凈水處理劑-聚丙烯酸鈉（二）

2.3水溶液聚合法

中、高分子量聚丙烯酸鈉的合成目前使用較多的是水溶液聚合法。對丙烯酸單體的質量要求較高，所需引發劑用量少，一般為單體質量的0.01%~1.4%;反應溫度較低，在20~60°C為宜，而且要選定適宜的pH值和單體濃度。

丙烯酸經蒸餾脫除阻聚劑后，用氫氧化鈉溶液中和，pH值為5~11.0后加入引發劑、防交聯劑脂肪酸鹽及緩聚劑苯胺類化合物，抽真空后，通氮氣使之于一定溫度下聚合，所得膠體經真空干燥后粉碎得廣品。

將丙烯酸用氫氧化鈉溶液中和，經陽離子交換樹脂精制后配成定量濃度的溶液，調pH值為10,在通氮條件下加入0.1%單體質量的過硫酸銨和0.05%亞硫酸氫鈉，攪拌均勻后倒入不銹鋼槽內。在30°C條件下靜置，引發聚合，下部用20°C水冷卻鋼槽去除聚合熱，使體系溫度不超過60°C,保溫反應1h得到相對分子質量1000萬以上的丙烯酸鈉膠料。

方法1：在合成樹脂類中常見的有聚丙烯酸的部分中和鹽、聚丙烯腈類、聚環氧乙烷系及其交聯體系，其中最佳的是聚丙烯酸鈉。世界上有90%采用水溶液法。在醫療衛生保健領域中，水溶液產品由于呈不規則粉末狀，易分布均勻，吸收速率快，故使用效果較好。此乳液聚合技術是將水溶性單體溶于水相，借助乳化劑的作用使之分散在非極性液體中形成"油包水"型乳液進行聚合，具有聚合速度快的特點，并在緩和條件下使水溶性單體有效聚合成粉末狀產物，簡化了工序。其反應條件為：引發劑為過硫酸鈉或過硫酸銨等；溶液為異丙醇、環己烷等；分散劑為失水山梨醇脂肪酸酯，交聯劑為甲撐N,N",N"-雙丙烯酰胺或聚乙二醇二縮水甘油酯等，中和溫度為室溫，聚合溫度為90~95°C;聚合時間3h。

具體操作過程為：在正己烷中加入縮水山梨糖醇單硬脂酸酯溶解后，加入由氫氧化鈉中和的45%的丙烯酸水溶液進行分散，氮氣置換后加入過硫酸鉀，升溫到65°C進行聚合，聚合完畢后，把沉淀的膨潤聚合物粒子分離，干燥得SPA。

方法2：將85份玉米淀粉與800份水加入反應器內，用氮氣保護，加熱到80°C,攬拌反應1h使淀粉凝膠化后，冷卻至30%,加入丙烯酸120份、三縮三乙二醇二甲基丙烯酸及聚合催化劑30%雙氧水20.2份、L-抗壞血酸0.1份后，在40°C下攪拌聚合3h,反應液為白色彈性體。加30%NaOH水溶液120份，在30°C下放置一夜。經中和后，在60°C下減壓干燥，粉碎得白色粉末狀物質。吸鹽水率為57g/g,血液吸收率為41g/g。

在某些應用場合，要求凝膠強度較高的高吸水性樹脂。但是，普通聚丙烯酸鈉高吸水性樹脂的凝膠強度難以滿足這些應用要求。

交聯密度越大，高吸水性樹脂的凝膠強度越高。可以采用提高交聯度的方法來提高吸水劑吸水后的凝膠強度。具有核殼結構的聚丙烯酸鈉高吸水性樹脂，通過后處理進行表面交聯，使樹脂顆粒內部的交聯度低，而表面交聯度高。這樣，樹脂顆粒內部的低交聯度賦予其較高的吸水能力，而樹脂顆粒表面較高的交聯度可賦予其較高的凝膠強度。

聚丙烯酸鈉高吸水性樹脂的骨架為穩定的C-C鍵，在自然界中很難自行降解。為了提高聚丙烯酸鈉高吸水性樹脂的降解性能，可在聚丙烯酸鈉高吸水性樹脂中引入容易降解的組分。海藻酸鈉是一種高黏性的天然多羥基高分子化合物，具有良好的生物降解性。在聚丙烯酸鈉高吸水性樹脂中引入海藻酸鈉，可改善其生物降解性。

3實際用途

3.1高吸水樹脂

淀粉——聚丙烯酸鈉的接枝體系是以親水剛性為骨架，以柔性聚丙烯酸支鏈為網絡構成的網狀大分子材料具有超凡的吸水能力，可高達1000倍。

高吸水樹脂的最主要性能是其吸水能力。高吸水樹脂常見的品種有淀粉——丙烯腈接枝的共聚物的水解產物、丙烯酸共聚物及淀粉-丙烯酸接枝共聚物、交聯的聚丙烯酸鹽等。其中最重要的是聚丙烯酸鈉，在加入水后瞬間發生吸水、膨脹，使整個水溶液具有凝膠化性質。聚丙烯酸鈉和淀粉屬于丙唏酸系，能吸收自身重量1000倍的水分。

新穎高吸水聚合物，通過水合作用迅速地吸收成百上千倍自身重量的水分，吸收的水分不能用簡單物理方法擠出，具有獨特的優良性能與很高的保水性能，在加壓下也不會釋放水分，吸水速度快，可在幾秒至幾分鐘內吸水達幾百倍，而高吸水樹脂的增黏性強、重量輕，將樹脂制成多孔、鱗片、薄膜或纖維狀，可提高吸水速度。溶脹后具有一定強度與凝膠化性質，并在空氣中緩慢地釋放出所吸水分，具有吸水量大，凝膠強度大，吸水不結團，保水性好等優點。

吸水性樹脂由于其許多特殊功能，越來越受到人們的重視，品種也越來越多，由于原料資源豐富，發展高吸水材料前途廣闊。

3.2阻垢劑

聚丙烯酸鈉以其對碳酸鈣、磷酸鈣優異的阻垢分散性能而引入水處理配方，進而促進了堿性水處理配方及全有機處理配方的發展。目前，用于阻垢分散劑的聚丙烯酸鈉具有抑制碳酸鈣、磷酸鈣的功能，且對鋅離子有穩定作用。新型三元或四元共聚物特點是阻垢性能進一步提高。

3.3陰離子型絮凝劑

高分子量的聚丙烯酸鈉是陰離子型絮凝劑，可廣泛用于各種工業廢水，液處理。特別是氯堿工業的鹽水處理上。

隨著社會的發展，傳統的陰離子、陽離子、非離子、兩性等低分子表面活性劑已不能適應日新月異的工業、農業、國防和人民生活的需求。由于聚丙烯酸鈉應用領域的不斷拓寬，研究和開發多功能、復合效應的聚丙烯酸鈉已是迫切任務。高分子聚丙烯酸鈉以其獨特的結構和特性，靈活多樣的合成方法以及優良的生物降解性和低毒性，越來越受到人們的重視。