丙烯酸钠的应用

聚丙烯酸钠的相对分子质量可从几十万到上千万，可作为分散剂、增稠剂、絮凝剂和保湿剂等，广泛用于陶瓷、食品、纺织、造纸、水处理和石油化工等领域。丙烯酸钠是合成聚丙烯酸钠的单体，丙烯酸钠也是许多功能高分子材料改性的原料。

丙烯酸钠的制备

在搅拌条件下，用氢氧化钠溶液中和丙烯酸，控制反应温度在24-43℃之间，使最终pH值为7-8。制得的丙烯酸钠盐水溶液在减压及真空条件下进行干燥，最终可得粉末状丙烯酸钠盐。^[1]

聚丙烯酸钠的合成及应用^[2]

合成方式主要有本体聚合、溶液聚合、悬浮聚合及乳液聚合，聚合过程实质上均为自由基聚合。在聚丙烯酸钠反相乳液聚合中，聚合物单体均匀地形成了无数个小的聚合反应器，彼此孤立、稳定地分散在乳液中，较其他聚合方式具有产率较高、产品速溶等优点，具有广阔的工业应用前景。

低相对分子质量聚丙烯酸钠的合成目前使用

聚丙烯酸钠根据相对分子质量大小的差异而具有不同的用途，可分为低相对分子质量聚丙烯酸钠(约1000~5000)，主要起分散作用；中相对分子质量(约10⁴~10⁶)，主要起增稠作用；高相对分子质量(约10⁶~10⁷)，主要起絮凝作用。

低相对分子质量聚丙烯酸钠的合成通常采用水溶液法，对丙烯酸钠单体没有严格的要求，但特殊用途需经纯化处理。合成时引发剂用量较大，具体用量因合成工艺而异，一般用量为相对单体质量的0.5%~3.0%；反应温度较高，一般在40℃~100℃时，特殊合成工艺的聚合反应温度高达135℃，可直接合成出固态产品。

低相对分子质量的聚丙烯酸钠具有广泛的用途，特别是相对分子质量小于2x10⁴的聚丙烯酸钠应用更为迅速，在日用化工领域主要用作水溶性表面活性剂、洗涤助剂等。因为聚丙烯酸钠具有螯合多价离子、分散污垢团粒和钙皂的作用，在污垢颗粒上有很强的吸附力，能提高阴离子表面活性剂的去污力。而且它具有良好的热稳定性和较强的抗冷水、硬水的能力，生物降解度高;在特种洗涤剂、清洗粉中可部分替代三聚磷酸钠以减少对环境的污染。低相对分子质量聚丙烯酸钠有良好的水溶性和较大的极性，能够结合水中的钙、镁等多价离子形成可溶的链状阴离子体，因此它在工业热交换设备中应用较广，主要用作锅炉防垢和阻垢用剂。相对分子质量在500~5000的低相对分子质量聚丙烯酸钠主要起分散剂作用。在石油工业的油田化学领域用作降黏剂和钻井泥浆稳定剂等；在涂料、造纸、陶瓷及纺织工业用作颜料分散剂；此外在金属材料中用作新型的淬火剂；在橡胶工业用作增稠剂;在氯化铵等无机盐中作防结块剂；在采矿中作矿物浮选剂。它在食品、工业、皮革工业、印刷业、塑料工业、医学、药学及金属离子废液的金属回收等方面也见到应用。

中、高相对分子质量聚丙烯酸钠的合成目前使用

较多的是水溶液聚合法。对丙烯酸单体的质量要求较高，所需引发剂用量少，一般为相对单体质量的0.01%~1.00%;反应温度较低在20℃~60℃为宜，而且要选定适宜的pH和单体浓度。丙烯酸经蒸馏脱除阻聚剂后用NaOH溶液中和至pH10.5~11.0，加引发剂、防交联剂脂肪酸盐及缓聚剂苯胺类化合物;抽真空后通氮，使之于一定温度下聚合，所得胶体经真空干燥后粉碎得产品。

将丙烯酸用氢氧化钠溶液中和，经阳离子交换树脂精制后配成定量浓度溶液，调pH= 10；通氮条件，下，加入0.1%单体质量的过硫酸铵和0.05%亚硫酸氢钠，搅拌均匀后倒人不锈钢槽内。在30℃条件下静置引发聚合，下部用20℃水冷却钢槽去除聚合热，使体系温度不超过60℃，保温反应2h得到相对分子质量1 000万以上的丙烯酸钠胶液。

中、高相对分子质量聚丙烯酸钠易溶于水，且其COO^-吸附和结构上空间效应的影响，使溶液中的少量正电荷离子以沉淀的形式沉聚出来。故中、高相对分子质量聚丙烯酸钠作为絮凝剂可用于电解食盐水精制、氧化铝生产中成赤泥的分离及工业污水的处理等方面。中、高相对分子质量聚丙烯酸钠在生物方面对动植物蛋白的絮凝有特效作用，可以用于回收食品工业废水中的大量蛋白质。高相对分子质量聚丙烯酸钠能产生宽广范围的黏度和流动性，低添加量可产生高黏度，且产品黏度受环境温度的影响较小。还能使不溶性组分永久悬浮于体系中，有助于提高产品的稳定性，延长成品的储存期。因此它在日用化学工业中常用作化妆品(如面膜、护肤霜等)增稠剂，对化妆品乳液的稳定性起着相当重要的作用，配方师不必受各原料之间的兼容性限制，使疗效性化妆品更趋于功能化、多元化；利用其成膜性制成头发定型剂、睹喱水等。还可用作食品保鲜剂。由于中、高聚丙烯酸钠无毒又溶于水，食用前稍加洗涤即可除去。且聚丙烯酸钠在食品表层能形成一层高分子膜，可使食品隔绝空气，聚丙烯酸钠对金属离子的螯合作用也有助于防止食品的腐败。在石油工业的油田化学领域，可用作钻井液的增黏剂、降滤失剂及黏土稳定剂等；在冶金方面，用作铸造过程的砂型黏合剂，使砂型耐用铸件质量好；在纺织方面，可用于合成纤维改性，使化纤印染牢固、耐晒且光泽鲜艳；将其加入到陶瓷坯体用作陶瓷料浆减水剂，且对坯体干燥强度有一定的增强作用。此外还可用于墙体材料黏结剂、农药防漂散剂；酸化液及制药等方面的增稠剂等等。

丙烯酸钠改性的功能材料

江学良摘以丁腈橡胶(NBR)为基体，加入丙烯酸钠(NaAA)和过氧化二异丙苯(DCP)，通过原位聚合制得吸水膨胀橡胶(WSR)。当NaAA用量增加，WSR的吸水性能与拉伸强度也随之增加。^[3]

任文坛通过氢氧化钠(NaOH)和丙烯酸(AA)的中和反应,在三元乙丙橡胶(EPDM)中原位合成丙烯酸钠(NaAA)，并在有机过氧化物的作用下将所得混炼胶进行硫化。原位合成NaAA改性EPDM的性能优于直接添加NaAA或PNaAA的EPDM，它不但具有良好的力学性能，而且还具有良好的吸水膨胀性能；随着NaAA含量的增大，硫化速度、硫化程度和吸水膨胀性能均有提高；吸水膨胀橡胶，在NaAA为30质量份时，力学性能具有值。^[4]

曹文仲采用水溶液聚合法制备了琼脂、丙烯酸钠-丙烯酰胺高吸水性复合材料。制备的复合材料具有良好的反复吸液性和耐盐性。^[5]

乐妍以N-异丙基丙烯酰胺(NIPAM)和丙烯酸钠(SA)为水凝胶聚合单体，利用引发剂过硫酸铵(APS)和交联剂N,N-亚甲基双(丙烯酰胺)(MBA)对单体进行物理交联，通过改变各组分浓度制备出不同的聚N-异丙基丙烯酰胺-丙烯酸钠水凝胶(NIPAM/SA)。该水凝胶汲取剂的返盐量为零，水凝胶汲取剂完全可以克服液态汲取剂带来的粒子返渗的困扰，在正渗透领域有正面作用。^[6]

参考文献

[1]萧继华. 无甲醛型涂料印花粘合剂的合成、聚合动力学及应用性能研究[D]. 东华大学, 2001, 51-52.

[2] 韩慧芳, 崔英德, 蔡立彬. 聚丙烯酸钠的合成及应用[J]. 日用化学工业, 2003, 33(1): 36-39.

[3] 江学良, 耿同川, 李凡,等. 丙烯酸钠制备吸水膨胀丁腈橡胶的性能[J]. 武汉工程大学学报, 2012, 34(10):4.

[4] 任文坛, 蒋逸, 彭宗林, 等. 原位合成丙烯酸钠改性三元乙丙橡胶制备吸水膨胀橡胶[J]. 合成橡胶工业, 2005, 28(2):5.

[5] 曹文仲, 王冬冬, 李海宁. 琼脂, 丙烯酸钠-丙烯酰胺高吸水性复合材料的合成及性能研究[J]. 化工新型材料, 2015, 043(006): 60-63.

[6] 乐妍, 董爽爽, 贠延滨. N-异丙基丙烯酰胺/丙烯酸钠水凝胶的制备及正渗透应用[J]. 化工新型材料, 2021, 49(5):5.