淀粉接枝AM、RADM共聚物的制备与性能表征

李应龙

摘 要：以淀粉为基材，采用长链烷基烯丙基二甲基氯化铵和丙烯酰胺为单体，通过溶液化学聚合接枝反应得到一种新型共聚物。

关键词：淀粉；丙烯酰胺；烷基烯丙基二甲基氯化铵；接枝共聚；季铵盐

前言

季铵盐是一种良好的杀菌剂，易溶于水。使用季铵盐作为反应单体与淀粉和丙烯酰胺合成的共聚产物具有处理油污能力强，对含色污水处理效果好，絮凝速度快，化学含氧量（COD）去处率高的优点。由于长链烷基烯丙基二甲基氯化铵（RADM）比丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵拥有更大的分子链长，在水溶液体系中进行淀粉、AM、RADM接枝共聚反应，所得产品应具有良好的稳定性。文章以淀粉为基材，与AM、RADM进行接枝共聚反应，制备季铵盐阳离子型淀粉接枝共聚物。

1 实验

1.1 原料

淀粉、烷基烯丙基二甲基氯化铵（60%水溶液）、丙烯酰胺，过硫酸铵、尿素。

1.2 共聚物的合成

将定量的淀粉加入装有搅拌器、温度计和滴液漏斗的250mL三口烧瓶中，用适量的去离子水在搅拌下溶解，通氮驱氧30min后加入一定量的引发剂，将配制好的丙烯酰胺、烷基烯丙基二甲基氯化铵通过滴液漏斗缓慢加入，在45℃下反应5小时，即得白色膏状产品。

1.3 分析测试

接枝效率是乙烯基单体接枝在羧甲基纤维素上的质量占乙烯基单体投料量的百分比。

2 结果与讨论

2.1 复合、高效引发剂的选用

在淀粉与AM、RADM进行接枝共聚反应过程中，首先需要筛选出一种在反应过程中具有高效能、稳定性好、可操作性强的引发剂。常用的引发剂主要有铈盐、过硫酸盐、过氧化物、高锰酸钾、硫酸、尿素。实验中对各种引发剂及引发剂复合物的引发效率进行了考察，确定了共聚反应中使用的引发剂，其实验结果如表1所示。

在本实验过程中，使用过硫酸铵-尿素复合引发时，单体转化率、产物的特性粘数都最高。

2.2 反应温度的影响

保持其它反应条件不变，调整共聚反应温度，考察温度条件对接枝率和特性粘数的影响，结果见图1。

从图1可以看出，在低温区域中，接枝率和特性粘数随反应温度升高而增大。当温度控制在45℃时，反应得到产物的接枝率和特性粘数达到最大值。当控制反应温度高于45℃后，接枝率和特性粘数都下降。导致这种变化趋势的原因是由于：当温度小于45℃时，升高温度能够有效促进引发剂的分解，产生较多的自由基引发共聚反应，同时升高温度可以使淀粉的膨胀性增加，引发剂容易进入淀粉内部与之反应，产生更多的淀粉自由基，因此，接枝率和特性粘数随温度升高而增大；当温度大于45℃时，虽然上述倾向依然存在，但链终止速率大大加快，使得接枝率和特性粘数下降。同时随着反应温度的增加，单体反应趋于完全，分子量不断增加，所以溶解时间随反应温度增加而增加。考虑两方面因素的影响作用，实验选定反应温度为45℃。

2.3 淀粉与单体配比的确定

改变原料单体的配比，可以得到不同性能的共聚物，其各项性能见表2。随着反应单体含量的增加，共聚反应的接枝效率和转化率以及特性粘数也增加，但含量过高，其性能反而会降低。这是由于反应单体的浓度增加时，产生的单体自由基也开始增加，利于与淀粉上的自由基发生接枝共聚反应。但单体自由基过多，就会致使链终止反应加速，产物性能随之降低。

3 结束语

以淀粉为基材，采用长链烷基烯丙基二甲基氯化铵（RADM）和丙烯酰胺（AM）为单体，通过溶液聚合进行接枝反应制备共聚物。在以过硫酸铵-尿素为引发体系，淀粉与单体的质量比为1：1.5，反应温度45℃，接枝效率高达98.36%。