3.3 马来酸酐用量的探索
反应条件固定为反应温度T=90°C、催化剂(硫酸铁铵)用量m=0.375g、引发剂(双氧水)用量m=20g、反应时间t=2h为基本条件,研究加入不同量马来酸酐对产品阻垢率的影响:
表3 在不同马来酸酐用量下测得阻垢率的大小
实验编号 马来酸酐(g) 阻垢率(%)
1 15 23.1
2 20 24.0
3 25 26.9
4 30 24.0
5 35 21.1
图3.3 马来酸酐投加量对HPMA阻垢率的影响
马来酸酐对化学反应也有很大影响。聚合物用量的增大,HPMA的活性基团羧酸集团(COOH)与水中的Ca2+螯合得更完全,使水垢不能正常生成而发生畸变。由图3可知,HPMA投加质量浓度对其阻垢率的影响很大,并经历了先增大后降低的过程,在其投加质量浓度为4 mg/L时,阻垢率达到最佳,为99.61%。这是因为起始加入阻垢剂时,水中的Ca2+可以与聚合物完全螯合,它被吸附在水垢晶体表面,使之发生畸变,使水垢不能正常生成。当Ca2+被螯合完全后再加入聚合物其阻垢率就不会明显提高了,反而由于溶液的溶限作用,阻垢率开始下降。由此可知,最佳反应温度为25g。
3.4 反应温度的探索
反应条件固定为马来酸酐m=25g、催化剂(硫酸铁铵)用量m=0.375g、引发剂(双氧水)用量m=20g、反应时间t=2h为基本条件,研究在不同温度下反应产品阻垢率的影响:
表4 在不同反应温度下测得阻垢率的大小
实验编号 反应温度(°C) 阻垢率(%)
1 60 22.9
2 75 24.0
3 90 26.9
4 105 22.1
5 130 24.4
图3.4 反应温度对HPMA阻垢率的影响
反应温度[13]影响化学反应活化能和聚合速率,也对产物的平均分子质量大小与分布以及聚合物结构有很大的影响,以致最终影响其阻垢性能。在马来酸酐共聚过程中,反应温度过低,聚合速度太慢,反应周期较长,随着温度升高(活化温度65°C),引发剂的分解常数增大,反应速度迅速加快。但温度过高,会加快双氧水的自身分解,降低其利用率,还会影响马来酸酐的聚合度和分子量分布,产物颜色加深。由于随反应温度的升高,聚合反应越完全,聚合的相对分子质量越大,因此HPMA的阻垢性能越好;但随温度升高,合成的成本也在增大。当温度为95 ℃时,HPMA 阻垢率已经达到最高值,为合成的最佳温度。再继续升高温度,阻垢率有所下降。由此可知,最佳反应温度为90°C。
3.5 反应时间的探索
反应条件固定为马来酸酐m=25g、反应温度T=90°C、催化剂(硫酸铁铵)用量m=0.375g、引发剂(双氧水)用量m=20g为基本条件,研究在不同反应时间[14]下得到的产品对阻垢率的影响:
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