Aqueous polymerization of acrylamide initiated by permanganate/oxalic acid redox system

The polymerization of methacrylic acid initiated by permanganate / oxalic acid redox pair has been studied in aqueous media at 30 ± 0.2°C in nitrogen atmosphere. The initial rate of polymerization has been found to be proportional to nearly the first power of the catalyst (KMnO4) concentration ((0.8-6.0)·10−4 mole/l.) at low monomer concentration (5.89·10−2 mole/l.) but the catalyst exponent varies from 1.2 to 0.2 at comparatively high monomer concentration (17.68·10−2 mole/l.) and falls at comparatively higher concentrations of the activator ((COOH)2) at constant concentration of catalyst (1.6·10−4 mole/l.) and monomer (5.89·10−2 mole/l.). The rate is proportional to the first power of the monomer concentration within the range (2.36–14.1)·10−2 mole/l. and catalyst (2.8·10−4 mole/l.). The initial rate increases with increase in polymerization temperature up to 45°C. The overall activation energy has been found to be 9.87 kcal/mole within the temperature range 30-45°C. Organic solvents (water miscible only) and salts (KCl, Na2SO4 and Na2C2O4) depress the rate considerably but the manganous salt (MnSO4) is found to increase the initial rate. A complexing agent, NaF, decreases the rate as well as the maximum conversion. Introduction of new catalyst at intermediate stages of polymerization increases the rate and the maximum conversion. Die in wasriger Losung durch das Redoxsystem Permanganat/Oxalsaure ausgeloste Polymerisation von Methacrylsaure wurde bei 30 ± 0,2°C und unter Stickstoff untersucht. Bei niedriger Konzentration des Monomeren (5,89·10−2 Mol/l) ist die Anfangsgeschwindigkeit nahezu von erster Ordnung bezuglich der Katalysatorkonzentration ([KMnO4] = (0,8-6,0)·104 mol/l). Bei hoherer Monomerkonzentration (17,68·10−2 mol/l) schwankt der Exponent der Katalysatorkonzentration zwische 1.2 und 0.2; auserdem fallt er in diesem Falle mit zunehmender Konzentration des Aktivators (Oxalsaure), wenn die Katalysator-konzentration (1,6·10−4 mol/l) und die Monomerkonzentration (5,89#10−2 mol/l) konstant gehalten werden. Bei der Katalysatorkonzentration 2.8·10−4 mol/l ist die Anfangsgeschwindigkeit der ersten Potenz der Monomerkonzentration proportional, und zwar im Bereich (2,36-14,1)·10−2 mol/l. Mit zunehmender Temperatur steigt die Polymerisationsgeschwindigkeit an; die Aktivierungsenergic ist zwischen 30 und 45°C 9,87 kcal/mol. Mit Wasser mischbare organische Losungsmittel und auch Salze (KCl, Na2SO4, Na2C2O4) setzen die Reaktionsgeschwindigkeit herab; MnSO4 beschleunigt die Reaktion. NaF, das als Komplexbildner wirkt, senkt sowohl die Reaktionsgeschwindigkeit als auch den maximalen Umsatz. Ein Zusatz von frischem Katalysator im spateren Verlauf der Polymerisation erhoht sowohl die Reaktionsgeschwindigkeit als auch den maximalen Umsatz.