯化铵合成凝胶试试,如果可 ...

还有文献上说反应4小时,但我的反应不到4小时里面就形成大胶块了,然后我看到他稍微有点粘度的时候就使反应终止,2个小时都不用,用乙醇也能洗出白色产物,这样可不可以呀

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4楼2017-01-09 16:29:43
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dokillerta

银虫 (小有名气)

引用回帖:
4楼: Originally posted by 夏日光影 at 2017-01-09 16:29:43
还有文献上说反应4小时,但我的反应不到4小时里面就形成大胶块了,然后我看到他稍微有点粘度的时候就使反应终止,2个小时都不用,用乙醇也能洗出白色产物,这样可不可以呀
...

我觉得反应时间长一点比短一点好,因为形成凝胶后有一个后交联的过程,至于你说的丙烯酰胺作为主题合成凝胶的也有,作为交联剂参与凝胶反应的也有,建议把文章发出来看一下才好判断。

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5楼2017-01-09 23:52:58
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夏日光影

银虫 (初入文坛)

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6楼: Originally posted by cheney808 at 2017-01-10 06:52:23
看了你的反应现象跟条件,这个反应转化率达到一定程度是会出现凝胶现象的。丙烯酸钠跟丙烯酰胺共聚物粘度就比较大,疏水单体氯化铵与丙烯酰胺会产生离子键交联,所以转化率达到一定程度出现凝胶现象也是正常的,不用 ...

我想得到比较粘的溶液,如果任他反应形成胶块就不是我想要的呀,我可不可以观察瓶内有点粘度的时候就使反应停止,然后进行后续操作呢,此时反应时间不到4小时的

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8楼2017-01-10 14:14:58
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夏日光影

银虫 (初入文坛)

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5楼: Originally posted by dokillerta at 2017-01-09 17:52:58
我觉得反应时间长一点比短一点好,因为形成凝胶后有一个后交联的过程,至于你说的丙烯酰胺作为主题合成凝胶的也有,作为交联剂参与凝胶反应的也有,建议把文章发出来看一下才好判断。...

好的,谢谢您的建议~

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9楼2017-01-10 14:15:31
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