聚丙烯酸

聚丙烯酸，简称PAA，别名2-丙烯酸均聚物、丙烯酸类树脂涂料、丙烯酸树脂、丙烯酸单体聚合物、丙烯酸改性树脂、丙烯酸树脂乳液，是一种水溶性的丙烯酸的聚合物，也溶于某些极性溶剂，如甲醇、二烷和乙二醇等。电离常数4.75。由于分子中含有大量羧基，故可与碱、醇、胺发生反应，还可进行脱水、降解和络合反应。可作增稠剂、分散剂、絮凝剂、胶粘剂和成膜剂等，广泛用于涂料、塑料、 造纸、纺织、橡胶、食品、医药、化妆品及水处理等工业中。

低分子量的聚丙烯酸是无色透明的固体。它的20%～30%水溶液是淡 黄色或无色粘稠状液体。分子量500～5000， pH值为2～4。其离解 常数大致在5×10-5左右，和醋酸的离解常数相近(1.8×10-5)，比碳酸的第一离解常数要大得多。因此，聚丙烯酸是一个比碳酸强的弱酸。它一般对强酸、强碱、氧化剂都是稳定的，但在高温或长期光照下，低分子量的聚丙烯酸仍会再聚，使 其分子量继续增加，粘度也随之增大，最后成为胶冻状态的固体从水溶液中析出。它是一种螯合剂又是晶格歪曲剂，能与水中的金 属离子如钙、镁等形成稳定的络合物。又有着良好的分散性能，可分散水中结晶状化合物、泥土、粉尘、腐蚀性物质和生物碎屑等 无定型颗粒。以丙烯酸为单体在引发剂存在下进行聚合而得。
丙烯酸的制法
a.氰乙醇法 以氯乙醇为原料，与氰化钠瓜得氰乙醇。氰乙醇在硫酸存在的情况下于175℃水解得丙烯酸。

图1为氰乙醇法合成聚丙烯酸
b.丙烯腈水解法 以丙烯腈为原料在硫酸存在下水解生成丙烯酰胺的硫酸盐，再水解得到丙烯酸。

图2为丙烯腈水解法合成聚丙烯酸
c.雷佩法 与改良雷佩法 将乙炔溶于四氢呋喃中，计量后加入反应釜。在溴化镍和溴化铜组成的催化剂存在下通一氧化碳和水，在200～225℃下，7.8～9.8 MPa反应。

图3为雷佩法合成聚丙烯酸
d.丙烯醛氧化法 将丙烯，空气，水按1:10:6 （V）的比例进行混合，然后通入第一沸腾床，在铝、钒、磷、铁、铝、镍、钾的催化下于370～390℃停留5.5s，线速度0.6m/s。然后进入第二沸腾床，在铝－钒＝钨催化下，停留2.25s，反应温度控制在270～300℃。丙烯酸的空时收率为55～60 kg/m·h，这种方法安全，污染轻，成本低，是国内外生产的主要方法。

图4为丙烯醛氧化法合成聚丙烯酸
聚丙烯酸的制备 将去离子水加入聚合釜中，加热60～100℃，开始滴加过硫酸铵和丙烯酸的混合溶液（用去离子水配置）。滴毕后，继续保温搅拌3～4h。即得产品。将530kg去离子水加入聚合釜中，加入41kg平平加OS-15搅拌溶解。再加入4kg十二烷基硫酸钠，搅拌溶解后在20min内加入68kg混合单体（丙烯酸丁酯，丙烯腈）。搅拌15mi后加入1.5%的过硫酸铵水溶液30kg，30min内加完。继续搅拌15min后缓慢升温至70℃，开始滴加混合单体（272kg），大约1h滴完。加完后在80℃保温搅拌1h。
反应完毕后降温至40℃左右，加入70kg平平加OS-15，搅拌15min后过滤，除去杂质得产品
e.采用溶液聚合方法，以丙烯酸为原料，经水稀释后，在引发剂作用下聚合而成。丙烯酸聚合既快又放热，为实现对聚合过程的控制，用于循环水处理的聚丙烯酸制取中，通常把丙烯酸配成40%以下的水溶液进行聚合，聚合温度通常控制在50～150℃。常用引发剂为过硫酸铵和亚硫酸钠，在聚合过程中还常
加少量的 （ ＜5%）巯基琥珀酸、异丙醇等做缓聚剂，对苯二酚或邻苯二酚用作阻聚剂。将一定化学计量的去离子水加入到装有电动搅拌器、回流冷凝管、滴液漏斗和温度计的反应器中，开动搅拌并将反应温度升至80℃左右、将计量的巯基乙酸或异丙醇加入到反应器中与水混溶。将化学计量的过硫酸铵用计量的水配成稀溶液，置于聚合反应器上的滴液漏斗中，将计量的丙烯酸 （AA）单体与一定量水混合，置于聚合反应器上的另一滴液漏斗中。当反应器中的水温达到反应所需要的温度后，开始滴加丙烯酸单体水溶液和引发剂过硫酸铵水溶液，控制滴加速度使反应温度在85～90℃之间，聚合反应3～5H。反应完成后，将聚合液冷却至室温，取样分析各项技术指标，符合要求后分装。聚丙烯酸是一类常用的工业循环冷却水的阻垢剂, 聚丙烯酸通过配位螯合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, 使之长时间的分散在水中。聚丙烯酸的阻垢性能与分子量密切相关, 分子量为2000～6000或3000～5000的聚丙烯酸对碳酸钙和磷酸钙垢具有良好的阻垢作用。1.在工业水处理中用作阻垢分散剂。配伍性良好。亦可作饮水前处理。在制备氧化铝中用以分离赤泥。在氯碱厂用以精制盐水多用于化妆品的制造，做软膏可促进灰黄霉的吸收，又可用于药物控制释放。用于配制皮革及某些高档商品的涂饰剂，制取丙烯酸树脂漆类等用于固定铬盐、助鞣、降低铬污染等用于改进聚氯乙烯的加工性能用作缓蚀防垢剂、水质稳定剂、淬火剂、增稠剂等用作皮革涂饰填充剂、纺织浆料和水质稳定剂用于制造丙烯酸树脂漆类可用作皮革涂饰剂中的成膜剂和粘合剂，也用于制聚丙烯酸树脂乳胶漆等广泛用于面革，服装革，手套革等轻革的装饰，能增强革的耐弯曲性，延伸性，耐光，耐老化性，耐寒，耐热性，是配合颜料膏修饰粒面革的主要修饰成膜剂。
2.可用作优良的悬浮剂、乳化剂、高级化妆品的透明基质及药品辅料基质,也是最有效的水溶性增稠剂,也用于牙膏,作增稠剂和黏结剂,可与其他聚合物配伍使用.
3.是一种常用的分散剂，能将碳酸钙、硫酸钙等盐类的微晶或泥沙分散于水中不沉淀，从而达到阻垢目的。除用于循环冷却水系统作阻垢分散剂外，还广泛应用于造纸和纺织、印染、陶瓷、涂料等行业。
4.应用于化工、化肥、印染、发电等的水处理。[1]王大全 主编.精细化工辞典.北京：化学工业出版社.1998.第348页.
[2]吴世敏,印德麟 主编.简明精细化工大辞典.沈阳：辽宁科学技术出版社.1999.第922页.用于电厂、钢铁厂、化工厂、化肥厂、炼油厂和空调系统等循环冷却水系统中的防止结垢。