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:::Application Report 丙烯酰胺的水相合成 这个报告主要用来说明微波合成中插入式温度监测的重要性 1前言 众所周知,水是一种十分环境友好的溶剂,而微波合成对有机合成则有着重要的意义‘。将这种技术应用于聚合物的合成,在今天已经成为一个越来越火热的领域2 在本文中我们使用廉价的、通用的丙烯酰胺聚合来说明准确的温度监测在微波合成中的重要性。 2仪器 安东帕 Monowave300, G10 硼酸玻璃反应管,同时使用Ruby 传感器作为内部温度检测。 3反应条件 一个由 Vazo56作为引发剂、SG1作为自由基吸收剂的双分子体系用来使40%的丙烯酰胺单体发生聚合。SG1/Vazo56 的摩尔比维持在1.8。 首先将包含一定量定发剂3的单体溶液(3.0-4.5mL)加入G10 反应管中,并用氮气吹扫 5min, 进行保护。然后进行微波加热。加热完成后(130-160℃,15-90min),降温使聚合终止。反应产物使用装有多角度光散射检测器(SEC-MALS)的分子排阻色谱法(SEC)进行分析。 4I丙烯酰胺在130℃下的均聚 在130℃下做了一系列的聚合反应,并且对每个反应的聚合度、分子量、分散指数和粘度进行了测试。实验使用了不同的温度控制模式(传统加热、IR 控制、插入式光纤)4。900、1800、3600s 三个不同时间的结果如 Table1 所示。3600s的曲线显示在 Fig1。 Fig.1 两个实验的130℃的温度曲线: IR控制(绿色),Ruby 控制(红色)。空心线代表 IR 传感器值,实心线代表 Ruby 传感器值 Fig.1 显示,如果使用IR 控制模式,并不能显示出溶液内的实际温度。在IR 控制模式中,溶液内部温度始终在增长,但是并没有达到设定的130℃。 作为对照,使用 Ruby 光纤温度传感器作为温度控制的实验中, IR 温度明显的超过了设定的温度,达到 135℃后又降低到126℃。这种温度的不均匀性导致了在“130℃”下的不同反应产率(Table1)。 Table1:控制模式和转化率之间的关系 900 IR 30 Ruby 51 1800 3600 IR 49 Ruby IR Ruby 为了研究 IR 温度出现偏差的原因,作者分别了使用IR 和 Ruby 控制,对反应动力学进行了研究,包括反应温度与转化率、混合物粘度间的关系。如图2所示,在一个特定的转化率下, IR 温度出现了明显的改变,导致了 IR 和 Ruby 曲线出现了一个交叉。 一般来说,由于IR 自身的误差, IR 和 Ruby 之间会出现有一定的偏差。但是出现如此显著的偏差(50%转化率处、Fig.2中的虚线)则预示着反应溶液性质的改变。实际上,在这个阶段,溶液的粘度是初始粘度的35倍以上。此时 IR 并不能后反映出溶液内部的实际温度。 Fig. 2 温度和粘度曲线: IR 控制(绿色), Ruby 控制(红色)。空心线代表 IR 传感器值, 实心代表 Ruby 传感器值,黑色的(+)表示粘度 研究表明,粘度是温度控制准确性的一个重要参数。当溶液粘度较大时,为了能够准确的测定实际的反应温 5更高温度下的均聚 为了证实IR和Ruby温度曲线出现交叉是由于反应溶液粘度显著增大所引起的,作者在不同的温度下做了同样的实验。Fig.3显示, IR 和 Ruby 的温度交叉点是一个功能点(越高的反应温度则交叉点出现的越早)。因此在Monowave300 中同时使用两种不同的温度检测器,可以观测出反应的进程(结果如Table2 所所)。 Fig.3 140,150,160℃下的红外控制曲线:空心线代表 IR传感器值,实心代表 Ruby 传感器值, Table 2:反应温度(1800s)和转化率的关系 IR Temperature (℃) Polymer conversion (%) 130 140 150 100 160 100 6结论 使用配备了内部和外部温度传感器 Monowave300顺了完成了丙烯酰胺的水相微波辅助合成。只有当同时使用了两种温度传感器是才能够准确的揭示反应温度。而只使用红外传感器不足以反应实际温度。因而在粘度较高的反应中使用 Ruby 传感器非常重要。 ( 7参考文 献 ) 1 R. Hoogenboom, T. F. A. Wilms, T. Erdmenger, U. S.Schubert, Aust. J. Chem. 2009, 62, 236; J. D. Moseley, E.K. Woodman, Energy Fuels 2009, 23, 5438; C. O. Kappe,D. Dallinger, S. S., Murphree Practical1MicrowaveSynthesis for Organic Chemists, Wiley-VCH: Weinheim,2009. 2 A. Nan, R. Turcu, I. Craciunescu, O. Pana, H. Scharf, J. J.Liebscher, J. Polym. Sci., Part A: Polym. Chem. 2009, 47,5397; R. Hoogenboom, U. S. Schubert, Aust. J. Chem.2009, 62, 181; T. Erdmenger, C. R. Becer, R. Hoogenboom,U. S. Schubert, Aust. J. Chem. 2009,62, 58. 3 J. Rigolini, B. Grassl, S. Reynaud, L. Billon, J. Polym.Sci., Part A: Polym. Chem. 2010, 48, 5775. 4 In order to simplify the present report, only theconversions are shown and mentioned. For details pleaserefer to reference [3]. 5 Adapted from reference [3]. 使用配备了内部和外部温度传感器Monowave300 顺了完成了丙烯酰胺的水相微波辅助合成。只有当同时使用了两种温度传感器是才能够准确的揭示反应温度。而只使用红外传感器不足以反应实际温度。因而在粘度较高的反应中使用Ruby 传感器非常重要。
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安东帕(上海)商贸有限公司为您提供《丙烯酰胺中水相聚合检测方案(微波合成仪)》,该方案主要用于胺中水相聚合检测,参考标准《暂无》,《丙烯酰胺中水相聚合检测方案(微波合成仪)》用到的仪器有安东帕微波合成仪Monowave400。
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