丙烯酸盐(聚偏二氯乙烯(MeAA)),是由丙烯酸和金属结合组成的有机电解质,是不饱和羧酸盐的一种典型同系物。其化学结构式通常可表示为(CH2=CH-COO-1)nMe+n,它含有碳-碳双键(C=C)官能团和(-COO-1)nMe+n离子基团两个反应活性中心。丙烯酸盐单体一般是溶于水的,其外观为白色粉末,不同种类的丙烯酸盐pH值、密度、黏度都不相同。
丙烯酸盐单体是由丙烯酸与金属氧化物或氢氧化物通过中和反应而制得;还可通过金属氢氧化物(氧化物)和丙烯酸(AA)的中和反应,在氯化聚乙烯(CPE)中原位合成丙烯酸盐(MeAA)。丙烯酸盐广泛用作絮凝剂,在加入交联剂后可生成不溶于水的固结聚合物。丙烯酸盐(主要是钠盐)均聚或共聚物因组成和聚合度不同而具有吸水、保水、凝聚、分散、增稠、粘结等多种性质,广泛用于卫生材料、农村保水、水处理、石油开采、涂料、油墨、纺织、印染、造纸、制革、食品加工、橡胶工业等领域,如一次性卫生用品中常用的高吸水性树脂(SAP)一般将丙烯酸钠盐作为交联聚合单体。
一定浓度的丙烯酸盐单体、交联剂、引发剂、阻聚剂等组成的水溶液被称为丙烯酸盐浆液。以丙烯酸盐为单体的有机高分子化合物聚合物是丙烯酸盐聚合物。丙烯酸盐聚合物具有模量高、刚性大、耐热和绝缘性好等优点。研究发现纳米颗粒或聚丙烯酸盐复合材料具备自愈修复性能。丙烯酸盐聚合物(AC-400)浆液是专门设计为土壤灌浆防止地下水、为混凝土和下水道网络控制渗漏用的新单体体系的浆液,代替了毒性较重丙烯酰胺(AM-9)浆液。
理化性质
丙烯酸盐是不饱和羧酸盐的一种典型同系物,其化学结构式通常可表示为(CH2=CH-COO-1)nMe+n,它含有碳-碳双键(C=C)官能团和羧基(-COO-1)nMe+n离子基团两个反应活性中心。C=C双键官能团可进行均聚也可以与其他单体或聚合物发生共聚或接枝。而(-COO-1)nMe+n离子基团不但能够象其他羧酸盐那样,发生电离、水解等化学反应,而且在离子型聚合物中,它还可以作为离子交联键形成的活性中心。丙烯酸盐单体一般是溶于水的,根据组成的金属不同,聚合后可得到溶于和不溶于水的两种聚合物。丙烯酸钠、钾这类一价金属盐,生成水溶性的聚合物,它们是典型的聚电解质。丙烯酸盐外观为白色粉末。不同种类的丙烯酸盐PH值、密度、黏度都不相同。如丙烯酸钙PH值在6.0~6.5之间,密度为1.11g/cm3,黏度40mPa·s(单体浓度30%)。
制备方法
丙烯酸盐单体是由丙烯酸与金属氧化物或氢氧化物通过中和反应而制得。反应过程如下:
在这个反应中,影响因素主要有:反应温度、投料时间、反应时间、丙烯酸的中和度、反应终点的pH值。基于反应过程中的影响因素采用如下制备方法:
1.向水中加入丙烯酸和碱性物质进行中和反应,并保持反应体系中丙烯酸的中和比摩尔分数为75%~100%;
2.向反应体系加入碱性物质调节丙烯酸的中和比摩尔分数为100.1%~110%;
3.继续保持丙烯酸的中和比(100.1%~110%)至1~120min,使中和反应产物老化;
4.向反应体系中加入丙烯酸以调节丙烯酸的中和比摩尔分数为20%~100%。在整个反应过程中反应温度控制在20~40℃。
此外,还可通过氢氧化物(氧化物)和丙烯酸(AA)的中和反应,在氯化聚乙烯(CPE)中原位合成丙烯酸盐(MeAA)。
常见种类
丙烯酸钠
丙烯酸钠(NaAA)的合成是通过等摩尔中和反应进行,反应在溶液状态下完成。首先称取0.5mol的氢氧化钠(NaOH),用去离子水将其配制成20%的水溶液,然后0.5mol的丙烯酸(AA)在搅拌下滴加到此水溶液中。用冷水浴排除反应热降温至室温,静置20分钟,待反应生成的溶液完全清澈透明后,再将其转移至干净的搪瓷盘中,于80℃的烘箱中将溶液浓缩使水漫漫挥发,随着溶液中水分的不断挥发,生成物就会变成白色的疏松粉末。
丙烯酸锂
丙烯酸锂(LiAA)的合成是通过等摩尔中和反应进行,反应在溶液状态下完成。首先称取0.5mol的氢氧化锂(LiOH),用去离子水将其配制成20%的水溶液,然后把0.5mol的丙烯酸(AA)在搅拌下滴加到此水溶液中。用冷水浴排除反应热降温至室温,静置20分钟,待反应生成的溶液完全清澈透明后,再将其转移至干净的搪瓷盘中,于80℃的烘箱中将溶液浓缩使水漫漫挥发,随着溶液中水分的不断挥发,生成物就会变成白色的疏松粉末。
丙烯酸钙
丙烯酸钙外观为白色粉末,PH值在6.0~6.5之间,密度为1.11g/cm3,黏度40mPa·s(单体浓度30%)。
丙烯酸锌
丙烯酸钙外观为白色粉末PH值在4.5~5.0之间,密度为1.20g/cm3,黏度37mPa·s(单体浓度30%)。
丙烯酸镁
丙烯酸镁外观为白色粉末PH值在5.5~6.0之间,密度为1.19g/cm3,黏度62mPa·s(单体浓度30%)。
丙烯酸钡
丙烯酸钡外观为白色粉末PH值在5.0~5.5之间,密度为1.27g/cm3,黏度26mPa·s(单体浓度30%)。
衍生物质
丙烯酸盐浆液
丙烯酸盐浆液是由一定浓度的丙烯酸盐单体、交联剂、引发剂、阻聚剂等组成的水溶液。根据不同目的可使用各种共聚单体。常用的共聚单体有丙烯酰胺、羟甲基丙烯酰胺、丙烯腈等。丙烯酸盐单体浓度在10%~30%之间变化。该类浆液和凝胶体主要性能如下:
(1)聚合反应开始前,粘度基本保持不变。聚合反应一旦开始,粘度剧增,很快凝胶。
(2)丙烯酸盐浆液能浸润土粒,对泥质岩层的微细孔隙有较好的可灌性。
(3)浆液胶凝时间可控制在数秒到数小时内。
(4)凝胶体的渗透系数为10-10~10-7cm/s,固砂体的渗透系数为10-8~10-5cm/s。
(5)固砂体抗压强度在0.3~1 MPa之间。
丙烯酸盐聚合物
丙烯酸盐聚合物是一种以丙烯酸盐为单体的高分子聚合物,它的主链与聚丙烯酸一样,但其侧链则是羧酸阳离子盐。大多数的丙烯酸盐聚合物都具有模量高、刚性大、耐热和绝缘性好等优点,因此被广泛应用于电子、机械、建筑工程等领域。纳米颗粒/聚丙烯酸盐复合材料在经历机械损伤或化学损伤后具有良好的自愈修复性能,机械性能和化学性能均可恢复到损伤前的水平。丙烯酸盐聚合物(AC-400)浆液是专门设计为土壤灌浆防止地下水、为混凝土和下水道网络控制渗漏用的新单体体系的浆液。1980年这种浆液用来代替因毒性较重而于1978年停止出售的丙烯酰胺(AM-9)浆液。
应用领域
丙烯酸盐广泛用作絮凝剂,在加入交联剂后可生成不溶于水的固结聚合物。丙烯酸的多价金属盐开始是溶于水的,一旦聚合后,就成为不溶于水的固结聚合物(无需加入交联剂)。丙烯酸盐(主要是钠盐)均聚或共聚物因组成和聚合度不同而具有吸水、保水、凝聚、分散、增稠、粘结等多种性质,广泛用于卫生材料、农村保水、水处理、石油开采、涂料、油墨、纺织、印染、造纸、制革、食品加工等领域。如一次性卫生用品中常用的高吸水性树脂(SAP)一般将丙烯酸钠盐作为交联聚合单体。
一文看懂丙烯酸下游新材料.微信公众平台.2025-08-19