苯乙烯和順丁烯二酸配都是競聚率很小的單體，極易發生共聚反應，生成交替結構的規整共聚物。SMAn樹脂具有耐熱性及優良的機械性能，但耐衝擊性較差，為改善SMAn樹脂之耐衝擊性能，可在聚合反應中加入橡膠。由於共聚物中含有相當數量的酸酐基團，因而還可衍生出一系列不同類型親水、疏水區域結構的聚合物，如酸、醋、酞胺、酞亞胺、鹽等，更擴大了其套用範圍。
基本介紹
- 中文名：苯乙烯-順丁烯二酸酐共聚物
- 外文名：Styrene·maleic Anhydrzde cop01ymer
- 別稱：SMAn樹脂
簡介,合成方法,原理,合成,減粘分散作用,
簡介
這種共聚物的分子鏈上親水、疏水基團呈現有規律的交替分布，使其既可在親水體系又可在親油體系中使用。還可根據需要，設計合成不同單體摩爾比的共聚產物，調節其HBL值。由於共聚物中含有相當數量的酸酐基團，因而還可衍生出一系列不同類型親水、疏水區域結構的聚合物，如酸、醋、酞胺、酞亞胺、鹽等，更擴大了其套用範圍。
我國自60年代著手開發苯乙烯一順丁烯二酸酐為主體的聚合物（簡稱SMA），近十幾年來在許多領域得到套用。
苯乙烯與順丁烯二酸酐的共聚物（Styrene·maleicAnhydrzdecop01ymer），簡稱SMAn樹脂。SMAn樹脂具有耐熱性及優良的機械性能，但耐衝擊性較差，為改善SMAn樹脂之耐衝擊性能，可在聚合反應中加入橡膠。若將苯乙烯及順丁烯二酸酐之共聚物皂化、磺化、半酯化或以胺類中和，可合成水灣性之樹脂，可套用於顏料分散劑，皮革處理劑，印刷油墨，枯合劑，乳化劑，潤滑劑及上漿劑等。其皂化、磁化、胺化及配化反應。
合成方法
原理
溶液聚合體系具有粘度低，攪拌和傳熱比較容易，不易產生局部過熱，聚合反應容易控制等優點。但由於溶劑的引入，溶劑的回收和提純使聚合過程複雜化，只有在直接使用聚合物溶液的場合，使用溶液聚合最有利。溶液聚合時，溶劑會對反應產生影響，選擇溶劑時要注意其對引發劑分解的影響。
以甲苯作為溶劑對過氧化物引發劑有誘導分解的作用，使引發劑的引發效率降低，所以選用偶氮二異丁腈作為引發劑，其誘導分解作用較小。
苯乙烯一順丁烯二酸酐共聚反應是用甲苯為溶劑，偶氮二異丁腈（AIBN）為引發劑進行的溶液聚合，由於生成的聚合物不溶於溶劑而沉澱析出，因而又稱沉澱聚合。順丁烯二酸酐由於結構對稱，極化度低一般不能自聚。但是它能與苯乙烯相好地共聚，這是因為順丁烯二酸酐上有強吸電子基，使雙鍵上電子云密度降低，因而具有正電性，而苯乙烯具有共軛體系的結構，當帶正電性的單體進攻時，雙鍵上顯負電性，因而電性相反的兩種烯類單體容易交替地進入聚合鏈生成交替共聚物。
苯乙烯（M1）和順丁烯二酸酐（M2）共聚的競聚率r1=0.04，r2=0.015，r1·r2=0.006若兩種單體以1比1（mol）投料，則得到的接近交替共聚的產物。這種聚合物是懸浮聚合的良好外散劑，如加入少量二烯單體並取得低交聯的聚合物，可以製備水溶性增稠劑。自由基共聚合中，順丁烯二酸酐的Q、e值分別為0.23、2.25，為缺電子型單體，通常不易單獨進行聚合反應。苯乙烯的Q、e值分別為1.0、-0.8，為供電子型單體，因此二單體之間容易發生共聚，從而產生交替共聚物。其反應機理主要是由於電荷轉移的相互作用，使得自由基與單體間容易形成過渡狀態的絡合物。
合成
（1）在250ml的三口燒瓶上裝上溫度計、攪拌器、球形冷凝管。
（2）將25.75g苯乙烯及2.95g順丁烯二酸酐加入三口瓶中，水浴加熱，體系溫度升至50℃後，在攪拌下，順丁烯二酸酐溶苯乙烯為無色透明液體，順丁烯二酸酐為白色顆粒狀。隨著加熱的進行順丁烯二酸酐逐漸溶解。
（3）將苯乙烯3.2g及AIBN0.007g（單體重的0.1%），與25ml 甲苯混合後，放入滴液漏斗中。升溫至75—77℃，攪拌下，將苯乙烯溶液在30min內滴加完，再在80℃左右反應1h至1.5h。
（4）反應過程中注意觀察現象。在反應物漸漸變稠，攪拌困難時停止加熱。冷卻至室溫，用布氏漏斗過濾。1.5個小時左右後溶液逐漸變稠，呈乳白色。並伴有白色沉澱生成，有一些附著與容器壁上。得到的白色粉末狀團體產物，用水洗3次。苯乙烯和順丁烯二酸酐單體反應生成了共聚物，體系粘度變高。沉澱生成是因為共聚物在苯乙烯當中的溶解性較差。
減粘分散作用
1、原油降粘、降凝荊或流動性改進劑
我國主要油田生產的原油含蠟量較高，粘度大，凝固點高，影響原油的輸送。國內一般採用逐站加熱進行長距離管道輸送，但需消耗大量的燃料和動力，而且在有些場合如海上輸送也難以實現。為改善原油的流動性，降低其粘度和凝固點，實現常溫輸送，最經濟簡便的方法是加入流動性改進劑。
原油中所含的蠟是碳原子數大於16的長鏈烷烴，因此要求流動性改進劑具有長烷基主鏈和極性側鏈，分子量一般要求在2000以上。在石蠟結晶過程中，由於它有與石蠟相似的結構，能很好地被石蠟吸附，產生共晶，破壞石蠟晶的方向性，抑制石蠟的三維網狀結構生成，從而使含蠟原油的凝固點降低；極性側鏈能使被石蠟吸附的降凝劑分子彼此排斥，降低了石蠟晶體的靠擾和粘附作用，干擾、抑制蠟晶的生長，使石蠟保持較高的分散狀態，從而改善其流動性。我國原油含蠟量雖高，但對流動性改進劑有較好的感受性，添加很少量的降凝、降粘劑，就能收到明顯的效果。
用作原油流動性改進劑的苯乙烯一順丁烯二酸醉共聚物（SMA）是一種油溶性聚合物。可以根據需要設計其分子結構，即根據原油的含蠟量、蠟晶碳鏈的長短，對不同碳原子數的脂肪醉進行酷化（一般是用20個碳原子以上的高碳混合醉進行雙醋化），可制出對多種原油和液體烴有明顯降凝、減粘作用的產物。
2 鑽井泥漿稀釋劑
鑽井泥漿在鑽井過程中能起到平衡地層壓力、保護井壁、攜帶鑽井屑、清洗井底、冷卻、潤滑鑽具和傳遞動力等作用。因此，泥漿性能不僅影響鑽井本身質量，而且將影響鑽井速度和油井產量。鑽井泥漿主要由粘土和鑽井液組成。具有各種功能、並能滿足鑽井需要的循環流體稱為鑽井液。隨著鑽井深度增加，溫度越來越高，泥漿也越來越稠，因此對高溫稀釋劑的需求越加迫切。
高溫稀釋劑應具有高電荷密度、抗高溫（250℃）性能和抗鹽性能。一般的高分子表面活性劑很難同時滿足這些要求。磺化苯乙烯-順丁烯二酸鈉鹽（簡稱SSMA）由於其分子結構的特殊性，因此可用作高溫稀釋劑。SSMA分子中含有-SO3-和-COO-帶電基團，這些基團沿主鏈均勻、緊密排列，這種高密度的負電荷通過靜電吸附、絡合吸附在粘土表面上，使粘土粒子互相排斥，防止網架結構形成，對泥漿起穩定作用；又因分子中含有苯環和磺酸基，其熱穩定性也很高，在260℃仍具有很好的流動穩定性；而傳統用的鐵鉻鹽（FCSL）只能抗溫到150C。此外，磺酸基的存在還一可提高抗電解質污染能力，提高了泥漿的穩定性。
3 水泥、煤漿、顏料漿添加劑
SMA類型添加劑藉助離子電荷、氫鍵及保護膠體作用，可以使一系列水分散體系的粘度下降，使用性能提高，體系穩定。
3.1 水泥漿添加劑
當SMA用作水泥漿添加劑時，在減少水用量的情況下，仍能保證良好的流動性，特別能抑制流動性隨時間而變化，不僅有利於泥漿的輸送、施工性的均一，而且克服了固化後龜裂剝落等弊病，對保證建築施工質量及水泥製品質量極為有利。
3.2煤槳添加劑
以煤作燃料時，為提高燃燒速度和燃燒效率，要將煤進行微粉化。微粉化的煤不僅易飛揚造成公害，且有自燃的危險；特別是從運輸時的環境衛生和安全考慮，需將粉煤分散到水中形成煤漿。在此煤漿中加入少量的SMA流動添加劑，即使水量很少，它仍具有良好的流動性，沒有結塊現象，使運輸得以正常進行。
3.3傾料分散劑
水性塗料是一個複雜的、多組分的非均相分散體系.在該體系中不宜直接使用乾粉顏料，需先將顏料製成漿後再調入著色。製備顏料漿需要分散劑，如SMA類就是一種優良的顏料分散劑，它不僅使顏料易分散，縮短研磨分散時間，還可防止顏料再度絮凝，使分散體系長期穩定。
綜上所述，SMA對石油輸送、鑽井泥漿、水泥砂漿、顏料漿均能起到顯著的減粘分散作用，是一類優良的添加劑。SMA的分子結構特性還可使其衍生出一系列產品，因此其套用範圍絕不僅僅局限於上述幾個方面，還可在塗料、造紙、農藥、塑膠、印染、皮革等方面得到套用。
