聚N-乙烯基己內(nèi)酰胺合成工藝研究課件

聚N-乙烯基己內(nèi)酰胺

合成工藝研究

目錄

1研究背景

2

實(shí)驗(yàn)部分

3

實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論

4

實(shí)驗(yàn)結(jié)論1.研究背景溫敏性聚合物應(yīng)用LCST特性醫(yī)學(xué)生物學(xué)日用化學(xué)品

具有低臨界溶解溫度[LCST]的溫度敏感性高聚物的研究成了熱點(diǎn)。其中研究較多也最具代表性的是聚異丙基丙烯酰胺，當(dāng)環(huán)境溫度低于LCST時，其在溶液中的溶解性會隨溫度升高緩慢降低，但一旦溫度升高到LCST附近很小的范圍內(nèi)，其溶解性會突然降低，出現(xiàn)熱沉降，且這種變化是可逆的。實(shí)驗(yàn)的相關(guān)報道：文獻(xiàn)一:張強(qiáng)、殷德宏等用VCL:AIBN:H2O=1:0.05:15(質(zhì)量

比)，在75℃下反應(yīng)5h的工藝條件下制備，需用乙醚萃取。文獻(xiàn)二:陳思翀，馮文等用輻射聚合法合成了聚N-乙烯基己內(nèi)酰胺。文獻(xiàn)三:趙坤、劉茵等研究用不同的反應(yīng)條件和不同的配比對產(chǎn)率的影響。PNVCL的合成方法PNVCL的合成方法主要有化學(xué)法和輻射法兩種方法。輻射法用容量瓶配制一定比例的NVCL水溶液，充分振蕩溶解，定容。用移液管移取10ml至20ml的具塞試管中，置于鈷源下輻照。反應(yīng)后產(chǎn)物在45℃~50℃的烘箱中放置7h左右，待充分沉淀后，撇去上層清液，用少量乙醚洗滌沉淀2-3次。沉淀置于真空烘箱中40℃下干燥至恒重，得到固體產(chǎn)物。本實(shí)驗(yàn)采用化學(xué)方法。2、實(shí)驗(yàn)藥品：N-乙烯基己內(nèi)酰胺、偶氮二異丁腈、正己烷、異丙醇、甲苯。

儀器：集熱式磁力加熱攪拌器實(shí)驗(yàn)操作流程圖：溶劑單體引發(fā)劑聚合單體回收分離溶劑回收固體聚合物聚合反應(yīng)的方程式為：鏈增長鏈終止自由基聚合機(jī)理鏈引發(fā)R溶劑：異丙醇正己烷1.溶劑選用異丙醇時，反應(yīng)溫度在80℃左右，反應(yīng)時間在4-6h，所得溶液需用乙醚萃取，且產(chǎn)率低。2.溶劑選用正己烷時，反應(yīng)溫度在68℃左右，反應(yīng)時間為3h左右，可直接得到白色固體，產(chǎn)率非常高。正己烷的優(yōu)勢：反應(yīng)溫度低、時間短、可直接得到產(chǎn)品、產(chǎn)率高。圖1引發(fā)劑用量的影響圖1隨著引發(fā)劑用量的增大，產(chǎn)品的產(chǎn)率增加，當(dāng)引發(fā)劑用量超過0.010g時，產(chǎn)率會降低。圖2可知反應(yīng)時間對產(chǎn)率的影響不大，當(dāng)反應(yīng)時間超過3h后產(chǎn)率增加幅度不大。圖2反應(yīng)時間的影響探索改變不同反應(yīng)因素對產(chǎn)率的影響圖3溶劑用量的影響圖4反應(yīng)溫度的影響圖3隨著溶劑量增大，產(chǎn)率升高。由于溶劑量較少時，單體與引發(fā)劑不能均勻溶解分散在溶劑中，導(dǎo)致產(chǎn)率較低。圖4反應(yīng)溫度低時反應(yīng)速度慢需要長時間反應(yīng),當(dāng)溫度超過68℃時,產(chǎn)率反而下降。正交試驗(yàn)

為了確定其合成的最優(yōu)條件，設(shè)計(jì)一組正交試驗(yàn)，考查溫度、溶劑用量、時間、引發(fā)劑用量對反應(yīng)的影響正交實(shí)驗(yàn)表實(shí)驗(yàn)正交結(jié)果表

適宜的合成工藝條件為：單體1.5g時，在68℃的溫度下，溶劑用量7ml，反應(yīng)時間3h，引發(fā)劑用量0.010g。

產(chǎn)品試圖產(chǎn)品溶劑磁子溫敏性的測定將產(chǎn)品放入加有蒸餾水的試管中，待產(chǎn)品溶解后放入溫水中，觀察溶液的變化。

常溫加熱后

聚N-乙烯基己內(nèi)酰胺的紅外光譜圖

在PNVCL的紅外譜圖中，—C═C—在1626.17cm-1處由于伸縮振動躍遷產(chǎn)生的譜帶消失，但仍保留—C═O的吸收峰，這一譜帶會因其聚合度大小、分子內(nèi)阻等因素略有偏移；在1481.9cm-1處是—C—N—鍵伸縮振動吸收峰;而在3000~3500cm-1之間產(chǎn)生的寬峰一般為聚合物中—N—H。通過與VCL以及PNVCL的標(biāo)準(zhǔn)紅外譜圖對比，確定合成了目的產(chǎn)物PNVCL。圖1不同反應(yīng)溫度下透光率的變化

從圖中可以看出，反應(yīng)溫度從66℃-70℃升高時，生成的均聚物的最低臨界溶解溫度LCST依次升高，且均在29℃-32℃之間。溫敏性測試圖2引發(fā)劑的用量對透光率的影響當(dāng)改變引發(fā)劑用量時，其每組的低臨界溶解溫度均在31℃左右，說明引發(fā)劑的量的改變對溫敏性結(jié)果影響不大。圖3溶液濃度對透光率的影響濃度從大到小，曲線右移，也就是，在一定的濃度范圍內(nèi)，濃度越小，其LCST值越大。濃度為2mol/L時，其LCST為30℃，濃度為1mol/L和0.5mol/L時，LCST分別為33℃和34℃。分析原因是，產(chǎn)物濃度越大，加熱越渾濁，透光率越小，即同樣的溫度下，濃度越大，透光率越小。結(jié)論

本實(shí)驗(yàn)用正己烷做溶劑,有反應(yīng)時間短,產(chǎn)率高,可直接得到白色沉淀,不用萃取等優(yōu)點(diǎn)。

在實(shí)驗(yàn)室的情況下確定了以偶氮二異丁腈為引發(fā)劑NVCL自由基溶液聚合的較佳反應(yīng)條件:N-乙烯己內(nèi)酰胺1.5g，引發(fā)劑0.010g，正己烷7ml，反應(yīng)時間為3h，反應(yīng)溫度為68℃時所得產(chǎn)率最大，聚N-乙烯己內(nèi)酰胺的LCST約為32℃。參考文獻(xiàn)1鄭二麗,趙衛(wèi)利等.聚N-乙烯基己內(nèi)酞胺合成及性能測試.河北科技大學(xué)學(xué)報,2009,30(4):350-354.2陳思翀，馮文，PashikinII，等.熱敏性功能材料聚N-乙烯己內(nèi)酰胺的輻射聚合[J].化學(xué)研究與應(yīng)用,2001,13(2):200?202.3任彥榮,霍丹群,侯長軍.溫敏性聚合物聚N-異丙基丙烯酞胺及其應(yīng)用.材料導(dǎo)報，,2004,18(11):54-60.

4李銀銀,馬曉梅,紀(jì)全,夏延致.聚(N-乙烯己內(nèi)酰胺)的合成研究.青島大學(xué)學(xué)報,2011,26(1):71-75.5MeeussenF,NiesE,BerghmansH,etal.PhaseBehaviourofPoly(N-vinylcaprolactam)inWater[J].Polymer,2000,41(24):8597?8602.

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