低分子量聚丙烯酸（钠）深入解析

 聚丙烯酸（钠）概述

      聚丙烯酸(钠) PAA（S）是一类高分子电解质，又具有良好的螯合性能，它是由过硫酸盐为引发剂，在水溶液中将丙烯酸单体聚合而成。作为阻垢剂使用时反子量在10000以下较好。聚丙烯酸用途广泛，可用于食品、饲料、纺织、造纸、水处理、涂料、石油化工、冶金等。聚丙烯酸（钠）PAA(S)的用途与其分子量有很大关系，一般来说 ，低分子量 (一般在一万以下，以500～5000为优 )产品主要用作颜料分散剂、水处理阻垢分散剂等；中等分子量 (104～106)主要用作增稠剂、粘度稳定剂、保水剂等；高分子量(106以上)主要用作絮凝剂、增稠剂等。在使用聚丙烯酸（钠），用户应适当添加缓蚀剂，防止对铜的腐蚀。

低分子量PAA(S)具有优良的水溶性和分散性，有着非常广泛的用途，尤其是在工业循环冷却水和浆料分散方面][][][。能够结合水中的钙、镁等多价离子形成可溶的链状阴离子，在工业循环水处理方面应用较广，可用作水质阻垢分散剂、陶瓷分散剂、造纸分散剂、水泥减水剂、洗涤助剂、肥料助剂、化纤上浆剂、金属材料淬火剂等，效果显著。

聚丙烯酸（钠）阻垢分散作用机理

在工业循环冷却水系统，随着循环水的蒸发和水中微溶物的氧化结垢，时常困扰系统正常运行。水垢成分复杂常规水垢包括碳酸钙垢、磷酸钙垢、硫酸钙垢、硫酸钡垢、镁垢、锌垢、硅垢等。垢层一方面是在不断地进行溶解，另一方面是在逐渐析出增厚而成为硬垢，是一个动态平衡的过程。

阻垢剂主要是通过螯合增溶、晶格畸变或扭曲、静电排斥或分散等作用机理而达到阻垢分散的目的，低分子量聚丙烯酸(钠)也是与如此。低分子量聚丙烯酸(钠)具有优良的水溶性和分散性，可在碱性和一定的浓缩倍数条件下运行而不结垢，因此作为水处理剂使用时因其结构中具有的多个羧酸基团和溶剂化链发挥优良的吸附和分散作用，吸附于微溶的无机盐的微晶粒上，或者将数个微晶粒连成彼此有相当距离的疏松微粒团，阻碍微粒相互接触而长大，从而将碳酸钙、硫酸钙等盐类的微晶或泥沙分散于水中不沉淀，达到阻垢的目的。

聚丙烯酸（钠）的分散机理

低分子量PAA(S)分散机理主要是：

(1)吸附于固体颗粒的表面，使凝聚的固体颗粒表面易于湿润；

(2)在固体颗粒的表面形成吸附层，使固体颗粒表面的电荷增加，提高形成立体阻碍的颗粒间的排斥力；

(3)使固体粒子表面形成双电层结构，使双电层厚度增加，固体颗粒之间因静电斥力而远离；

(4)使体系均匀，悬浮性能增加，不沉淀，使整个体系物化性质均一。

其它新型聚合方法的研究

近年来，随着人们对低分子量聚丙烯酸(钠)的研究，一些新型有效的聚合方法不断涌现。例如静态水溶液聚合法即是近年来出现的聚丙烯酸钠合成新方法，这种方法不使用异丙醇，单体浓度高、聚合周期短，有利于降低制造成本。缺点是聚合过程中伴随着凝胶化现象，放热剧烈，有大量自由基向大分子链转移并引起大分子间相互交联，导致产物中有水不溶物，产品质量较差，尚未工业化生产。高凤芹等[17,]在自制平板式反应器中，以十二硫醇为分子量调节剂，用静态水溶液聚合法合成低分子量聚丙烯酸钠，实现了放热与散热的平衡，既有效控制了产物的分子量，又避免了爆聚的发生。当单体浓度为30%，分子量调节剂用量为4%(占单体重)，引发剂用量为4%(占单体重)，聚合温度为60℃。反应时间为3h，可合成出分子量为5000左右的低分子量聚丙烯酸钠，产物水溶性好，分予量分布窄，且单体转化率在99%以上。比较静态水溶液聚合法与动态水溶液聚合法，静态合成法不用连续搅拌、滴定单体及引发剂溶液，无需高温和蒸馏回收大量的链转移剂，具有操作简单，聚合周期短，能耗低等优点。但这种方法要实现规模化生产还存在一定的难度。

国外的报道主要集中在活性自由基聚合领域的研究，较成熟的有TEMPO存在下的可控自由基聚合、原子转移自由基聚合（ATRP）以及以双硫脂类化合物为链转移剂的活性自由基聚合，但在这些方法当中，作为链转移剂的物质(如双硫脂)通常需要另外合成，增加了研究的成本和繁琐程度。例如近几年国内也有研究报道采用原子转移自由基聚合(ATRP)或可逆加成-断裂链转移自由基聚合(RAFT)的方法合成低分子量PAA，但也存在步骤繁琐、原料不易制得、成本高等问题。

低分子量聚丙烯酸(钠)应用研究

前已述及，低分子量聚丙烯酸及其用碱中和的盐类，具有各种实际用途。例如，工业循环冷却水处理、采掘工业、建筑工程、精细化工制品以及纺织业、皮革业、纸浆及造纸工业、涂料和粘接剂、塑料等。

我们所了解到的低分子量聚丙烯酸(钠)，其最为主要的用途莫过于作为工业循环冷却水处理剂使用了，它能够有效防止水中残存的钙、镁离子在管道或设备中沉积结垢，是一种优异的阻垢分散剂。另外，在水净化设备、海水淡化方面也离不了聚丙烯酸(钠)。

聚丙烯酸(钠)存在活性羧基，在水中离解形成阴离子基团，可作颜料与无机盐的分散剂。例如在地质勘查方面，用作钻机机头润滑、自动清洗掉粘附的泥浆，使用少量聚丙烯酸就足以减少钻头摩擦力，加快钻井速度，提高工作效率；用作矿物分散悬浮，如高岭土、滑石、煤块的浮选和运输；在陶瓷工业上，聚丙烯酸钠可以降低料浆的粘度，防止颗粒团聚，是一种较好的陶瓷料浆减水剂， 同时对坯体的干燥强度还具有一定的增强效果；在涂料工业上，聚丙烯酸对颜料有润湿作用，可缩短研磨时间，节约动力消耗；作为染整助剂使用时，低分子量聚丙烯酸在精炼、漂白、染色等工序使用中效果均好，而且还避免了对环境的污染[]；在建筑业常用的水泥、石膏中加入聚丙烯酸，可帮助它们在水中分散更好，从而达到减少水耗量，提高混凝土制品的物理强度，加速凝固的作用；作为日用化学品的洗涤助剂使用，能够起到分散和防止污垢抗再沉积的作用；在农业上，还可以作为氯化铵等肥料的防结块剂使用。

在造纸工业，随着高浓度涂布机的引进和铜版纸生产的发展，对分散剂的需求越来越大。低分子量PAA(S)作为造纸工业的有机分散剂，能提高颜料的细度、分散体系的稳定性，提高纸张的柔软性、强度、光泽、白度、保水性等，且具有可溶于水、不易水解、不易燃、无毒、无腐蚀性特点，因此低分子量 PAA(S)在造纸工业越来越受到重视。

低分子量聚丙烯酸(钠)研究中存在的几个问题与发展方向

对于低分子量聚丙烯酸(钠)的研究，国外研究较早(上个世纪七十年代)，国内研究较晚，为上世纪八十年代以后，直到九十年代才逐渐批量生产及工业化。多年来，国内外化学工作者在聚丙烯酸钠的合成工艺研究方面做了大量的工作，主要研究不同氧化还原引发剂对分子量的影响，以及合成低分子量聚丙烯酸(钠)的最优化条件。这些研究虽然已经取得了不错的成就，但也存在一些问题：聚合方法上没有大的突破，传统的聚合方法工艺设备简单，分子量易于控制，但也存在链转移剂用量大、温度不易控制、无机盐析出、分子量降低程度有限(尤其是特低分子量1000以下)等问题，包括近些年来的一些新方法如ATRP、RAFT、静态合成法等，也都存在不易实现工业化生产的问题；应用领域有限，例如国内对于特低分子量聚丙烯酸(钠)的应用还未见报道，在一些常规应用领域或者非常规应用领域中还有很多的未知应用尚未挖掘出来，所以在该产品的应用方面，应主要研究不同分子量产品的多种用途，扩大其应用领域，满足市场需要，并更加深入地研究产品的化学、物理性质，优化生产过程，降低生产成本，提高产品质量。 （以上内容仅代表）

参考来源：百度

关键词： 聚丙烯酸  聚丙烯酸钠  PAAS   PAA    水处理剂  螯合分散剂  缓蚀阻垢剂    阻垢分散剂  聚合物