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                淺談影響高分子陽離子聚丙烯酰胺聚合反應的因素

                • 時間:2021-08-03 15:07:08
                聚丙烯酰胺有“百業助劑”之稱,是一種線型水溶性高分子,被廣泛應用於化工、冶金、石油、造紙、水處理等工業部門。與國外聚丙烯酰胺研究和應用開發相比,我國則由於在此方面的研究起步較晚而出現一定的滯後現象。雖然在近年來也取得了一定█的進展,但仍然存在著諸如:產品品種單一、陽離子度取代度低、相對分子量低、水溶性差等缺點和不足,而目前較成熟的曼尼希反應所制得的產品也由於單體毒性的問題,不能用於水處理。因此開發高分子量、高取代度、良好水溶性和低成本的陽離子聚丙烯酰胺系列產品,是當前我國聚丙烯酰胺研究人員與生產產業的關鍵任務與挑戰。今天廠家簡單談談影響高分子陽離子聚丙烯酰胺聚合反應的因素。來看看吧。
                一、陽離子單體的選擇
                在AM與陽離子單體的共聚合中,由於陽離子單體的種類不同,產品的相對分子質量和性能有很大差別。在固定AM 與陽離子單體的質量比為1∶1,混合單體質量分數為35%,引發溫度為20℃,聚合時間為5h的條件下,將DMDAAC、DMC、DAC與AM分別共聚,所得聚合物的特性黏數分別為5.32、8.02、10.57dL/g。3種單體中,DAC具有誘導期短、聚合快、共聚物相對分子質量高等特點,故選擇DAC作為共聚物的陽離子單體。
                二、單體濃度的影響
                固定引發劑量和pH,混合單體的濃度對聚合物特性黏數的影響。
                實驗表明,當單體質量分數超過25%時,反應迅速,聚合物的特性黏數逐漸增大,當單體質量分數達到35%時,聚合物的特性黏數達到最大;當單體質量分數超過40%時,聚合物特性黏數開始迅速下降,這是因為單體濃度過高,增加了單體與自由基反應的幾率,加快了引發速度,使得聚合反應放出的熱來不及散發,進一步促進了反應速度的加快,發生類似暴聚的反應並形成凝膠,產物溶解█性下降,特性黏數也下降。因而合適的單體質量分數約為35%。
                三、氧化還原引發劑的影響
                固定其他條件,改變氧化還原引發劑量,陽離子聚丙烯酰胺(CPAM)特性黏數的影響。
                實驗表明,引發劑用量對特性黏數的影響很大,引發劑用量少,聚合物的特性黏數大,但引發劑的用量也不能太少。當引發劑用量太少時,反應體系中的▓引發劑濃度很低,鏈引發反應很難進行,甚至會發生籠蔽效應。引發劑用量太多時,產物的特性黏數又逐漸下降。這是由於引發劑濃度過高時,生成的自由基較多,因而反應速度過快,反應溫度太高,聚合物無法生成大分子鏈。同時由於反應活性中心的增加,也加快了副反應的速度。因此,通過合理地控制引發劑量,可以獲得不同分子質量的聚合物。實驗最佳引發劑用量為整個體系質量分數的0.02%左右。
                四、V-50的影響
                固定單體濃度和氧化還原引發劑量,僅改變V-50投加量,對聚合物特性黏數的影響。
                實驗表明,CPAM 特性黏數隨著V-50量的增加先增後減。這是因為隨著丙烯酰胺聚合反應的進行,自由基不斷減少,反應體系▓的溫度不斷升高,氧化還原引發體系將難於繼續引發殘余丙烯酰胺單體與陽離子單體的聚合,造成產物中殘余單體量過高,而偶氮類引發劑V-50卻可以在高溫下繼續引發,來彌補後期自由基數量的減少,從而提高聚合物分子質量。但當V-50引發劑量過大時,反應後期自由基生成得太多,造成了後期反應自加速太快,溫度上升過高,增大了鏈終止反應速度,從而導致聚合物特性黏數的下降。V-50最佳加入質量分數為混合單體的0.005%。
                五、pH的影響
                在聚合反應過程中,體系的pH 不僅影響反應的動力學,還影響高分子的結構,其對特性黏數的影響。
                實驗表明,pH對聚合物特性黏數的影響很大。隨著pH的增加,聚合物的特性黏數逐漸增加,當pH達到5.5~6.5時,聚合物的特性黏數達到最大。隨著pH的繼續增加,聚合物的特性黏數逐漸下降。