反应温度的影响

2.3.1　反应温度的影响

接枝共聚反应过程中，引发剂能够加速共聚反应，且温度也有一定的影响。一定条件下，改变接枝聚合反应温度，研究单体转化率、接枝率随反应温度的变化，实验结果如图2.4所示。

图2.4　反应温度对单体转化率、接枝率的影响

图2.4表明：随着反应温度的升高，单体转化率CV呈增加趋势，70℃后CV趋于平缓，基本不变；反应温度在50～70℃范围内，接枝率Gt随反应温度的升高而增加，在70℃左右Gt达到最大值，之后随着温度的继续升高，Gt呈下降趋势。因为反应是在（NH4）₂S₂O₈与异丙醇构成的氧化—还原引发体系中产生自由基，其反应活化能为40～50kJ／mol^［48］。该引发体系的特点是反应速度较快，聚合温度不需过高，但又因为聚季铵盐结构单元上有两个乙基，且活性碳原子上有一个羟基，接枝共聚过程中存在一定的空间效应，阻碍了丙烯酰胺的接枝，故反应温度不能太低。温度上升有利于引发剂的分解和链增长速率的加快，故一定范围内，温度上升有利于单体转化率及接枝率的增加^［61］。当反应温度高于50℃时，随着温度的升高，引发剂分解速率增加，有利于自由基产生，自由基浓度上升，链引发和链增长反应加快，而且丙烯酰胺单体扩散速率增加，容易扩散到聚季铵盐大分子周围参加接枝共聚反应，因而单体转化率CV、接枝率Gt随反应温度的升高而增加；又因为链增长速率正比于自由基浓度，而链终止速率正比于自由基浓度的平方，表明自由基浓度增长更加促使了链转移反应速率和自由基活性链之间终止速率的增加，导致接枝共聚物聚合度降低，相对分子质量减小，故反应温度高于70℃，温度再继续升高，导致Gt呈下降趋势。通过实验发现，本体系反应温度过高或过低，对接枝共聚不利。

据实验结果，该接枝共聚反应温度控制在70℃左右较合适。