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          陽離子聚丙烯酰胺由什么聚成?

          2021/12/10    來源:    作者:聚丙烯酰胺  閱讀:次  【打印此頁】

                陽離子聚丙烯酰胺(CPAM)是由非離子結構單元丙烯酰胺和一種或幾種陽離子結構單元組成的共聚物。陽離子聚丙烯酰胺廣泛運用于污泥/礦泥脫水、市政污水、工業廢水、原水處理以及工業固液分離過程中,大大提高沉降、澄清、氣浮、濃縮和脫水速度,改善固液分離的效果。正因為陽離子聚丙烯酰胺的需求量不斷增加,所以很多人對它的制備方法非常好奇,作為專業的陽離子聚丙烯酰胺生產廠家,關于這方面知識為大家普及下:


          陽離子聚丙烯酰胺


                從目前的合成方法看,陽離子聚丙烯酰胺的制備方法一般可分為兩大類:
                一是聚丙烯酰胺的陽離子改性法,該法是通過曼尼希反應在丙烯酰胺上引入胺類分子,常用的有二甲胺、二乙胺、三甲胺等,也有使用哌嗪、N-甲基對二氮己烷[4],包括非離子聚丙烯酰胺水溶液的陽離子化、對乳液聚丙烯酰胺進行陽離子化、天然高分子接枝陽離子聚丙烯酰胺。
                二是丙烯酰胺單體與陽離子單體共聚法,此方法的研究是為了獲得在聚合物性能上達到某一特定用途的陽離子聚丙烯酰胺產品,其技術的關鍵是正確選擇陽離子共聚單體,確定最佳的共聚反應體系及聚合工藝條件。
                常用的陽離子單體結構中的陽離子基團一般為含氮基團,包括丙烯酰氧乙基三甲基氯化胺(DAC or AOTAC)、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化胺(DMC)、二甲基二烯丙基氯化胺(DMDAAC or DADMAC)、丙烯酰氧乙基二甲基芐基氯化銨(AODBAC or DBC)、甲基丙烯酰氧乙基二甲基芐基氯化銨(MBDAC or MADAMBQ)、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙基三甲基氯化銨(AMPTAC)等。

                丙烯酰胺共聚產品以電荷度可控、電荷分布均勻和制備工藝簡單而備受矚目,其特點是高分子長鏈上既有酰胺基團,又有大量帶正電荷的陽離子基團,在酸性或堿性中均呈現正電性,對帶負電荷懸浮顆粒的污水進行絮凝沉淀時,具有極強的澄清效果,因此,近幾年來國內外對陽離子聚丙烯酰胺產品的合成研究表現出了較大的興趣。共聚法生產陽離子聚丙烯酰胺產品的方法主要有水溶液聚合法、反相乳液聚合法、分散聚合法,此外還有雙水相聚合、超臨界CO2聚合、活性/可控自由基聚合、反相懸浮聚合法等。


          陽離子聚丙烯酰胺


                水溶液聚合法:
            水溶液聚合是工業上最早采用并沿用至今的CPAM生產方法,用這種方法可以生產CPAM水溶液、膠體和干粉產品。若不考慮制備干粉的過程,水溶液聚合法的操作工藝及設備簡單、成本較低、操作安全方便、對環境污染小、聚合轉化率高、容易得到高分子量的聚合產品,但是在聚合條件下,聚合物會發生酰亞胺化交聯反應,形成難溶或不溶于水的產物;若使用干粉產品,其干燥和粉碎過程既導致產品的機械降解,影響使用,而且消耗大量能量,甚至產生的粉塵也威脅生產人員的健康。
              所以為解決這些問題,研究者們對CPAM的水溶液聚合技術進行了不斷深入地研究,諸如單體濃度、引發體系、體系pH值、添加劑種類及用量、溶劑和聚合溫度等對聚合反應特性及產品性能的影響等,開發出了過渡金屬化合物引發體系的水溶液聚合、雙官能度引發體系的水溶液聚合、等離子體引發的水溶液聚合等。

            反相乳液聚合法:
            CPAM反相乳液是指水溶性的丙烯酰胺與陽離子單體借助W/O型乳化劑,在引發劑和攪拌的作用下進行乳液聚合,進而乳化分散在連續相介質(油)中,形成一種W/O型穩定的膠體分散體系。聚合反應原料一般包含丙烯酰胺和一種或幾種陽離子單體、連續相介質(油)、乳化劑等。聚合反應地點通?赡茉谶B續相介質(油)中、被單體溶脹的膠束中、單體液滴中或吸附的乳化劑層中。反相乳液聚合的優點在于表觀粘度低,有效含量高(25~60wt%),溶解迅速,有利于攪拌傳熱、管道輸送和連續生產,聚合速度快,同時產物特性粘數高,可在較低的溫度下進行聚合等。
              但是它們最大的不足在于其對環境的污染:由于在制備過程中需要使用表面活性劑、烴類物質等大量對環境有害的物質,在轉相提高溶解分散性和貯存過程中也需要添加另外的表面活性劑,在CPAM乳液應用的同時,這些表面活性劑和烴類物質也隨之被大量排入環境而造成“二次污染”;且產品中留有乳化劑等雜質,不易完全除凈,有損電性能等,限制了其應用。

            分散聚合法:
            近年來,陽離子聚丙烯酰胺(CPAM)的自由基分散聚合技術作為一種新技術在聚丙烯酰胺合成領域越來越受到人們的關注。從反應歷程上看,它事實上是一種在有分散穩定劑存在下的特殊形式的沉淀聚合[43]。除了反應動力學外,乳液聚合與分散聚合的最大區別在于:在乳液聚合中,聚合物在自身單體溶液中是可溶的或可溶脹的;在分散聚合中,聚合物在自身單體溶液中是不溶的,而且一旦生成就沉淀下來,必須加入表面活性劑或分散穩定劑阻止聚合物顆粒沉淀,使其穩定于分散體系中,成為聚合物膠體體系。
              相比于其它聚合方法,分散聚合既具有水溶液聚合工藝簡單、操作方便的優勢,又具有反相乳液聚合反應速度快、產物相對分子質量大的特性。所得聚合物乳液流動性好,無塊狀、顆粒狀不溶物,溶解速度快,使用時不需要龐大的溶解設備,可以在管道中直接注入,便于自動化操作和準確計量,節省物力和人力。使用時無有害的有機溶劑,杜絕了對環境的二次污染。
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