PDADMAC与低分子量聚丙烯酸钠复合物的制备与性能

PDADMAC与低分子量聚丙烯酸钠复合物的制备与性能 PDADMAC与低分子量聚丙烯酸钠复合物 的制备与性能 PDADMAC与低分子量聚丙烯酸钠 复合物的制备与性能 陈子成刘温霞陈梅燕 (山东轻工业学院制浆造纸工程省级重点学科,济南250100) 摘要:本文对强阳电性的聚=烯丙基二甲基氯化铵(PDADMAC)和弱阴电性的低分子量的聚丙烯酸钠的复合物 进行了研究.通过粒子电荷滴定仪,分光光度计和粒度仪研究了这种聚电解质复合物的电荷滴定特点,复合物吸 光度随聚电解质比例的变化以及复合物的粒度特点,并利用透射电镜观察了复合物粒子的特征. 关键词:聚二烯丙基二甲基氯化铵;聚丙烯酸钠;复合物 中图分类号:TQ317文献标识码:A文章编号:1671—4571(2006J-01-0021-03 聚电解质之间的复合作用在提高纸料的留着与 滤水性能,去除阴离子干扰物,测定纸料电荷需要量 和各种助剂的电荷密度时是一个非常基本的反应过 程,然而,有关聚电解质之间复合作用的研究还处于 初始阶段,有很多问 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 尚待研究.聚二烯丙基二甲 基氯化铵是一种常见的阳离子聚电解质,它常用作 造纸湿部的阴离子干扰物的电荷中和剂…和电荷/ 胶体滴定的 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 阳离子聚电解质.而作为阴离 子聚电解质的聚丙烯酸钠则常作为造纸填料和涂布 颜料的分散剂,是造纸过程中经常出现的两种聚 合电解质.本文对这两种聚电解质的复合物的形成 及特点进行了初步研究. 1买验 1.1实验原料 分子量约为15万和40万的聚二烯丙基二甲基 氯化铵(PDADMAC)分别为分析级和工业级产品, 利用标准阴离子聚电解质滴定剂滴定测定的电荷密 度分别为6.18mq/g和6.19mq/g;聚丙烯酸钠为分 析级产品,低分子量.实验中,将两种PDADMAC配 成浓度为0.1%的溶液,将聚丙烯酸钠配成浓度为 0.5%的溶液.实验用水均为去离子水. 1.2主要实验仪器及设备 MOTEK粒子电荷滴定仪,722型分光光度计, MASTERSIZER2000粒度仪,磁力搅拌器,普通电动 搅拌器,POWEREACHJS94G型微电泳仪,及日产H 一 800型透射电镜. 1.3实验方法 先用标准阳离子滴定剂PDADMAC滴定聚丙烯 酸钠和用标准阴离子电荷滴定剂PESNa滴定实验 用的PDADMAC以确定实验用的聚电解质试剂的电 荷密度.再用两种PDADMAC作为起始电解质,用 MOTEK粒子电荷滴定仪作指示器,用聚丙烯酸钠滴 定PDADMAC;然后用聚丙烯酸钠作起始电解质,用 PDADMAC滴定聚丙烯酸钠,以便确定等电点复合 物的阴阳离子聚电解质比例,并在此基础上讨论加 入顺序的影响. 根据等电点时复合物的阴阳聚电解质比,分别 用PDADMAC和聚丙烯酸钠作滴定剂,制备包括等 电点复合物在内的一系列聚电解质复合物.制备复 合物时,先将一定量的一种聚电解质转移到250mi 烧杯中,然后开动普通搅拌器,低速搅拌下,用滴液 漏斗滴加另一种聚电解质.全部滴完后将制备出的 复合物溶液转移到容器中待用. 2结果与讨论 2.1等电点聚电解质复合物阳阴聚电解质的比例 实验中,首先以聚二烯丙基二甲基氯化铵 (PDADMAC)溶液为初始聚电解质,以聚丙烯酸钠 为滴定剂,研究了聚电解质复合物的电荷量随两聚 电解质电量比变化的情况,结果如图1所示.其中, D.为分子量为15万的PDADMAC与聚丙烯酸钠形 成的复合物,D:为分子量为40万的PDADMAC与 聚丙烯酸钠形成的复合物.电量比(n一/n)指复 合物中阴阳离子聚电解质所带总电量的比例. 由图1可知,无论是在等电点前还是在等电点 作者简介:陈子成,男,硕士研究生,研究方向为造纸湿部化学与造纸化学品. PaperScience&Technology2006Vo1.25No.121 后,较高分子量阳离子聚电解质形成的复合物在电 荷比相同的情况下,指示电位都较高.说明,分子量 较高的阳离子聚电解质更容易将聚丙烯酸钠"包 裹"在中心或较不易被聚丙烯酸锕"包裹"而形成正 电荷较高或负电荷较低的微粒. 暑 靼 电荷比/n-/n+ 『==司I 二=!=I 图1聚丙烯酸钠滴定PDADMAC所形成的复合物电荷 随电荷比的变化 图中还可以看到,两种分子量的PDADMAC与 聚丙烯酸钠形成的等电点复合物的电荷比例有一定 的差异,其中低分子量者的电荷比例小于l,而高分 子量者的电荷比例大于1.这说明分子量对该复合 物等电点的影响较为显着.但两种分子量的 PDADMAC与聚丙烯酸钠形成的一系列复合物的电 荷变化趋势十分相似,这说明这两种分子量的 PDADMAC在与聚丙烯酸钠形成复合物时,其反应 机理和过程相似. 喜 慈 电荷比/n-/n~ r==]I ?l 图2阳离子聚电解质滴定阴离子聚电解质的复合物电 荷 图2是以聚丙烯酸钠溶液为起始电解质,以聚 二烯丙基二甲基氯化铵(PDADMAC)溶液为滴定剂 时,聚电解质复合物的荷电量随两聚电解质比例的 变化情况.在图2中,分子量为15万和40万的 PDADMAC与聚丙烯酸钠复合形成的复合物分别记 为c.,c. 显然,在这种加入顺序下,分子量l5万的 PDADMAC与聚丙烯酸钠形成的等电点复合物的阴 阳电荷比例为1.003,说明形成的是等计量比复合 物.分子量40万的PDADMAC与聚丙烯酸钠的等 电点复合物的阴阳离子聚电解质比例为1.152,稍 稍偏离l,但两者比PADAMAC作起始电解质时形 成的复合物更接近于等电荷计量比.因此,用较低 22 分子量的PDADMAC作标准电荷滴定剂时可更为准 确地测定由较弱的酸性基团电离所提供的电荷. 2.2复合物溶液的吸光度与阴阳聚电解质比例的 关系 根据上一步实验得到的复合物的等电点,制备 出一系列包含等电点复合物在内的不同阴阳聚电解 质比例,不同的阴阳聚电解质加入顺序的聚电解质 复合物.用722型分光光度计,测上述各复合物体 系的吸光度,结果如图3所示,图中符号意义与图 1,图2相同. 电荷比/n-/n+ 图3各复合物溶液吸光度 从图中可以看到,四种复合物的吸光度同时在 电荷比1附近达到极大值.这 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 明,复合物在其等 电点附近,形成的复合物微粒的浊度最高.PDAD- MAC的分子量的变化和阴阳离子聚电解质的加入 顺序对复合物的吸光度和达到吸光度最大值时的阴 阳电荷比有较大的影响.总体来讲,以阳离子聚电 解质PDADMAC为滴定剂的复合物的吸光度达到其 最大值的电荷比较以聚丙烯酸钠为滴定剂的复合物 的吸光度达到最大值时的电荷比小,而低分子量的 PDADMAC要比高分子量的PDADAMAC在较低的 阴阳电荷比时达到其最大吸光度. 2.3复合物粒度与阴阳聚电解质比例的关系 图4是复合物粒度随阴阳离子聚电解质比例的 变化情况.图中C.,C:,D.,D:意义同上. 籍 瘁 如 谁 图4复合物粒度与阳阴离子聚电解质比例的关系 由图4可以发现,本实验制备的复合物体系的 粒度与其溶液的吸光度相似的变化趋势,即当复合 《造纸科学与技术》2006年第25卷第1期 v,魁装巷 物溶液的吸光度在其等电点附近达到极大值时,复 合物的粒度也在等电点附近达到极大值.在阴离子 聚电解质与阳离子聚电解质的电荷比小于等电点且 逐渐增加时,粒度同时增大;在其大于等电点且逐渐 增加时,吸光度和粒度同时减小.这就表明PDAD- MAC与聚丙烯酸钠形成的复合物在等电点时结构 较为松散或聚集程度较高,偏离等电点越多,结构越 致密或聚集程度越低,复合物粒度越小.一般来讲, 聚电解质的加入顺序通常会对复合物的粒度产生影 响.当被滴定聚电解质过剩时,所形成的复合物的 粒度较小,但呈多分散性;而当作为滴定剂的聚电解 质过剩时,形成的复合物粒度较大但成单分散性. 但本实验中,阴阳聚电解质加入的顺序和阳离子聚 电解质的分子量对所形成复合物的粒度影响规律性 不是太强.造成这种现象的原因是多方面的,首先, 与两种聚电解质本身的性质有关.聚丙烯酸作为一 种弱酸,体系pH值的稍微变动能影响其性质,进而 影响所形成复合物的性质.再者,测粒度时由于样 品被稀释或多或少也能改变复合物的性质.由于影 响复合物性质的因素很多,PDADMAC分子量只在 复合物粒度变化趋势上表现出了一定的影响.即与 较低分子量阳离子聚电解质形成的复合物粒度随电 荷比变化曲线较陡,而较高分子量的则较平缓. 2.4对复合物的透射电镜(TEM)观察 为明确复合物在水溶液中的聚集状态,对其进 行了透射电镜观察. 图5是用分子量为40万的PDADMAC滴加聚 丙烯酸钠时所形成复合物的透视电镜照片,放大倍 数为2万倍,样品的电荷比为0.578.从图5可以 发现,阴阳离子聚电解质复合后,确实形成了复合物 粒子,其中大部分呈近似的圆形,边缘较为模糊,且 形状不够规整,表明由线性聚合电解质形成的复合 物中间密度大于边缘密度,且边缘仍有可能存在自 由的聚合物链或链束. 图5复合物透视电镜图 另外,从图中还可以看到,复合物的粒度呈多分 散性,粒径大致在几十nm到几百nm之间,相差数 倍.其中的大粒子似乎由小粒子聚集而成,从一些 大粒子隐约可以看到小粒子融合和叠加的迹象. 3结论 3.1聚二烯丙基二甲基氯化铵与聚丙烯酸钠的复 合物是否为计量等比复合物与两种聚电解质的加入 顺序有关. 3.2复合物吸光度随着电荷比的变化显现出有规 律的变化,而复合物粒度变化的规律性不明显. 3.3通过TEM观察,发现该复合物的粒子呈多分 散性. 参考文献 [1]Gil1.R.I.S.Chemicalcontrolofdeposits—scopesandlimitations [J].PaperTechnology,1996,(7—8):22—27 [2]刘温霞,孙艳玲.纸机湿部电荷测定技术[J].北方造纸,1997, (2):55—56 [3]张美云,陈均志.纸加工原理与技术[M].北京:中国轻工业出 版社,1998,74 PreparationandPropertyofPDADMACandLowMolecular WeightSodiumPolyacrylateComplexes ChenZichengLiuWenxiaChenMeiyan (ShandongKeyLaboratoryofPulpandPaperEngineering,ShandongInstituteofLightIndustry,Jinan,250100) Abstract:Thecomplexesbetweenstrongcationicpoly(diaUyldimethylamm0niumchloride)(PDADMAC)and weakanioniclowmolecularsodiumpolyaerylatewereprepared.Thecharactersofchargetitration,absorbencyand particlesizeofthecomplexeswerestudiedbyparticlechargedetector,spectrophotometerandparticlesizedetector. Thefeatureoftheparticlesofthecomplexeswasobservedbytransmissionelectronicmicroscope. Keywords:poly(diaIIyldimethyIamm0niumchloride);sodiumpolyacrylate;complexes PaperScience&Technology2006Vo1.25No.123