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聚丙烯酰胺水溶液聚合方法

来源:美源净水材料 作者:Admin 日期:16-07-23 浏览:

    聚丙烯酰胺水溶液聚合方法

    丙烯酰胺水溶液聚合法是工业生产中采用的主要方法。配方中单体溶液须经离子交换提纯。反应介质水应为去离子水,引发剂多采用过硫酸盐与亚硫酸盐组成的氧化—还原引发剂体系,以降低反应引发温度。此外需加链转移剂,常用的为异丙醇。为了消除可能存在的金属离子的影响,必要时加入螯合剂乙二胺四乙酸。为了易于控制反应温度,单体浓度通常低于25%。

    由于丙烯酰胺聚合反应热高达82.8kj/mol,聚合热必须及时导出,如果单体浓度为25%-30%即使在10℃引发聚合,如果聚合热不导出,则溶液温度会自动上升到100℃,将生成大量不溶物。因此导热问题成为生产中的关键问题之一。

    生产低相对分子质量产品时可在釜式反应器中间歇操作或多釜串联连续生产,夹套冷却保持反应温度为20-25℃,转化率达95-99%。生产高相对分子质量产品时,由于产品为冻胶状,不能进行搅拌,为了及时导出反应热,工业上采用在反应釜中将配方中的物料混合均匀后,立即送入聚乙烯小袋中,将装有反应物料的聚乙烯装置水槽中进行冷却反应。须注意的是由于空气中的氧有明显的阻聚作用,配料与加料必须在N2中进行。使用过硫酸盐—亚硫酸盐引发剂体系时,通常引发开始温度为40℃,如果要求生产超高相对分子质量产品时引发温度应低于20℃。

    由于单体不挥发,反应后不能除去,所以未反应单体将残存于聚丙烯酰胺中,延长反应时间,提高反应温度虽可降低残余单体量,但生产能力降低而且不溶物含量会增加。为了降低残余单体量有的工厂采用复合引发体系,由氧化——还原引发剂与水溶性偶氮引发剂组成。低温条件下由氧化——还原引发剂发挥作用,后期当反应物料温度升高后,使偶氮引发剂分解进一步发挥作用,此法生产的聚丙烯酰胺残余单体量可低至0.02%(气相色谱法测定)。水溶性偶氮引发剂为4,4'-偶氮双-4-氰基戊酸、2,2'、-偶氮双-4-甲基丁腈硫酸钠及2,2'-偶氮双-2-脒基戊烷二盐酸盐等。

    测定残存丙稀酰胺的方法工业上主要用溴化法,但其灵敏度较差,对于极微量单体可用火焰离子谱或高效液相色谱进行测定。

    为了生产含有少量羧基的聚丙烯酰胺,可在聚合配方中加入适量碳酸钠,使少量的酰胺基团水解为羧基,减少生产不溶物。

    按上述方法合成的聚丙烯酰胺为高黏度流体或凝胶状不流动物。可以直接作为商品,供应地距生产工厂较近的使用单体。长途运输时,则应进行干燥,生产粉状固体。胶体物进行干燥的方法可用捏和干燥法,但此法能耗大,并且产品降解严重。生产规模较小时可采用挤出机造粒后烘房内烘干的方法,再经粉碎得粉状产品。产量大而且较先进的方法是经挤出机造粒后,送入转鼓式干燥器,干燥后粉碎得粉状商品。


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