[科普中国]-苯乙烯-顺丁烯二酸酐共聚物

苯乙烯和顺丁烯二酸配都是竞聚率很小的单体，极易发生共聚反应，生成交替结构的规整共聚物。SMAn树脂具有耐热性及优良的机械性能，但耐冲击性较差，为改善SMAn树脂之耐冲击性能，可在聚合反应中加入橡胶。由于共聚物中含有相当数量的酸酐基团，因而还可衍生出一系列不同类型亲水、疏水区域结构的聚合物，如酸、醋、酞胺、酞亚胺、盐等，更扩大了其应用范围。

简介这种共聚物的分子链上亲水、疏水基团呈现有规律的交替分布，使其既可在亲水体系又可在亲油体系中使用。还可根据需要，设计合成不同单体摩尔比的共聚产物，调节其HBL值。由于共聚物中含有相当数量的酸酐基团，因而还可衍生出一系列不同类型亲水、疏水区域结构的聚合物，如酸、醋、酞胺、酞亚胺、盐等，更扩大了其应用范围。

我国自60年代着手开发苯乙烯一顺丁烯二酸酐为主体的聚合物（简称SMA），近十几年来在许多领域得到应用。

苯乙烯与顺丁烯二酸酐的共聚物（Styrene·maleicAnhydrzdecop01ymer），简称SMAn树脂。SMAn树脂具有耐热性及优良的机械性能，但耐冲击性较差，为改善SMAn树脂之耐冲击性能，可在聚合反应中加入橡胶。若将苯乙烯及顺丁烯二酸酐之共聚物皂化、磺化、半酯化或以胺类中和，可合成水湾性之树脂，可应用于颜料分散剂，皮革处理剂，印刷油墨，枯合剂，乳化剂，润滑剂及上浆剂等。其皂化、磁化、胺化及配化反应。1

合成方法原理溶液聚合体系具有粘度低，搅拌和传热比较容易，不易产生局部过热，聚合反应容易控制等优点。但由于溶剂的引入，溶剂的回收和提纯使聚合过程复杂化，只有在直接使用聚合物溶液的场合，使用溶液聚合最有利。溶液聚合时，溶剂会对反应产生影响，选择溶剂时要注意其对引发剂分解的影响。

以甲苯作为溶剂对过氧化物引发剂有诱导分解的作用，使引发剂的引发效率降低，所以选用偶氮二异丁腈作为引发剂，其诱导分解作用较小。

苯乙烯一顺丁烯二酸酐共聚反应是用甲苯为溶剂，偶氮二异丁腈（AIBN）为引发剂进行的溶液聚合，由于生成的聚合物不溶于溶剂而沉淀析出，因而又称沉淀聚合。顺丁烯二酸酐由于结构对称，极化度低一般不能自聚。但是它能与苯乙烯相好地共聚，这是因为顺丁烯二酸酐上有强吸电子基，使双键上电子云密度降低，因而具有正电性，而苯乙烯具有共轭体系的结构，当带正电性的单体进攻时，双键上显负电性，因而电性相反的两种烯类单体容易交替地进入聚合链生成交替共聚物。

苯乙烯（M1）和顺丁烯二酸酐（M2）共聚的竞聚率r1=0.04，r2=0.015，r1·r2=0.006若两种单体以1比1（mol）投料，则得到的接近交替共聚的产物。这种聚合物是悬浮聚合的良好外散剂，如加入少量二烯单体并取得低交联的聚合物，可以制备水溶性增稠剂。自由基共聚合中，顺丁烯二酸酐的Q、e值分别为0.23、2.25，为缺电子型单体，通常不易单独进行聚合反应。苯乙烯的Q、e值分别为1.0、-0.8，为供电子型单体，因此二单体之间容易发生共聚，从而产生交替共聚物。其反应机理主要是由于电荷转移的相互作用，使得自由基与单体间容易形成过渡状态的络合物。1

合成（1）在250ml的三口烧瓶上装上温度计、搅拌器、球形冷凝管。

（2）将25.75g苯乙烯及2.95g顺丁烯二酸酐加入三口瓶中，水浴加热，体系温度升至50℃后，在搅拌下，顺丁烯二酸酐溶苯乙烯为无色透明液体，顺丁烯二酸酐为白色颗粒状。随着加热的进行顺丁烯二酸酐逐渐溶解。

（3）将苯乙烯3.2g及AIBN0.007g（单体重的0.1%），与25ml 甲苯混合后，放入滴液漏斗中。升温至75—77℃，搅拌下，将苯乙烯溶液在30min内滴加完，再在80℃左右反应1h至1.5h。

（4）反应过程中注意观察现象。在反应物渐渐变稠，搅拌困难时停止加热。冷却至室温，用布氏漏斗过滤。1.5个小时左右后溶液逐渐变稠，呈乳白色。并伴有白色沉淀生成，有一些附着与容器壁上。得到的白色粉末状团体产物，用水洗3次。苯乙烯和顺丁烯二酸酐单体反应生成了共聚物，体系粘度变高。沉淀生成是因为共聚物在苯乙烯当中的溶解性较差。1

减粘分散作用1、原油降粘、降凝荆或流动性改进剂

我国主要油田生产的原油含蜡量较高，粘度大，凝固点高，影响原油的输送。国内一般采用逐站加热进行长距离管道输送，但需消耗大量的燃料和动力，而且在有些场合如海上输送也难以实现。为改善原油的流动性，降低其粘度和凝固点，实现常温输送，最经济简便的方法是加入流动性改进剂。

原油中所含的蜡是碳原子数大于16的长链烷烃，因此要求流动性改进剂具有长烷基主链和极性侧链，分子量一般要求在2000以上。在石蜡结晶过程中，由于它有与石蜡相似的结构，能很好地被石蜡吸附，产生共晶，破坏石蜡晶的方向性，抑制石蜡的三维网状结构生成，从而使含蜡原油的凝固点降低；极性侧链能使被石蜡吸附的降凝剂分子彼此排斥，降低了石蜡晶体的靠扰和粘附作用，干扰、抑制蜡晶的生长，使石蜡保持较高的分散状态，从而改善其流动性。我国原油含蜡量虽高，但对流动性改进剂有较好的感受性，添加很少量的降凝、降粘剂，就能收到明显的效果。

用作原油流动性改进剂的苯乙烯一顺丁烯二酸醉共聚物（SMA）是一种油溶性聚合物。可以根据需要设计其分子结构，即根据原油的含蜡量、蜡晶碳链的长短，对不同碳原子数的脂肪醉进行酷化（一般是用20个碳原子以上的高碳混合醉进行双醋化），可制出对多种原油和液体烃有明显降凝、减粘作用的产物。

2 钻井泥浆稀释剂

钻井泥浆在钻井过程中能起到平衡地层压力、保护井壁、携带钻井屑、清洗井底、冷却、润滑钻具和传递动力等作用。因此，泥浆性能不仅影响钻井本身质量，而且将影响钻井速度和油井产量。钻井泥浆主要由粘土和钻井液组成。具有各种功能、并能满足钻井需要的循环流体称为钻井液。随着钻井深度增加，温度越来越高，泥浆也越来越稠，因此对高温稀释剂的需求越加迫切。

高温稀释剂应具有高电荷密度、抗高温（250℃）性能和抗盐性能。一般的高分子表面活性剂很难同时满足这些要求。磺化苯乙烯-顺丁烯二酸钠盐（简称SSMA）由于其分子结构的特殊性，因此可用作高温稀释剂。SSMA分子中含有-SO3-和-COO-带电基团，这些基团沿主链均匀、紧密排列，这种高密度的负电荷通过静电吸附、络合吸附在粘土表面上，使粘土粒子互相排斥，防止网架结构形成，对泥浆起稳定作用；又因分子中含有苯环和磺酸基，其热稳定性也很高，在260℃仍具有很好的流动稳定性；而传统用的铁铬盐（FCSL）只能抗温到150C。此外，磺酸基的存在还一可提高抗电解质污染能力，提高了泥浆的稳定性。

3 水泥、煤浆、颜料浆添加剂

SMA类型添加剂借助离子电荷、氢键及保护胶体作用，可以使一系列水分散体系的粘度下降，使用性能提高，体系稳定。

3.1 水泥浆添加剂

当SMA用作水泥浆添加剂时，在减少水用量的情况下，仍能保证良好的流动性，特别能抑制流动性随时间而变化，不仅有利于泥浆的输送、施工性的均一，而且克服了固化后龟裂剥落等弊病，对保证建筑施工质量及水泥制品质量极为有利。

3.2煤桨添加剂

以煤作燃料时，为提高燃烧速度和燃烧效率，要将煤进行微粉化。微粉化的煤不仅易飞扬造成公害，且有自燃的危险；特别是从运输时的环境卫生和安全考虑，需将粉煤分散到水中形成煤浆。在此煤浆中加入少量的SMA流动添加剂，即使水量很少，它仍具有良好的流动性，没有结块现象，使运输得以正常进行。

3.3倾料分散剂

水性涂料是一个复杂的、多组分的非均相分散体系.在该体系中不宜直接使用干粉颜料，需先将颜料制成浆后再调入着色。制备颜料浆需要分散剂，如SMA类就是一种优良的颜料分散剂，它不仅使颜料易分散，缩短研磨分散时间，还可防止颜料再度絮凝，使分散体系长期稳定。

综上所述，SMA对石油输送、钻井泥浆、水泥砂浆、颜料浆均能起到显著的减粘分散作用，是一类优良的添加剂。SMA的分子结构特性还可使其衍生出一系列产品，因此其应用范围绝不仅仅局限于上述几个方面，还可在涂料、造纸、农药、塑料、印染、皮革等方面得到应用。12

本词条内容贡献者为:

耿彩芳 - 副教授 - 中国矿业大学