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聚丙烯酰胺產(chǎn)品的制備工藝
聚丙烯酰胺產(chǎn)品的制備工藝
發(fā)布時(shí)間:2021-05-12 瀏覽
聚丙烯酰胺產(chǎn)品的制備工藝
 
均相水溶液聚合法 均相水溶液聚合法是把單體丙烯酰胺和引發(fā)劑溶解在水中進(jìn)行的聚合反應(yīng),常用的引發(fā)劑有過(guò)氧化物和偶氮化物。水溶液聚合法是聚丙烯酰胺工業(yè)生產(chǎn)早采用的聚合方法,由于操作簡(jiǎn)單容易,聚合物產(chǎn)率高,易獲得高分子量聚合物,以及對(duì)環(huán)境污染少,一直是聚丙烯酰胺生產(chǎn)的主要方法。
①水溶液聚合膠體聚丙烯酰胺生產(chǎn)工藝 生產(chǎn)聚丙烯酰胺水溶液膠體的低濃度(8%~12%),或中濃度(20%~35%)聚合工藝過(guò)程是:離子交換精制丙烯酰胺單體水溶液,調(diào)節(jié)溶液溫度至20~50℃,吹N2氣20min以去除溶液中氧。加入過(guò)ls鉀-亞ls氫鈉引發(fā)劑溶液,引發(fā)聚合4~8h,得到聚丙烯酰胺水溶液膠體產(chǎn)品。
②水溶液聚合粉狀聚丙烯酰胺生產(chǎn)工藝 水溶液聚合粉狀聚丙烯酰胺生產(chǎn)工藝按單體濃度可分低濃度和高濃度聚合。
低濃度(約10%)水溶液聚合粉狀聚丙烯酰胺生產(chǎn)工藝是,將約10%的AM聚合得到的呈流涎到蒸汽加熱的轉(zhuǎn)鼓上形成薄片,隨著裝鼓慢慢轉(zhuǎn)動(dòng),PAM被加熱干燥。干的PAM從滾筒上刮下后,經(jīng)粉碎得到粉狀產(chǎn)品。
中濃度(20%~30%)水溶液合粉狀聚丙烯酰胺生產(chǎn)工藝過(guò)程由中濃度(20%~30%)AM水溶液聚合、造粒、干燥三部分組成。該聚合工藝又有片狀(傳送帶)聚合和大塊(聚合釜)聚合之分。
a.片狀聚合工藝 濃度(含量)20%~30%的AM在絕熱聚合時(shí)放出的熱量可使體系溫度長(zhǎng)高60~90℃。由于PAM粘度很大,即使在聚合反應(yīng)初期也難進(jìn)行有效的機(jī)械攪拌,因此丙烯酰胺(AM)水溶液可以涂覆在凹型鋼板或傳輸鋼帶上進(jìn)行薄層聚合。帶速控制在當(dāng)聚合物達(dá)到終點(diǎn)時(shí)聚合完成。在原反應(yīng)溶液中加進(jìn)表面活性劑、異丙醇或甘油,或是在鋼帶上被覆含氟的高分子膜,就能保證聚合物不沾載體。這就使聚合反應(yīng)有可能在高單體濃度(20%~45%)和較寬的溫度范圍內(nèi)完成。丙烯酰胺聚合物從鋼帶上取下后,進(jìn)行破碎,干燥和包裝。
b.大塊聚合工藝 聚合物與環(huán)境不發(fā)生交換的聚合過(guò)程稱絕熱聚合。濃度(含量)20%~35%的AM水溶液,在存在氧化還原體系條件下于5~20℃的溫度下引發(fā)。在此聚合過(guò)程中反應(yīng)塊的聚合溫度可以達(dá)到甚至超過(guò)100℃,聚合物將保持這個(gè)溫度達(dá)20h。聚合物凝膠用螺旋擠出機(jī)破碎,然后干燥。在破碎和干過(guò)程中,向聚合物加進(jìn)防粘劑和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定劑。將高分子凝膠破碎成0.2~5mm大小的顆粒,若在顆粒表面涂覆用水稍加浸濕的物料,就可制得易于貯存不會(huì)粘黏的聚合物凝膠,而不需要干燥。
(2)分散相聚合法 AM分散相聚合工藝主要有反相乳液聚合和懸浮乳液聚合法,它瘊是在機(jī)械攪拌或劇烈震蕩下用乳化劑或懸浮劑使單體分散在介質(zhì)中進(jìn)行的聚合反應(yīng)。由于丙烯酰胺與一般乙烯基單體不同,溶于水而不溶于油相,故采用一種油包水的分散相聚合。與水溶液聚合不同之處是水溶性反應(yīng)物分散在有機(jī)載體內(nèi)?捎玫挠袡C(jī)載體有二甲苯、四氯乙烯、煤油、柴油等。該工藝的特點(diǎn)是可將單體濃度提高到30%~50%或更高,可以生產(chǎn)高分子量產(chǎn)品。
a.反相乳液聚合   將單體的水溶液借助油包水型9W/O)乳化劑分散在油的連續(xù)相介質(zhì)中的聚合反應(yīng)稱為反相乳液聚合。反相乳液聚合體系的主要組分是單體、有機(jī)相、引發(fā)劑和乳化劑。其優(yōu)點(diǎn)是在便于散熱和在低黏度介質(zhì)中聚合的條件下,可以采用濃單體溶液聚合。此外,反相乳液聚合能在高聚合速率、高轉(zhuǎn)化率下,生產(chǎn)出高分子量的水溶性產(chǎn)品。
將丙烯酰胺水溶液在攪拌下加到含乳化劑的脂烴中進(jìn)行乳化,然后加入可溶于油或水的自由基引發(fā)劑,在一定溫度下進(jìn)行聚合,聚合完畢加入添加劑以減少殘余單體含量,再經(jīng)脫水、脫油和轉(zhuǎn)相,可得固含量為30%~50%的產(chǎn)品。典型膠乳產(chǎn)品含35%聚合物,30%水和5%乳化劑及助劑。
b.反相微乳液聚合   近年來(lái),在反相乳液聚合的基礎(chǔ)上又出現(xiàn)了反相微乳液聚合法。用表面活性劑(例如堿金屬脂肪S鹽)穩(wěn)定微乳液而使得丙烯酰胺聚合,可以制得熱力學(xué)穩(wěn)定、光學(xué)上透明的水溶性聚合物微膠乳,其粒徑大小為0.005~0.01um,且分布均勻,分子量為106~107,具有良好的流變學(xué)性質(zhì)。
C.懸浮聚合  單體水溶液以小液珠懸浮在有機(jī)溶劑中進(jìn)行的聚合反應(yīng)叫做懸浮聚合,也叫珠狀聚合。懸浮聚合主要由單體、引發(fā)劑、有機(jī)溶劑和懸浮劑四部分組成。
在懸浮聚合液中,AM水溶液在Span60、無(wú)機(jī)氨化物、C12~C18脂肪S鈉或乙S丁纖維等懸浮劑(分散穩(wěn)定劑)存在下,在汽油、二甲苯、四氯乙烯中形成穩(wěn)定的懸浮液,引發(fā)聚合。懸浮聚合結(jié)束后,經(jīng)共沸脫水、分離、干燥,得到珠狀或粉狀產(chǎn)品。懸浮聚合得到的產(chǎn)品呈顆粒狀,使用方便。
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