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高分子量阳离子聚丙烯酰胺的合成方法

高分子量阳离子聚丙烯酰胺的合成方法

    丙烯酰胺与阳离子单体的共聚反映属于自由基聚合,具有自由基反应的一般特点,由链引发、链增长、链终止三步组成。从聚合反应特点可得出,影响产物分子量的因素主要有:引发剂活性和浓度、单体浓度、引发温度、聚合方法和单体活性等因素。而一般引发剂的分解是整个聚合反应的速控步。因而,要制得超高分子量的阳离子聚丙烯酰胺,关键是选择高效的引发剂,和适合工业化生产的聚合方式,以及时将聚合反应热移除。
聚丙烯酰胺生产厂家聚合方法:从合成的溶剂环境来分阳离子聚丙烯酰胺共聚法主要:水溶液聚合、反相乳液聚合和反相微乳液聚合,水相中的分散聚合等。
(1)水溶液聚合
    在单体溶液中进行的聚合反应过程称为溶液聚合。水既可溶解丙烯酰胺和阳离子单体又可以溶解聚合物,因而水溶液中的共聚反应为均相溶液反应。反应所得聚合物的性质取决于:引发剂、PH值、络合剂表面活性剂和链转移剂的种类、加量及聚合温度等因素等。杨灿等采用水溶液法合成了丙烯酰胺(AM)与二甲基二烯丙基氯化铵(DMDAAC)的共聚物PDA。产物单体转化率高、特性粘数高、溶解性好的产品。并对影响产品特性粘数的因素进行了探讨。目前国内主要生产厂主要采用带式片状聚合工艺和釜式大块聚合。锥型可旋转反应釜   容积可达5000L。该聚合方法操作工艺及设备简单,可在塑料袋、聚合槽或者聚合釜中进行,投资少、易操作、对环境污染少,聚合转化率高,容易得到高分子量的聚合产品,是工业上最早采用并沿用至今的方法。但盖房阿发聚合速度较慢,导致设备利用率和生产能力低,且出料困难等缺点也有待改善。
(2)反相乳液聚合和反相微乳液聚合
    一般油分散在水中形成的胶体分散体成体乳液, 乳液聚合则是单体和水在乳化剂作用下形成哦乳液中进行的聚合。
反相乳液法固含量高(可达到40%),流动性好,改善了反映的传热和搅拌混合,可同时提高聚合反应速率和聚合物分子量,产品分子量高且溶解时间短,适宜大规模生产。但聚合物必须经过破乳从有机溶剂中分离出来才能应用,技术较复杂,提高了生产成本且存在有机溶剂毒性和污染的问题。
反相微乳液一般是指各向同性,清亮透明或半透明,粒径在8——100nm热力学稳定的胶体分散体系。利用该方法所得水溶性聚合物产品一般离子大小均匀、稳定性好。单要获得高分子量聚合物,并实现工业化生产,还有待研究。、
(3)水相中的分散聚合
    水相中的分散聚合是以水为反应溶剂,添加 少量分散剂(工业上常用的为水溶性聚合物体系如聚氧化乙烯PEO、聚乙二醇PEG和无机盐体系,如氯化钠、硫酸铵等)和介质调节剂,生成粒径在10μm以下,固含量20%—40%,在水相中均匀、稳定分散的高分子活性液体。该聚合方法要求分散剂既要能溶解单体、引发剂和其他添加剂,又不能溶解聚合物,分散稳定剂的组成、离子度和浓度等能够使得聚合过程平稳、分散体的粒径适中、分布均匀。汪艳以PEG20000为分散剂,APS为引发剂,引发丙烯酰胺与丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵聚合制的了固含量高,絮凝效果好且溶解性好的水包水型阳离子乳液絮凝剂 。汪威等以丙烯酸接枝壬基酚聚氧乙烯(PA-g-NPEO)为分散剂在叔丁醇/水(TBA-H2O)体系中分散聚合,合成的聚合物基本为球形、粒度分布均匀。该方法反映速度快,所得聚合物分子量较高,操作方便,所得产品表观黏度低,传热效果好,。使用时无有害的有机类溶剂,杜绝了二次污染不足在于常用的分散剂价格昂贵,分散性能不好,用于分散聚合时分散剂用量大(占单体质量的50wt%以上),但不能制得超高分子量的产品。

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