La polialilamina (PAH) se sintetizó mediante polimerización en masa utilizando clorhidrato de alilamina (AH) como monómero y persulfato de amonio/bisulfito de sodio como sistema iniciador redox. La estructura y propiedades del polímero se estudiaron mediante espectroscopia infrarroja por transformada de Fourier (FTIR), espectroscopia de resonancia magnética nuclear (NMR) y análisis termogravimétrico (TGA). Al mismo tiempo, se investigó el efecto de la dosificación del iniciador sobre la tasa de conversión de la polimerización y la viscosidad relativa del polímero. Los resultados muestran que el pico de absorción del doble enlace carbono-carbono característico a 998 cm-1 en el espectro infrarrojo desaparece, y la forma del pico, el área del pico y el desplazamiento químico del polímero y el monómero en el espectro de resonancia magnética nuclear son significativamente diferentes, lo que demuestra que El AH se polimeriza para formar PAH. El PAH se descompone en dos etapas. Se descompone completamente a 650 °C y tiene una alta estabilidad térmica. A medida que aumenta la cantidad de iniciador, aumenta la tasa de conversión del monómero y disminuye la viscosidad relativa del polímero. Cuando la dosis de iniciador es del 20 % de la masa de monómero, la tasa de conversión del monómero y la viscosidad relativa del polímero son 42,65438 ± 0 % y 65438 ± 0,0348 respectivamente. Clorhidrato de polialilamina; polimerización en masa; estabilidad térmica; polialilamina (PAH) con una viscosidad relativa de 1 es un electrolito polimérico con grupos amina primaria. Debido a la alta reactividad de los grupos amino, los HAP se pueden modificar fácilmente para obtener materiales poliméricos funcionales para la fabricación de papel [1], el tratamiento de agua y la complejación de metales. También se usa ampliamente en autoensamblaje [2-3], catálisis [4], separación de membranas [5], resina de intercambio [6], hidrogel [7], microcápsulas [8] y materiales compuestos [9]. Debido a la grave transferencia de cadena de compuestos alílicos durante la polimerización de radicales libres [10], especialmente la presencia de grupos amino agrava la transferencia de cadena, la polimerización directa de alilamina (AH) no puede obtener PAH [11]. Hay dos métodos principales para la síntesis de HAP: uno es la modificación química de materiales poliméricos [12]; el segundo es la polimerización por radicales libres de sales de ácidos inorgánicos en alilamina [14-15]. En la década de 1940, Parker et al. [12] estudiaron la hidrogenación catalítica de poliacrilonitrilo para sintetizar PAH, pero la estructura del producto era compleja y a menudo contenía grupos ciano, grupos amino y grupos imino. Panzer et al. [13] utilizaron un polímero de sal de amonio cuaternario obtenido mediante la reacción de cloruro de polipropileno y trimetilamina como floculante. Debido a las limitaciones de las condiciones de reacción de modificación química de los polímeros, sólo se pueden obtener productos que contengan una cierta cantidad de grupos amino. En vista de esto, en 1976 Kabanov et al. utilizaron 60Co para iniciar PAH en ácido fosfórico, pero la tasa de conversión fue baja. 1984 Harada[14] descubrió que los iniciadores azoicos solubles en agua como el clorhidrato de 2,2'-azo-bis-(2-metilpropanodiamina) pueden iniciar fácilmente la polimerización de alilamina en agua, con una alta tasa de conversión, pero estos iniciadores son costosos. y requieren grandes cantidades y aún no se han utilizado en la industria. La patente europea [15] informó que utilizando clorhidrato metálico/H2O2 como sistema iniciador y pirofosfato de sodio como agente complejante, se puede obtener PAH mediante la polimerización de alilamina, pero el grado de polimerización no es alto. Con base en las ventajas y desventajas de estos métodos, este artículo adopta el segundo método para preparar PAH, que es la polimerización por radicales libres de sales de ácidos inorgánicos en alilamina. Dado que los iniciadores y monómeros son fácilmente disponibles, se pueden obtener condiciones de reacción simples y económicas y altas tasas de conversión, se pueden obtener HAP de alto peso molecular. 2.2.1 Reactivos e instrumentos utilizados en la parte experimental: alilamina (Shandong Luyu'e Chemical Co., Ltd., contenido ≥99,5%); ácido clorhídrico concentrado (Tianjin Huadong Reagent Factory, AR); Reagent Factory, AR) se purificó mediante recristalización en agua destilada. persulfato de amonio ((NH4)2S2O8, Tianjin (Hong Kong) Xintong Fine Chemical Co., Ltd., AR), refinado mediante recristalización con agua destilada (NaHSO3, Tianjin Tianda Purification Materials Fine Chemical Factory, AR); CH3OH, Tianjin Huadong Reagent Factory, AR); hidróxido de sodio (NaOH, Tianjin Northern Tianyi Chemical Reagent Factory, AR); Instrumentos utilizados: espectrómetro infrarrojo por transformada de Fourier (FT-IR, NICOLET380, empresa Thermo electron de Estados Unidos), espectrómetro de resonancia magnética nuclear superconductora (NMR, AVANCE400, empresa BRUKER de Alemania), analizador termogravimétrico (TGA, Pyris 6, Perkin-Elmer Company), viscosímetro Ubbelohde. 2.2 Mecanismo de polimerización La polimerización de alilamina es una reacción de homopolimerización de cadenas de radicales libres. La transferencia de cadenas es grave durante el proceso de polimerización, lo que dificulta la obtención de PAH de alto peso molecular. En este experimento, la alilamina se convierte en clorhidrato, de modo que el grupo amino se convierte en ion amonio, lo que mejora su absorción eléctrica y es beneficioso para la reacción de polimerización.
La descomposición térmica del iniciador redox genera radicales libres para iniciar la polimerización del monómero. La fórmula de reacción es la siguiente: 2.3 Proceso de síntesis: agregue 26,5 ml de alilamina en una botella de tres bocas, agregue 31 ml de ácido clorhídrico concentrado gota a gota a 0-4 °C para obtener. Alilamina con un pH de 5,0. La solución [16] se concentró a presión reducida hasta la concentración requerida (70%). Luego, agregue 20 ml de la solución anterior en un matraz de tres bocas, caliente a 50 °C con agitación magnética, desoxide con nitrógeno durante 0,5 h, luego agregue K2S2O8 (o (NH4)2S2O8) y NaHSO3 (la proporción molar de las sustancias es 1:1), Polimerizar a 50°C durante 24 horas para obtener un líquido viscoso de color amarillo. Colocar el líquido viscoso en 120 ml de metanol, agitar y precipitar un sólido en polvo de color amarillo claro, que se filtra para obtener el producto. Agregue una pequeña cantidad de agua para disolverlo, ajuste el pH a una alcalinidad débil con una solución de NaOH de 1 mol/L, luego agregue 200 ml de agua para la destilación al vacío y detenga la destilación cuando se obtenga un líquido viscoso de color amarillo. La solución se precipitó con metanol, se disolvió una vez con una pequeña cantidad de agua-metanol y se filtró para obtener un polvo de color amarillo claro. Secar al vacío a 50°C (grado de vacío 0,65438±0 MPa) durante 24 horas y pesar para calcular la tasa de conversión.
Suplemento al Demandado 2009-06-08 16:04 2.4 Caracterización estructural y pruebas de desempeño 2.4.1 Determinación de la tasa de conversión: Pesar el producto secado al vacío y calcular la tasa de conversión (c %):c % = calidad del producto/calidad de alilamina × 100% 2.4. La solución de alilamina se recubrió sobre una lámina de KBr para análisis de espectroscopía infrarroja por transformada de Fourier. 2.4.3 Análisis del espectro de resonancia magnética nuclear: Los monómeros y polímeros se analizaron mediante 1HNMR y el disolvente fue D2O. 2.4.4 Prueba de estabilidad térmica del polímero: en una atmósfera de nitrógeno con un caudal de 20 ml/min, calentar la muestra seca de 30 °C a 800 °C a una velocidad de 20 °C/min y registrar la pérdida de peso térmica. comportamiento de la muestra. 2.4.5 Determinación de la viscosidad relativa del polímero: Utilice un viscosímetro Ubbelohde para medir la viscosidad de la solución de polímero. Disolver 0,25 g de polímero en 12,5 ml de solución de NaCl con una concentración de 2 mol/l, transferir a un matraz volumétrico de 25 ml y diluir a volumen con agua desionizada. Mantener a 30°C durante 20 minutos y medir el tiempo de flujo. Repita tres veces y encuentre el número de viscosidad relativa promedio hr, hr = t/t0, donde t y t0 son los tiempos de flujo de la muestra a analizar y la solución de NaCl de 1 mol/L en el viscosímetro Ubbelohde, respectivamente.