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聚丙烯酰胺的合成及应用研究进展

聚丙烯酰胺 ( PAM) 是丙烯酰胺均聚物及共聚

1.物的统称主要包括非离子型聚丙烯酰胺 ( NPAM) 、阳离子型聚丙烯酰胺( CPAM) 、阴离子聚丙烯酰胺( APAM) 、两性聚丙烯酰胺( AmPAM) 等 4类。聚丙烯酰胺由于结构中含有大量的酰胺基,易形成氢键,从而具有较好的稳定、絮凝作用,在污水处理、石油开采、造纸工业等行业都有十分广泛的

2.应用素有“百业助剂 ”之称 。聚丙烯酰胺又易于进行化学改性,可以制备功能性聚丙烯酰胺材料,例如在聚丙烯酰胺中引入少量疏水基团可得到疏水缔合型聚丙烯酰胺,此类聚丙烯酰胺对温度、pH 等因素表现出特殊的性质,可做成智能聚合物

3.交联型聚丙烯酰胺有较好的吸水性,可以制备水凝胶与高吸水树脂,在生物医药、整形等领域有着重要的应用与研究。随着我国经济的发展,聚丙烯酰胺产品的消费不断增长。我国聚丙烯酰胺产品主要消费在石油开采领域,欧美国家主要消费在水处理领域,日本主要消费在造纸工业,但是随着我国对环保要求的不断提高,聚丙烯酰胺在水处理领域的消费也呈现出较大的增长 。本文主要介绍聚丙烯酰胺的合成方法及应用的研究进展,并对其发展进行了展望。

聚丙烯酰胺|絮凝剂|聚合氯化铝

聚丙烯酰胺的主要合成方法
目前,聚丙烯酰胺的合成方法主要为水溶液聚合、反相乳液聚合、反相微乳液聚合、水相分散聚合等,近些年又有学者将辐射技术、活性 / 可控自由基聚合等新兴的聚合方法与上述方法相结合,促进了聚丙烯酰胺生产技术的发展。

水溶液聚合:

丙烯酰胺单体在水溶液中进行的聚合反应称为水溶液聚合。丙烯酰胺单体易溶于水,其在水溶液中的聚合速率与相对分子质量要高于在有机溶剂中的反应。丙烯酰胺水溶液聚合主要采用氧化还原引发体系,其产品性质易受到溶剂、用量、温度等因素影响 。采用水溶液聚合生产的聚丙烯酰胺产品固含量较低但其具有操作简单、设备要求低、单体转化率较高、污染少等优点,因此即使水溶液聚合是生产的聚丙烯酰胺最早采用的方法,但至今仍是最为常用的生产方法 。目前,水溶液聚合生产的聚丙烯酰胺产品主要为聚丙烯酰胺干粉,一般采用中浓度( 20% ~ 35% ) 丙烯酰胺单体聚合。中浓度聚合工艺主要为带式片状聚合工艺和釜式大块聚合工艺。带式聚合工艺主要有: 美国氰胺公司聚合工艺、美国纳尔科公司聚合工艺等; 釜式大块聚合工艺主要有日本三洋化成公司聚合工艺、日本三菱公司聚合工艺等。我国主要采用中浓度聚合工艺,多为固定式和移动式聚合设备,热风式连续干燥工艺。

反相乳液聚合与反相微乳液聚合:

反相乳液聚合是由 Vanderhoff 于 1962 年提出,是指将水溶性聚合单体加入到非极性的有机溶剂中,在油包水型乳化剂的作用下发生聚合反应其成核机理为胶束成核与均相成核机理。一般反相乳液聚合由单体溶液、有机介质以及乳化剂组成,而且在聚合反应中乳化剂分子的立体位阻、水合作用、引发剂用量以及聚合单体中 N、O 极性对单体转化率、聚合物相对分子。目前,聚丙烯酰胺的反相乳质量均有较大的影响,液生产工艺较为复杂,成本较高,但其固含量较高、黏度低,使用方便,因此反相乳液聚合产品受到了消费者的青睐。Tian[9]采用反相乳液聚合技术研究了丙烯酰胺与魔芋甘露聚糖接枝共聚反应,其接枝率可达到95% ,并探讨了引发剂、乳化剂、单体浓度以及反应温度对聚合反应的影响,而且引入魔芋甘露聚糖后,增加了聚丙烯酰胺的水溶性,具有较好的增稠性能。

反相微乳液聚合技术是在反相乳液聚合技术基础上发展起来的一种聚合技术。微乳液制备方法主要有Schulman 法与 Shah 法,反相微乳液一般为透明或者半透明状态,比反相乳液具有更高的稳定性,而且微乳液具有各向同性的特性。反相微乳液聚合反应速度快,聚合过程中没有显著的恒速期,成核机理主要为液滴连续成核和均相成核机理,而且乳化剂、单体浓度、温度等因素对反应影响较大。Qiu 等使用丙烯酰胺与乙烯苯磺酸钠共聚,采用反相微乳液聚合的方法制备了阴离子型聚电解质,反应在 40 ℃ 环己烷中由 ( NH4 ) 2 S2 O8 和 NaHSO3 引发,非离子表面活性剂为Span 80 与 Tween 80 ( HLB = 8. 58 ) ,并通过 Kelen – Tudos 法计算出了 2 种单体的竞聚率。Tao[11]采用反相微乳液技术制备了丙烯酰胺、丙烯酸、对苯乙烯磺酸钠无规共聚物,并研究了引发剂浓度、单体物料比、反应温度等因素对聚合反应的影响,而且聚合过程中没有明显的恒速期,聚合物玻璃化转变温度为 115. 5 ℃ 。

分散聚合:

分散聚合是一种沉淀聚合,由 ICI 公司提出,其体系由稳定剂、反应单体、引发剂等组成。当聚合反应生成的聚合物分子链达到一定长度后,聚合物从溶剂中沉淀出来,形成微球,并在稳定剂的作用下,形成稳定的分散体系。对于非水溶性单体一般采取有机相分散聚合; 水溶性高分子采用水相分散聚合。水相分散聚合以水为溶剂,大大减少了有机溶剂及表面活性剂的使用,减少了对环境的污染,是一种绿色环保的高新技

以上就是小编为大家整理的关于聚丙烯酰胺的合成及应用研究进展,希望对大家有帮助!

 

 

 



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