工業用聚丙烯酰胺的自由基聚合法
發布時間:2012-12-28人氣:103
聚丙烯酰胺在自由基聚合方法研究的過程中,研發產品越來越多,大部分都應用于工業污水治理。
在進行科學研究時,我們為了更全面的觀察聚丙烯酰胺的自由基聚合過程,通常會采用多種方法組合的方式進行研究。
工業上聚丙烯酰胺的自由基聚合可采用水溶液聚合法、反相乳液聚合法和懸浮聚合法,得各種劑型的產品。對產品的共同要求是相對分子質量可控,水易溶及殘存單體少。
產品質量穩定均一、便于使用和降低成本,是當今聚丙烯酰胺生產技術發展的方向。
水溶液聚合是聚丙烯酰胺生產歷史較長的方法,該方法在生產中既安全又經濟合理, 今仍是聚丙烯酰胺的主要生產技術。同時,人們對水溶液聚合的研究也在不斷深入,諸如引發刑體系、介質PH值、添加劑種類及用量解劑和聚合混度等對聚合反應特性及產品性能的影響等。
低濃度聚合可在聚合反應槽或聚合反應釜中進行。在經離子交換精制的8%—10%聚丙烯酰胺水溶液中,于惰性氣體保護下,加入過硫酸鉀溶液和亞硫酸鈉溶液,在20—50Y下聚合4—8k,可得水溶液產品。
為控制聚合物相對分子質量,可加入異丙醇等鏈轉移劑。欲制得高相對分子質量產品,必須單體純度高、聚合起始溫度低、引發劑活性高且用量少。生產中較常見的制備水溶膠型聚丙烯酰胺溶液產品的工藝流程如圖所示。
?陽離子聚丙烯酰胺聚合反應故熱量較大,約82.BU/咖l,而陽離子聚丙烯酰胺水溶液的粘度很大,所以散熱較困難。工業生產中根據產品性能和劑型要求,可采用低濃度(8%—12%)和中濃度(20%—30%)或高濃度(45%)的丙烯酰胺溶液聚合。低濃度聚合主要用于制備水溶液產品,中濃度或高濃度聚合適用于生產粉末狀產品。
陰離子聚丙烯酰胺水溶液在適當溫度下,幾乎可以使用所有的自由基引發方式進行聚合,聚合過程也遵循一般自由基聚合反應的規律。
工業上較常用的是引發劑的氧化還原引發和熱分解引發,隨著引發劑種類不同,聚合產物結構和相對分子質量有明顯差異。常用的引發劑是過硫酸鹽/亞硫酸鹽、溴酸份亞硫酸鹽氧化還原體系和偶氮化合物。
工業生產中采用的聚合方法,主要是溶液聚合法和反相乳液聚合法,以前者應用較為廣泛。此外也有采用γ-射線輻照引發固相聚合的報道。聚丙烯酰胺水溶液聚合為陽離子聚丙烯酰胺水溶液時,聚合熱為82.8 kJ/mol。相對來說放出的熱量甚大,因此水溶液聚合法中如何及時導出聚合熱成為生產中的重要技術問題之一。其次一個問題是如何降低殘余單體含量。因為聚丙烯酰胺單體毒性甚大,為了減少其危害性,特別是用于水質處理時對殘余單體的含量要求低于0.1%。第三個問題是如何將聚合反應得到的高粘度流體或凝膠轉變為固體物,即干燥脫水問題。第四個問題是如何自由控制產品分子量。
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