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影響陽(yáng)離子聚丙烯酰胺絮凝劑合成的主要因素
發(fā)布時(shí)間:2014-11-12人氣:102
影響陽(yáng)離子聚丙烯酰胺絮凝劑合成的主要因素
陽(yáng)離子聚丙烯酰胺(CPAM)是一種重要的水溶性聚合物,作為絮凝劑、增稠劑廣泛應用于選煤、冶金、石油開(kāi)采、化工污水處理等行業(yè)。合成陽(yáng)離子聚丙烯酰胺的方法主要有水溶液聚合法、反相乳液聚合法、水分散聚合等。丙烯酰胺與陽(yáng)離子單體都屬于很 性單體,水屬于很 性溶劑,依據相似相容原理,單體易溶于反應體系,且水溶液聚合具有安全性高、工藝設備簡(jiǎn)單、成本較低等優(yōu)點(diǎn)。采用氧化還原引發(fā)體系,通過(guò)丙烯酰胺與甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨(DMC)水溶液共聚合方法制備陽(yáng)離子聚丙烯酰胺,聚合單體濃度、引發(fā)劑用量、反應體系溫度、pH值及反映之間等因素在合成陽(yáng)離子聚丙烯酰胺絮凝劑的過(guò)程中影響很大。
聚合單體濃度對陽(yáng)離子聚丙烯酰胺聚合反應的影響
聚合產(chǎn)物的相對分子量隨著(zhù)單體濃度增加先升高后減小,當單體濃度較低時(shí),單體之間接觸和碰撞的幾率較小,不利于分子鏈的增長(cháng),聚合反應慢,反應時(shí)間長(cháng);隨著(zhù)單體濃度的提高,反應速度加快,產(chǎn)生的自由基有利于分子鏈的增長(cháng),相對分子質(zhì)量增大;但單體濃度過(guò)高時(shí),反應體系升溫過(guò)快,不利于熱量散發(fā),導致聚合物相對分子質(zhì)量降低,且容易發(fā)生交聯(lián)現象。另外,陽(yáng)離子聚丙烯酰胺的陽(yáng)離子度隨著(zhù)單體濃度增加而增加,這是由于隨著(zhù)溫度的升高,單體之間的競聚率趨近,活性單體的濃度增加,相互碰撞的幾率增大。
引發(fā)劑用量對陽(yáng)離子聚丙烯酰胺聚合反應的影響
引發(fā)劑用量對聚合反應的影響比較大,隨著(zhù)引發(fā)劑用量的增大,合成的陽(yáng)離子聚丙烯酰胺CPAM的相對分子質(zhì)量先增大后逐漸降低。引發(fā)劑濃度的平方根與鏈長(cháng)是成反比的,而平均聚合度與鏈長(cháng)成正比關(guān)系。引發(fā)劑用量少,有利于形成相對分子質(zhì)量大的陽(yáng)離子聚丙烯酰胺,但是引發(fā)劑用量過(guò)少,產(chǎn)生的自由基就很少,用來(lái)引發(fā)單體聚合的自由基就很少,單體就不能充分聚合,反應速度太慢,影響反應的效率,在一定的時(shí)間內得不到相對分子質(zhì)量高的聚合物。若引發(fā)劑用量太多,在很 短的時(shí)間內產(chǎn)生過(guò)多的自由基,自由基相互碰撞而發(fā)生終止反應的速率將大大增大,同樣得不到高分子量的聚合物產(chǎn)物。
聚合反應溫度對陽(yáng)離子聚丙烯酰胺聚合反應的影響
隨著(zhù)反應溫度的升高,產(chǎn)物陽(yáng)離子聚丙烯酰胺CPAM的分子量先升高后逐漸降低。在自由基聚合反應中,反應溫度對聚合產(chǎn)物的相對分子質(zhì)量影響很大。隨著(zhù)溫度的升高可以提高自由基的活性,加快反應速度。但反應溫度過(guò)高時(shí),體系鏈轉移速率常數的增大速率遠大于鏈增長(cháng)速率常數,使得相對分子質(zhì)量降低。另外也可以看出,陽(yáng)離子度隨著(zhù)溫度的升高不斷的增大,這是由于溫度的升高,增強了單體之間的競聚率,促進(jìn)聚合反應的發(fā)生。
反應體系pH對陽(yáng)離子聚丙烯酰胺聚合反應的影響
反應體系pH是影響聚合反應的另一個(gè)重要因素。在pH值較低時(shí),有利于陽(yáng)離子的離解,單體之間碰撞幾率較大,有利于生成相對分子質(zhì)量高的聚合產(chǎn)物,隨著(zhù)pH值的升高,單體的離解度下降,不利于形成高分子質(zhì)量的聚合物。另外,pH值較低時(shí),有利于陽(yáng)離子單體的離解,單體之間碰撞幾率大,陽(yáng)離子度大;pH值較高時(shí)陽(yáng)離子單體的離解度下降,單體碰撞幾率降低,陽(yáng)離子度下降。
反應時(shí)間對陽(yáng)離子聚丙烯酰胺轉化率的影晌
隨著(zhù)反應時(shí)間的延長(cháng),聚合體系的溫度逐漸升高,陽(yáng)離子聚丙烯酰胺的轉化率也逐漸升高。但是隨著(zhù)體系達到較高溫度后,聚合物的轉化率在一定程度趨于平緩,反應的放熱和聚合體系的熱損失達到平衡,反應4h轉化率和反應3h的持平。
由此可知,在陽(yáng)離子聚丙烯酰胺的聚合過(guò)程中嚴格控制聚合單體濃度、引發(fā)劑用量、反應pH值、反應溫度和反應時(shí)間,可制得相對分子量較高、溶解性較好的陽(yáng)離子聚丙烯酰胺。
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