水分散型阴离子聚丙烯酰胺的合成及其表征
第30卷第2期2009年4月 青岛科技大学学报(自然科学版)
Jo urnal of Qing dao U niver sity o f Science and T echno lo gy (N atural Science Edition)V ol.30N o.2
Apr.2009
文章编号:1672-6987(2009)02-0160-04
水分散型阴离子聚丙烯酰胺的合成及其表征
许 军,武玉民,刘月涛,王玉鹏
(青岛科技大学化工学院,山东青岛266042)
摘 要:在(NH 4)2SO 4水溶液中,以2-丙烯酰胺基-2-甲基-1-丙磺酸(A MPS)和丙烯酰胺(AM )为单体原料,聚2-丙烯酰胺基-2-甲基-1-丙磺酸钠(PSAMPS)为分散剂,采用水分
散聚合技术合成了环境友好型水分散型阴离子聚丙烯酰胺P(AM PS/AM )。重点探讨了单体配比、反应温度和硫酸铵用量对水分散体系的影响,并利用透射电镜观察其颗粒形貌。结果表明,制备稳定水分散型P(AM PS/AM )的适宜条件分别是n (AM PS )B n (AM)为15B 85,反应温度50e ,(NH 4)2SO 4质量分数20%~28%;透射电镜显示,沉淀聚合物为213~415L m 的球形或椭球形颗粒。
关键词:水分散聚合;2-丙烯酰胺基-2-甲基-1-丙磺酸;阴离子聚丙烯酰胺中图分类号:O 631;T Q 316.33 文献标识码:A
Synthesis and Characterization of Aqueous Dispersion of
Anionic Polyacrylamide
XU Jun,WU Yu -min,LIU Yue -tao,WANG Yu -peng
(College of Chemical Engineering,Qingdao Un iversity of Science an d T echnology,Qingdao 266042,Ch ina)
Abstract:The copo lymer o f acrylamide (AM)and 2-acrylamido -2-m ethy-l 1-propane su-l
fonate (AM PS)w as synthesized thro ug h the free radical dispersio n poly merizatio n in an aqueo us solutio n of ammo nium sulfate using the poly (so dium 2-acrylamido -2-m ethy-l 1-propane sulfonate)as a steric stabilizer.T he effects o f the n (AM PS)B n (AM )molar ratios,the initiation temperature and the dosag e of am monium sulfate on the polym er-i zatio n pr ocess w ere investigated.T he result show ed thant the stable copo lym er disper -sion o f n (AM PS)B n (AM )co uld be obtained w hen the n (AM PS)B n (AM )mo lecular ratio,the initiatio n tem perature and the do sage of ammonium sulfate w er e 15B 85,50e and 20%~28%,respectively.T he dispersion particles had a size rang e o f 213to 415L m as studied by TEM.
Key words:aqueo us dispersion polym er ization;2-acry lamido -2-methy-l 1-pr opane sulfo n -ate;anionic po lymerization
收稿日期:2008-04-25
基金项目:国家自然科学基金项目(20476049);山东省自然科学基金项目(Q2006B01).作者简介:许 军(1973~),男,讲师.
水分散聚合技术是当今水溶性高分子研究领域的最新技术
[1]
。它以水为连续相,将水溶性单
体、低分子量的聚合物、稳定剂均匀地溶解在无机
盐水溶液中,以水溶性催化剂引发聚合。随着聚合反应的进行,聚合物的相对分子质量逐渐增加,当其达到盐水溶液的饱和点后,体系出现相分离,
第2期许军等:水分散型阴离子聚丙烯酰胺的合成及其表征
使得聚合物以多分散的微小颗粒沉析出来(1~10 L m),这些颗粒借助于稳定剂的作用,均匀地分散于水中形成微米级的非均相体系。用该方法制备的聚合物粒子细小而均匀,相对分子质量和水溶性易于调节。水分散聚合技术具有传统聚合方法,如水溶液聚合、反相悬浮聚合、反相乳液聚合无可比拟的优点,属环境友好的绿色化工过程,具有很大的发展潜力[2-5]。本研究采用水分散聚合技术,以(NH4)2SO4水溶液为反应介质,以2-丙烯酰胺基-2-甲基-1-丙磺酸(AM PS)和丙烯酰胺(AM)为单体原料,聚2-丙烯酰胺基-2-甲基-1-丙磺酸钠P(SAM PS)为分散剂,合成了水分散型阴离子聚丙烯酰胺P(AM PS/AM)。探讨了各因素对聚合物相对分子质量、单体转化率、粒度分布及体系稳定性的影响,并利用透射电镜(TEM)观察了聚合物颗粒形貌。
1实验部分
1.1原料与仪器
丙烯酰胺(AM),化学纯,日本Dia-Nitr ix公司;硫酸铵,分析纯,天津博迪化学有限公司;2-丙烯酰胺基-2-甲基-1-丙磺酸(AM PS),工业品,河南辉县市振兴化工厂;2,2c-偶氮二[2-(2-咪唑啉-2-代)丙烷]二氢氯化物(VA-044),分析纯,日本Wako化学公司。
乌氏黏度计(<=0155mm),上海申立玻璃仪器有限公司;LS230型全自动激光粒度分析仪,美国Coulter公司;JEM-1200EX型透射电镜,日本JEOL公司。
1.2分散剂聚2-丙烯酰胺基-2-甲基-1-丙磺酸钠
(PSAMPS)的制备
将一定量的2-丙烯酰胺基-2-甲基-1-丙磺酸(AM PS)溶于水中,用NaOH调节pH值为7~ 8,加水至总体系为200g。在氮气氛和一定温度下引发,搅拌4~5h后可得聚2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸钠(PSA MPS)。1.3水分散型PAMPS/AM的制备
在装有冷凝管、温度计、氮气导入管和搅拌装置的250mL四口烧瓶中加入一定量的AM和AMPS单体、分散剂、无机盐和去离子水,在室温下搅拌,使物料溶解并混合均匀;用纯氮置换20 min,升温至反应温度后加入一定量的VA-044,恒温搅拌反应4~6h;反应液由无色透明逐渐变为灰色,最终形成具有良好的流动性和稳定性乳白色平滑乳液。
1.4测试与表征
共聚物特性黏数的测定:按照5GB12005.1-89聚丙烯酰胺特性黏数测定方法6,采用一点法测定脱盐后样品的特性黏数[G],然后按以下关系式计算共聚物的重均分子量:M w={10000@ [G]/3173}1/0166。
共聚物残余单体含量的测定:按照5GB12005.3-89聚丙烯酰胺中残留丙烯酰胺含量测定方法溴化法6,采用溴化法测定脱盐后样品中残余AM及AM PS的含量。
粒径分布测定:采用与水分散液等硫酸铵浓度的盐水溶液作循环水,将样品超声分散5min,采用LS230型全自动激光粒度分析仪测定体系的粒度分布情况。
聚合物粒子的测定:利用原水分散等电解质浓度的硫酸铵溶液将样品稀释至一定倍数,超声分散5min,浸涂在铜网上,室温干燥,采用TEM 进行扫描并测量TEM照片中颗粒粒径。
2结果与讨论
2.1单体配比对水分散体系的影响
在AM和AM PS总质量分数为2010%, (NH4)2SO4质量分数2010%,VA-044410@10-4 mol#L―1,引发温度50e条件下,考察n(AM PS)B n(AM)对水分散聚合物相对分子质量及其粒度分布的影响,结果见表1。
表1n(AMPS)B n(AM)对水分散聚合物相对分子质量及其粒度分布的影响
Table1Effect of n(AM PS)B n(AM)ratios on the molecular w eigh t and particle size dis tributions of the copolym er products
n(AM PS)B n(AM)M w/(106g#m ol-1)单体转化率/%平均粒径 d/L m现象5B9551158711214乳白、流动性好、均一10B9051218412217乳白、流动性好、均一15B8551488210219乳白、流动性好、均一20B8041967713219乳白、较黏稠、均一25B7541477416310乳白、黏稠、有少量小颗粒
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青岛科技大学学报(自然科学版)第30卷
由表1看出,水分散聚合物相对分子质量随n(AM PS)B n(AM)的增大而呈先逐渐增大、后缓慢减小的趋势,在n(AM PS)B n(AM)为15B 85时,所得水分散聚合物的相对分子质量达到最大值(5148@106)。这是由于AM PS中的磺酸基团在中性或碱性条件下转化成磺酸根阴离子基团;随着AM PS用量的增加,所得聚合物分子中的阴离子基团含量增加,分子内的负电排斥作用使得高分子链愈加伸展,高分子水溶液流体动力学半径增大,进而相对分子质量提高;而当n(AM PS)B n(AM)大于15B85时,高分子链中AMPS单体链节含量较高,磺酸基团的静电排斥作用和AMPS单体链节中庞大侧基的空间位阻效应遏制了单体自由基之间的碰撞,反应几率降低,使得水分散聚合物的相对分子质量趋于降低[6]。
由表1还看出,随n(AM PS)B n(AM)的增大,水分散聚合物颗粒的粒径呈增大的趋势,这与Guha等报道的结果恰恰相反[7]。根据分散聚合机理,AM PS、分散剂和已沉淀的预聚物在水中都将发生离子化。由于负电荷间的静电排斥作用,分散剂在预聚物上的吸附作用将会受到阻碍,此时预聚物不再像文献[7]报道的那样:因无机盐的盐析作用和分散剂的分散作用而沉淀稳定下来,而是继续与单体反应,使颗粒不断增大,这就导致了大粒径分子的形成。随着n(AMPS)B n(AM)的逐渐增大,预聚物分子的离子化程度变高,导致生成聚合物的粒径变大。
同时,随n(AMPS)B n(AM)增大时,由于较大的负电排斥作用,导致稳定剂在粒子上的吸附速率变小,导致生成的水分散产品稳定性下降。n(AM PS)B n(A M)越大,其存贮时间越短,当增至30B70时,产品呈半混浊状,且夹杂大量肉眼可见的颗粒,此时无法得到稳定的聚合物产品。
2.2反应温度对水分散体系的影响
在AM和AM PS总质量分数为2010%, n(AM PS)B n(AM)=15B85,(NH4)2SO4质量分数2010%,VA-044浓度410@10-4m ol#L-1等条件下,考察反应温度对水分散体系的影响,结果见表2。
由表2可知,随反应温度的升高,聚合物相对分子质量呈先增大后减小的趋势,当温度在50e 时,聚合物的相对分子质量达到最大值(6109@ 106);而当反应温度高于50e时,聚合物的相对分子质量随反应温度的升高迅速降低,聚合过程
表2反应温度对水分散体系的影响
Table2Effect of initiation tem perature on polymerization pr oces s and characteris tic of copolymer pr odu cts
T/e M w/(106g#mol-1)单体转化率/%平均粒径 d/L m 2041868510312
3051178710313
4051728812315
5061099012317
6051709413410
7051239513413
中黏度增大,反应难以控制。这是因为温度升高,引发剂分解速率加快,自由基产生速率增大,瞬间引发聚合的单体增多,放出大量反应热,产物易交联进而导致产物的相对分子质量下降。因此,适宜的反应温度为50e。
同时,随反应温度的升高,出现聚合物粒径呈逐渐增大的趋势。其原因是反应温度升高,发生沉淀时预聚物临界链长也增大所致。
2.3硫酸铵用量对水分散体系的影响
在AM和AM PS总质量分数为2010%, n(AMPS)B n(AM)=15B85,V A-044浓度410@ 10-4mo l#L-1,反应温度50e等条件下,考察硫酸铵用量对水分散体系的影响,结果见表3。
表3硫酸铵用量对水分散体系的影响
Table3Effect of ammonium su lfate concentration on the polymerization process and characteristic of copolym er products
w(硫酸铵)/%M w/(106g#mol-1)单体转化率/%平均粒径 d/L m 18聚沉--
2061739313416
2261899319412
2561939311310
2861839218311
36聚沉--
由表3可以看出,硫酸铵用量的改变对聚合物的相对分子质量及单体的转化率无很大影响,但聚合物的平均粒径却随着硫酸铵用量的增大呈逐渐减小的趋势。
根据胶体与界面化学中的双电层理论,分散体系中加入硫酸铵会压缩聚合物粒子的扩散双电层,结果导致聚合物粒子的F电位降低,同时粒子间的静电斥力削弱。在粒子间引力的相互作用下,聚合物粒子聚集,形成具有更大静电稳定性的胶体粒子。随着反应的进行,聚合物粒子沉析出
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第2期 许 军等:水分散型阴离子聚丙烯酰胺的合成及其表征
来,形成水分散液[6]。
当硫酸铵质量分数低于20%时,通常得到的是类似凝胶的团状物。这是由于硫酸铵用量较低时,其对聚合物粒子扩散双电层的影响较小,聚合物粒子相互间聚集的可能性减小,而聚合物分子链伸展、溶于水的可能性增大,导致了凝胶状物的产生。
当硫酸铵质量分数为20%~28%时,可以得到稳定的水分散液,而且随硫酸铵用量的增大,聚合物的平均粒径呈逐渐下降的趋势。当无机盐浓度较低时,盐析效应势被削弱,离子化程度增大。同时,分散剂的分散稳定作用也将被减弱,预聚物粒子会一直延迟到分子链足够长的时候才发生聚集[8]
。因此,硫酸铵含量较低时制得的聚合物粒子尺寸较大。基于以上理论,随硫酸铵用量的增大,聚合物粒子在链长较小时就发生聚集,因而粒子尺寸逐渐下降。当硫酸铵质量分数高于30%时,过度的盐析效应势必会屏蔽粒子间的静电斥力,此时静电引力成为粒子间的主要作用力,于是粒子聚沉,体系黏度急剧增大。最终体系分为两相,一相为大团状的凝胶物,另一相为水相。因此,适宜的硫酸铵质量分数为20%~28%。2.4 水分散体系的形貌分析
水分散聚合物TEM 照片和粒径分布见图1
。
图1 水分散聚合物TEM 照片和粒径分布Fig.1 T EM Photo(a)an d particle size dis persion (b)
of the copolymer particles
由图1可以看出,P(AM PS/AM )共聚物颗粒之间有团聚现象,小颗粒的形貌较为清晰,基本
上呈球状或椭球状,粒径在213~415L m 范围内;而聚集后的大颗粒形貌较为模糊,形状不太规则,主要原因是P(AMPS/AM )为水溶性高分子
化合物,在以水作为连续相的分散体系中,颗粒之间容易发生交联聚集作用。从总体上讲,共聚物水分散体系的稳定性良好,放置半年未见分层现象。
3 结 论
在(NH 4)2SO 4水溶液中,以2-丙烯酰胺基-2-甲基-1-丙磺酸(A MPS)和丙烯酰胺(AM )为单体原料,聚2-丙烯酰胺基-2-甲基-1-丙磺酸钠(PSAM PS)为分散剂,采用水分散聚合技术合成了环境友好型水分散型阴离子聚丙烯酰胺P(AM PS/AM )。通过实验结果表明,制备稳定水分散型P (AM PS/AM )的适宜条件分别是n (AM PS)B n (AM )为15B 85,反应温度50e ,(NH 4)2SO 4质量分数20%~28%;透射电镜显示,沉淀聚合物为213~415L m 的球形或椭球形颗粒。
参 考 文 献
[1]方道斌,郭睿威,哈润华,等.丙烯酰胺聚合物[M ].北京:
化学工业出版社.2006:257-259.
[2]W u Y M ,W ang Y P,Yu Y Q,et al.Disp ersion polymeriza -tion of acrylamid e w ith 2-acrylam ido -2-methy-l 1-propane sul -fon ate in aqueou s solution [J ].Journal of Applied Polymer Science,2006,102(3):2379-2385.
[3]W u Y M ,Chen Q F,Xu J,et al.Aqu eous dis persion p oly -merization of acrylamide w ith quaternary ammonium cationic com on om er[J].Journal of Applied Polym er Science,2008,108(1):134-139.
[4]陈庆芬,武玉民,毕建美,等.水分散型阳离子聚丙烯酰胺
的合成与应用[J ].高分子材料科学与工程,2008,24(3):75-77.
[5]陈庆芬,许军,王传兴,等.水分散聚合法制备DM DAAC/
A 共聚物[J].高校化学工程学报,2007,21(4):705-709.[6]侯万国,孙德军,张春光.应用胶体化学[M ].北京:科学出
版社,1998:23-26.
[7]Guha S,Ray B,M andal B M.An om alous s olubility of p oly -acrylamide prepared by disper sion (precipitation)polymeriza -tion in aqueou s tert -butyl alcohol[J].J Polym Sci:Part A:Polym Chem,2001,39:3434-3442.
[8]Song B K,Cho M S,Yoon K J ,et al.Dis pers ion polymer-i
zation of acrylamide w ith quaternary ammonium cation ic com -onomer in aqueous s olution[J].J Appl Polym Sci,2003,87:1101-1108.
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阳离子聚丙烯酰胺
阳离子聚丙烯酰胺 Ciba?ZETAG?8660絮凝剂是一种合成高分子量聚丙烯酰胺，外观为白色流动粉末，，能完全溶解于水中，形成高黏度溶液，只要低浓度就可以在某些使用中达到普通聚合物的效果。 ZETAG?8660阳电荷量中等。ZETAG?8660用于处理需要离心或带滤处理的有机工业污泥和城市污泥，亦用于活性污泥的浓缩处理，其有效PH值范围广。 ZETAG?8660采用25公斤净重塑料袋包装，每托盘有20包（500公斤）或36包（900公斤），亦有700-850公斤的大袋包装方式。我公司提供全面的技术服务及支援，包括对产品的选择、提出建议、帮助进行实验室实验和中试等。 Ciba?ZETAG?7650絮凝剂是一种超高分子量阳离子性聚丙烯酰胺，外观为自由流动的粉末，能完全溶解于水中，形成高黏度溶液。与其他常用的聚合物相比，在使用场合，这种高黏度溶液需要更大的稀释倍数和更加充分的搅拌混合。 ZETAG?7650的阳电荷量低到中等。ZETAG?7650专用于工业和城市生物污泥的离心处理，也适用于其他的浓缩和脱水过程，亦能有效用于辅助沉降过程，具有优异的脱水效果。ZETAG?7650最佳PH应用范围应为4-9，否则会影响产品效能。 ZETAG?7650采用25公斤净重塑料袋包装，每托盘有20包（500公斤）或36包（900公斤），亦有700-850公斤的大袋包装方式。 我公司提供全面的技术服务及支援，包括对产品的选择、提出建议、帮助进行实验室实验和中试等。Ciba?ZETAG?7652絮凝剂是一种超高分子量阳离子聚丙烯酰胺，外观为自由流动的粉末，能完全溶解于水中，形成高黏度溶液。与其他常用的聚合物相比，在使用场合，这种高黏度溶液需要更大的稀释倍数和更加充分的搅拌混合。 ZETAG?7652具有中等的阳电荷量。ZETAG?7652设计专为工业及城市污泥在进入离心机前的絮凝过程，具有优异的脱水效果，也适用于其他的浓缩和脱水过程，亦能有效用于辅助沉降过程。ZETAG?7652运用的PH值范围应为5-9，否则会影响产品效能。ZETAG?7652采用25公斤净重塑料袋包装，每托盘有20包（500公斤）或36包（900公斤），亦有700-850公斤的大袋包装方式。 我公司提供全面的技术服务及支援，包括对产品的选择、提出建议、帮助进行实验室实验和中试等。Ciba?ZETAG?7653絮凝剂是一种超高分子量阳离子聚丙烯酰胺，外观为自由流动的粉末，能完全溶解于水中，形成高黏度溶液。与其他常用的聚合物相比，在使用场合，这种高黏度溶液需要更大的稀释倍数和更加充分的搅拌混合。 ZETAG?7653具有中等至高的阳电荷量。ZETAG?7653专用于工业和城市有机类污泥离心机前的絮凝过程并且特别适用于生物物质含量高的污泥，具有优异的脱水效果，亦能有效用于辅助沉降过程。ZETAG?7653最佳PH值范围广。 ZETAG?7653采用25公斤净重塑料袋包装，每托盘有20包（500公斤）或36包（900公斤），亦有700-850公斤的大袋包装方式。 我公司提供全面的技术服务及支援，包括对产品的选择、提出建议、帮助进行实验室实验和中试等。Ciba?ZETAG?7651絮凝剂是一种超高分子量阳离子聚丙烯酰胺，外观为自由流动的粉末，能完全溶解于水中，形成高黏度溶液。与其他常用的聚合物相比，在使用场合，这种高黏度溶液需要更大的稀释倍数和更加充分的搅拌混合。 ZETAG?7651具有极高的阳电荷量。ZETAG?7651设计专为工业及城市污泥在进入离心机前的絮凝过程，特别适用于有机物含量高的污泥，具有优异的脱水效果，也适用于其他的浓缩和脱水过程，也能有效用于辅助沉降过程。ZETAG?7651运用的PH值范围很宽。 ZETAG?7651采用25公斤净重塑料袋包装，每托盘有20包（500公斤）或36包（900公斤），亦有700-850公斤的大袋包装方式。 我公司提供全面的技术服务及支援，包括对产品的选择、提出建议、帮助进行实验室实验和中试等。
聚丙烯酰胺合成方法
聚丙烯酰胺合成工艺 （1）A原理：丙烯酰胺在自由基引发剂作用下经自由基聚合反应合成聚丙烯酰胺： C H O NH2 H2C 引发剂 CH2 H C C O NH2 n 丙烯酰胺在醇或吡啶溶液中，经强碱催化剂如烷氧钠的作用下，经阴离子聚合反应则生成聚β－丙酰胺。 C H O NH2 H2C 碱 阴离子聚合反应 CH2 CH2CONH n 工业生产中采用自由基聚合反应以生产聚丙烯酰胺，所用的自由基引发剂或引发剂来源种类甚多，包括过氧化物、过硫酸盐、氧化－还原体系、偶氮化合物、超声波、紫外线、离子气体、等离子体、高能辐射等。 工业生产中采用的聚合方法，主要是溶液聚合法和反相乳液聚合法，以前者应用最为广泛。此外也有采用γ－射线辐照引发固相聚合的报道。 B.丙烯酰胺水溶液聚合存在的问题：①聚合热为82.8 kJ/mol，相对来说放出的热量甚大，因此水溶液聚合法中如何及时导出聚合热成为生产中的重要技术问题之一。②是如何降低残余单体含量。因为丙烯酰胺单体毒性甚大，为了减少其危害性，特别是用于水质处理时对残余单体的含量要求低于0.1%。③是如何将聚合反应得到的高粘度流体或凝胶转变为固体物，即干燥脱水问题。④是如何自由控制产品分子量。 丙烯酰胺于25 o C, pH=1时链增长速率常数k p与链终止速率常数k t分别为（1.72±0.3）×104和（16.3±0.7）×106Lmol-1s-1，与动力学链长成正比的k p/k t1/2=4.2±0.2，此数值甚高，所以不存在链转移时，聚丙烯酰胺可获得平均分子量超过2
×107的产品。 丙烯酰胺在水溶液中进行自由基聚合时，可能产生交联生成不溶解的聚合物，当聚合反应温度过高时，此现象更为严重。理论解释认为歧化终止生成的聚合物端基具有双键，参与聚合反应或发生向聚合物进行链转移所致。此外引发剂过硫酸盐与聚丙烯酰胺加热时也会导致生成凝胶。 有人研究了工业产品聚丙烯酰胺的含氮量，发现含氮量低于理论值，认为这是由于分子内脱NH 3生成酰亚胺基团所致。 C C 22O O C C O O H NH 3 高纯度丙烯酰胺易聚合为超高分子量的聚丙烯酰胺，为了生产要求的分子量范围，须加有链转移剂，链转移常数如表所示。
阳离子聚丙烯酰胺生产工艺汇总
阳离子聚丙烯酰胺生产工艺 聚丙烯酰胺简称PAM、结构式为[-CH2-CH(CONH2]n-,分子量在400-2000 万之间。聚丙烯酰胺主要有两种商品形式,一种是外观为白色或略带黄色粉末状的,易溶于水,速度很慢,提高温度可以稍微促进溶解,但温度不得超过50℃,以防发生分子降解,难溶于有机溶剂。另一种是无色粘稠胶体,还有聚丙烯酰胺乳液(上海合成树脂研究所研制。中性,无毒。聚丙烯酰胺贮存于阴凉、通风、干燥的库房内,防潮、避光、防热.存放时间不宜过长。聚丙烯酰胺按结构分为阳离子型、阴离子型、两性离子和非离子型。 1.2 阳离子聚丙烯酰胺(CPAM 阳离子聚丙烯酰胺(CPAM是由一种阳离子单元和丙烯酰胺非离子单元构成的共聚物,其分子链上带有可以电离的正电荷基团(-CONH2,在水中可以电离成聚阳离子和小的阴离子,能与分散于溶液中的悬浮粒子吸附和架桥,有着极强的絮凝作用。阳离子聚丙烯酰胺被广泛用于水处理以及冶金、造纸、石油、化工、纺织、选矿等领域,用作增稠剂、絮凝剂、减阻剂,具有凝胶、沉降、补强等作用。CPAM 的分子量一般比NPAM 和APAM 低,特别适用于城市污水、城市污泥、造纸污泥及其它工业污泥的脱水处理。 在阳离子聚丙烯酰胺的合成中较常用的阳离子单体有甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(DMC、丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(DAC、二甲基二烯丙基氯化铵(DMDAAC、丙烯酰氨基丙基三甲基氯化铵(AMPTAC、甲基丙烯酸-2-(N,N-二甲氨基乙酯(DM、丙烯酸-2-(N,N-二甲氨基乙酯(DA等。其中以DMDAAC、DAC、DMC 较常用。(1DMDAAC 二甲基二烯丙基氯化铵,为高纯度、聚合级、季胺盐、高电荷密度的阳离子单体,含微量氯化钠和其他杂质(可控范围,分子式为C8H16NCl,分子量161.5。该分子结构中含有烯基双键,可以通过各种聚合反应,形成线性均聚物和各种共聚物。DMDAAC 作为阳离子单体通过均聚或共聚形成高分子。在水处理过程中可用于脱
聚丙烯酰胺阳离子 离子度
判断阳离子聚丙烯酰胺离子度的计算公式分析以及实验具体步骤解析。 阳离子聚丙烯酰胺的具体测定方法： 仪器和设备：磁力搅拌器、锥形瓶（250ml）、棕色滴定管（10 ml）； 聚丙烯酰胺药剂配制：0.1mol/L硝酸银标准溶液；0.1mol/LAgNO3溶液的配制； 步骤： （1）在台秤上称取8.5gAgNO3，溶于500mL不含C1-的水中，将溶液转入棕色细口瓶中，置暗处保存，以减缓因见光而分解的作用； （2）0.1 mo1/LAgNO?3溶液的标定：准确称取1.5-1.6 gNaCl基准物质于250mL烧杯中，加100mL水溶解，定量转入250mL容量瓶中，加水稀释至标线，摇匀； （3）准确移取25.00mlNaCl标准溶液于250mL锥形瓶中，加25mL水，1mL 5％K2CrO4溶液，在不断摇动下用AgNO3溶液滴定，至白色沉淀中出现砖红色，即为终点。根据NaCl 的用量和滴定所消耗的AgNO3标准溶液体积，计算AgNO3标准溶液的浓度。平行测定三次； （4）5%、10%K2CrO4指示剂； （5）分别准确称取2.50、5.00g K2CrO4于100ml烧杯中，加50ml蒸馏水溶解，倒入试剂瓶中待用； （6）准确称取0.300g的阳离子聚丙烯酰胺溶于装有150ml蒸馏水的250ml锥形瓶中，搅拌使之完全溶解；加入5滴10%的K2CrO4指示剂，在磁力搅拌器下用硝酸银标准溶液滴定至砖红色时为终点；同时做空白试验。 阳离子聚丙烯酰胺的阳离子度DC%=[M×N×（V-V0）]/(1000×W×固含量)*100%；V—样品消耗硝酸银标准溶液的体积（ml）;W—样品质量（g）;V0—空白消耗硝酸银标准溶液体积（ml）;M—DMC和SMC平均分子量（201.6）。N—硝酸银标准溶液的浓度（mol/L）。 阳离子聚丙烯酰胺外观为白色粉粒
分析聚丙烯酰胺阳离子、非离子、阴离子三者在污水处理中
分析聚丙烯酰胺阳离子、非离子、阴离子三者在污水处理中聚丙烯酰胺分为三种，有阳离子聚丙烯酰胺、非离子聚丙烯酰胺、阴离子聚丙烯酰胺，三者都在污水处理中有一定的用途，但是相互间又有一定的区别，以下来把三者间区别做个简单分析下。 聚丙烯酰胺（PAM）是一种线型水溶性高分子，是水溶性高分子化合物中应用最为广泛的品种之一，PAM及其衍生物可以用作高效的絮凝剂、增稠剂、纸张增强剂以及液体的减阻剂，广泛应用于水处理、造纸、石油、煤炭、矿冶、地质、轻纺、建筑等工业部门。 非离子聚丙烯酰胺: 用途: 污水处理剂:当悬浮性污水显酸性时,采用非离子聚丙烯酰胺作絮凝剂较为合适.这是PAM起吸附架桥作用,使悬浮的粒子产生絮凝沉淀,达到净化污水的目的.也可用于自来水的净化,尤其是和无机絮凝剂配合使用,在水处理中效果最佳. 纺织工业助剂:添加一些化学品可配成化学资料,用于纺织品上浆. 防沙固沙:将非离子聚丙烯酰胺溶成0.3%浓度加入交联剂,喷洒在沙漠上可起到防沙固沙的作用. 土壤保湿剂:用作土壤保湿剂和各种改性聚丙烯酰胺的基础原料. 阳离子聚丙烯酰胺: 用途: 污泥脱水:根据污性质可选用本产品的相应牌号,可有效在污泥进入压滤之前进行重力污泥脱水.脱水时,产生絮团大,不粘滤布,
在压滤时不流散,用量少,脱水效率高,泥饼含水率在80%以下. 污水和有机废水的处理:本产品在酸性或碱性介质中均呈现阳电性,这样对污水中悬浮颗粒带阴电荷的污水进行絮凝沉淀,澄清是极为有效的,如酒精厂废水,啤酒厂废水,味精厂废水,制糖厂废水,肉食品厂废水,饮料厂废水,纺织印染厂的废水等,用阳离子聚丙烯酰胺要比用阴离子聚丙烯酰胺,非离子聚丙烯酰胺或无机盐效果要高数倍或数十倍,因为这类废水普遍带有阴电荷. 自来水厂水处理絮凝剂:该产品具有用量少,效果好,成本低等特点,告别是和无机絮凝剂复配使用效果更好. 油田化学品:如粘土防膨剂,油田酸化用稠化剂品等. 造纸助剂:阳离子PAM纸张增强剂是一种含氨基甲酰基的水溶性阳离子聚合物,具有增强、助留、助滤等功能，可有效地提高纸的强度。同时该产品也是一种高效分散剂。 阴离子聚丙烯酰胺： 用途：工业废水处理：对于悬浮颗粒，较出、浓度高、粒子带阳电荷，水的PH值为中性或碱性的污水，钢铁厂废水，电镀厂废水，冶金废水，洗煤废水等污水处理，效果最好。饮用水处理：我国很多自来水厂的水源来自江河，泥沙及矿物质含量高，比较浑浊，虽经过沉淀过滤，仍不能达到要求，需要投加絮凝剂，投加量是无机絮凝剂的1/50，但效果是无机絮凝剂的几倍，对于有机物污染严重的江河水可采用无机絮凝剂和我公司的阳离子聚丙烯酰胺配合使用效果更好。淀粉厂及酒精厂的流失淀粉酒糟的回收：现在很多淀粉厂的废水内含
优质阴离子聚丙烯酰胺
阴离子聚丙烯酰胺 阴离子聚丙烯酰胺（APAM）产品外观：白色颗粒固含量：≥88% 分子量：600-3000万荷密度：10-40（Mole %）阴离子聚丙烯酰胺是水溶性的高分子聚合物，主要用于各种工业废水的絮凝沉降，沉淀澄清处理。 阴离子聚丙烯酰胺（APAM）产品外观：白色颗粒固含量：≥88% 分子量：600-3000万荷密度：10-40（Mole %）阴离子聚丙烯酰胺使粒子间架桥或通过电荷中和使粒子凝聚形成大的絮凝物，故可加速悬浮液中粒子的沉降，有非常明显的加快溶液澄清，促进过滤等效果。由于其分子链中含有一定数量的极性基团，它能通过吸附水中悬浮的固体粒子，使粒子间架桥或通过电荷中和使粒子凝聚形成大的絮凝物，故可加速悬浮液中粒子的沉降，有非常明显的加快溶液澄清，促进过滤等效果。 阴离子聚丙烯酰胺APAM特点： 1、水溶性好，在冷水中也能完全溶解。 2、添加少量本阴离子聚丙烯酰胺产品，即可收到极大的絮凝效果。一般只需添加0.01~10ppm（0.01~10g/m3），即可充分发挥作用。 3、同时使用阴离子聚丙烯酰胺产品和无机絮凝剂（聚合硫酸铁，聚合氯化铝，铁盐等），可显示出更大的效果。 阴离子聚丙烯酰胺PAM质量指标 阴离子聚丙烯酰胺是水溶性的高分子聚合物，主要用于各种工业废水的絮凝沉降，沉淀澄清处理，如钢铁厂废水，电镀厂废水，冶金废水，洗煤废水等污水处理、污泥脱水等。还可用于饮用水澄清和净化处理。分子量从600万到2500万水溶解性好，能以任意比例溶解于水且不溶于有机溶剂。有效的PH值范围为7到14，在中性碱性介质中呈高聚合物电解质的特性，与盐类电解质敏感，与高价金属离子能交联成不溶性凝胶体。阴离子聚丙烯酰胺APAM也用于造纸助剂、助率剂。在造纸前泵口式储浆池中加入微量PAM-LB-3阴离子聚丙烯酰胺可使水中填料与细小纤维在网上存留提高20-30%。每吨可节约纸浆20-30kg。 在工业用水处理中,低分子量的1800万分子量聚丙烯酰胺还可用作冷却水的阻垢剂.低分子量(104)阴离子型PAM能阻止盐类晶体析出和成长,使固体颗粒悬浮而不致沉积,对锅炉,冷
聚丙烯酰胺合成技术与应用
聚丙烯酰胺合成技术与应用介绍 聚丙烯酰胺(PAM)是丙烯酰胺(AM)均聚或1其他单体共聚而成的质量分数为50%以上的线型水溶性高分子化学品的总称。由十其结构单儿中含有酰胺基，易形成氢键，所以具有良好的水溶性，广泛应用于石油、金属及化学矿山开采、水处理、纺织、造纸等行业。PAM 系列产品可分为非离子型(NPAM)、阳离子型(CPAM)、阴离子型(APAM)和两性4大类。相对分子质量大小是PAM主要性能指标之一。 1 PAM的合成方法 PAM一般由自由基引发聚合合成，主要有本体法、水溶液法、乳液法和悬浮法等合成方法。根据聚合是否加入其他单体，又可分为均聚和共聚2种，PAM产品形态有水溶液、乳剂和粉剂等。 1. 1水溶液聚合法 水溶液聚合法是将单体AM和引发剂溶解在水中的聚合反应，是目前应用较广泛和成熟的技术。所得PAM产品有胶状和粉状2种，其胶体采用质量分数为8%-10%或20%-30% AM的水溶液在引发剂作用下直接聚合而得，产物经脱水干燥后可得粉状产品。产物相对分子质量为7万-700万。该法优点为安全、工艺设备简单、环境污染小，缺点是产物固含量低，仅为8%-15%，且易发生酰亚胺化反应，生成凝胶。 在PAM的水溶液聚合中，引发剂在很大程度上决定了聚合反应后得到产物的相对分子质量、产率，因而新型引发体系的开发是AM 水溶液聚合研究的关键。蔡开勇等人研究了过硫酸钾一胺体系、过硫
酸钾连二硫酸钠体系、有机过氧化物、浪酸盐或氯酸盐、金属离子等五类氧化还原引发体系对合成PAM相对分子质量的影响，发现过硫酸钾一连二硫酸钠体系是合成高相对分子质量PAM的有效引发体系。吴挡兰等人采用复合氧化还原引发体系，得到相对分子质量为3. 05 X 106的PAM。穆志坚采用过硫酸钾一氮三丙酰胺引发体系，在最佳土艺条件下，得到相对分子质量为6.2X105的PAM,转化率为98. 94%。张宝军等人开发出一种新型氧化还原引发体系，以AM和丙烯酸钠为单体，进行水溶液自由基共聚合反应，合成了相对分子质量高达1.8X107，过滤比为1. 24的超高相对分子质量PAM。 双官能度引发聚合是自由基聚合中一个很活跃的研究领域，它直接影响聚合速率和聚合物性能，包括端基性能、相对分子质量大小、结构等。Shah和8me、首次提出自由基“逐步聚合”概念，指出双官能度引发齐」能够用十自由基均聚制备超高相对分子质量聚合物。日木江畸厚等人使用双官能度过氧化物Luperox-2, 5-2, 5与NaHS03及Fev组成的氧化还原引发体系引发AM溶液聚合，制备了高相对分子质量的PAM}I-7。黄利铭等人以双官能度氧化还原引发体系为主，配合偶氮化合物引发剂组成新型复合引发体系，在低温下采用均相水溶液聚合法引发AM均聚，制备相对分子质量高达2 000万的PAM。 西南石油学院的胡星琪研究小组开发了一种新型的基十后过渡金属和业硫酸氢钠的AM水溶液聚合用引发体系，该体系的特点是不需要氮气保护，在常温不搅拌的情况下即可引发AM的水溶液聚合反应，日反应过程平稳可控，不易发生爆聚，可得到相对分子质量在
聚丙烯酰胺
聚丙烯酰胺 1、定义 丙烯酰胺聚合物是丙烯酰胺的均聚物及其共聚物的统称。工业上凡是含有50%以上的丙烯酰胺（AM）单体结构单元的聚合物，都泛称聚丙烯酰胺。其他单体结构单元含量不足5%的通常都视为聚丙烯酰胺的均聚物。 聚丙烯酰胺，polyacrylamide（PAM），CAS RN：[9003-05-8]，结构式为： n是聚合度。n的范围很宽，数量级为102~105，相应的相对分子质量由几千到上千万。 分子量是PAM的最重要参数。按其值得大小有低分子量（<100×104）、中等分子量（100×104~1000×104）、高分子量（1000×104~1500×104）和超高分子量（>1700×104）四种。不同分子量范围的PAM有不同的应用性质和用途。 2、分类 聚丙烯酰胺按在水溶液中的电离性可分为非离子型、阴离子型、阳离子型、两性型。 非离子型聚丙烯酰胺（NPAM）的分子链上不带可电离基团，在水中不电离；阴离子型聚丙烯酰胺（APAM）的分子链上带有可电离的负电荷基团，在水中可电离成聚阴离子和小的阳离子；阳离子型聚丙烯酰胺（CPAM）的分子链上带有可电离的正电荷基团，在水中可电离成聚阳离子和小的阴离子；两性的聚丙烯酰胺（AmPAM或ZPAM）的分子链上则同时带有可电离的负电荷基团和正电荷基团，在水中能电离成聚阴离子和聚阳离子，ZPAM的电性依溶液体系的PH值和何种类型的电荷基团多寡而定。 PAM的电性称谓和所带的电荷基团解离后的电性称谓相同。 按照聚合物分子链的几何形状可把PAM分为线型、支化型和交联型。PAM分子链的形状一般是线型结构。但是在丙烯酰胺自由基聚合反应的过程中会发生链转移反应。
阳离子聚丙烯酰胺
阳离子聚丙烯酰胺使用注意事项： 1、絮团的大小：絮团太小会影响排水的速度，絮团太大会使絮团约束较多水而降低泥饼干度。经过选择聚丙烯酰胺的分子量能够调整絮团的大小。 2、污泥特性。第一点理解污泥的来源，特性以及成分，所占比重。依据性质的不同，污泥可分为有机和无机污泥两种。阳离子聚丙烯酰胺用于处置有机污泥，相对的阴离子聚丙烯酰胺絮凝剂用于无机污泥，碱性很强时用阳离子聚丙烯酰胺，而酸性很强时不宜用阴离子聚丙烯酰胺，固含量高时污泥通常聚丙烯酰胺的用量也大。 3、絮团强度：絮团在剪切作用下应坚持稳定而不破碎。进步聚丙烯酰胺分子量或者选择适宜的分子构造有助于进步絮团稳定性。 4、聚丙烯酰胺的离子度：针对脱水的污泥，可用不同离子度的絮凝剂经过先做小试停止挑选，选出最佳适宜的聚丙烯酰胺，这样即能够获得最佳絮凝剂效果，又可使加药量最少，节约本钱。 5、聚丙烯酰胺的溶解：溶解良好才干发充沛发挥絮凝作用。有时需求加快溶解速度，这时可思索进步聚丙烯酰胺溶液的浓度。 任何絮凝剂 絮凝剂 理论基础是;“聚并”理论，絮凝剂主要是带有正电（负)性的基团中和一些水中带有负(正）电性难于分离的一些粒子或者叫颗粒，降低其电势，使其处于不稳定状态，并利用其聚合性质使得这些颗粒，集中，并通过物理或者化学方法分离出来。 一般为达到这种目的而使用的药剂，称之为絮凝剂。 主要分为两大类别：铁制剂系列和铝制剂系列，当然也包括其丛生的高聚物系列。絮凝剂有不少品种，其共通特点是能够将溶液中的悬浮微粒聚集联结形成粗大的絮状团粒或团块。絮凝剂简述如下： 无机絮凝剂 1.1 无机絮凝剂的分类和性质 无机絮凝剂按金属盐可分为铝盐系及铁盐系两大类；铝盐以硫酸铝、氯化铝为主，铁盐以硫酸铁、氯化铁为主。后来在传统的铝盐和铁盐的基础上发展合成出聚合硫酸铝、聚合硫酸铁等新型的水处理剂，它的出现不仅降低了处理成本，而且提高了功效。这类絮凝剂中存在多羟基络离子，以OH-为架桥形成多核络离子，从而变成了巨大的无机高分子化合物，相对分子质量高达1×105。无机聚合物絮凝剂之所以比其他无机絮凝剂能力高、絮凝效果好，其根本原因就在于它能提供大量的如上所述的络合离子，能够强烈吸附胶体微粒，通过粘附、架桥和交联作用，从而促使胶体凝聚。同时还发生物理化学变化，中和胶体微粒及悬浮物表面的电荷，降低了Zeta电位，使胶体粒子由原来的相斥变成相吸，破坏了胶团的稳定性，促使胶体微粒相互碰撞，从而形成絮状混凝沉淀，而且沉淀的表面积可达(200-1000)m2/g，极具吸附能力。也就是说，聚合物既有吸附脱稳作用，又可发挥黏附、桥联以及卷扫絮凝作
阳离子聚丙烯酰胺性能指标
阳离子聚丙烯酰胺性能指标 阳离子聚丙烯酰胺性能指标： 1、外观白色颗粒 2、分子量（万）300-1200 3、水不溶物（可调）≤0.2% ≥88% 4、固含量1.0mm 的≤5% 5、离子化度（可调）10-60% 6、粒度0.2mm 的≤5% 7、溶解时间≤2小时 8、残余单体≤0.1% 主要用途: a、造纸助剂：在造纸行业中，可直接与无机盐离子、纤维以及其它有机高分子发生静电桥梁作用以达到增强纸张的物理强度，减少纤维或阳离子PAM纸张增强剂，是一种含氨基甲酰基的水溶性阳离子聚合物具有等功能，可有效地提高纸的强度。减少纤维或填料的流失，加快滤水，起到增强、助留、助滤的作用。其次还可以用于白水处理，在脱墨过程中亦能起到明显的絮凝效果。
b、用于以江河作水源的自来水厂的水处理絮凝剂：用量少，效果好，成本低。特别是和无机絮凝剂复配使用效果更好。它将成为沿长江、黄河、淮河及其他河流流域的水厂的高效絮凝剂。 c、污水和有机废水的处理：本产品在酸性或碱性介质中均呈现阳电性，这样对污水中悬浮颗粒带阴电荷的污水进行絮凝沉淀，澄清是极为有效的。如酒精厂废水，啤酒厂废水，味精厂废水，制糖厂废水，肉制品厂废水，饮料厂废水，纺织印染厂的废水等。用阳离子聚丙烯酰胺要比用阴离子聚丙烯酰胺，非离子聚丙烯酰胺或无机盐效果要高数倍或数十倍。因为这类废水普遍带有阴电荷。 d、污泥脱水剂：城市与工业污水常用活化污泥法处理，生化污泥常常是亲水性很强的胶体，有机含量高，极难脱水。用阳离子聚丙烯酰胺处理，用量少，脱水效率高，易于分离。 e、油田化学剂：如粘土防膨剂，油田酸化用稠化剂等。如有阳离子絮凝剂的需求请直接联系本公司。
阴离子聚丙烯酰胺PAM工艺介绍
阴离子聚丙烯酰胺PAM工艺介绍 单体制备 丙烯腈储运工段 外运的丙烯腈在氮气的作用下，卸到丙烯腈储罐，在罐内有氮气保护，氮气呼出气体通过洗涤塔洗涤后放空。 发酵工段 菌种在净化空气、消毒培养基等条件下，经种子罐、发酵罐逐级扩大培养获得生产用发酵液。催化水合工段 经离心清洗后的发酵液送入反应系统，流加脱盐水、丙烯腈进行催化水合反应，控制系统中丙烯酰胺、丙烯腈浓度及反应温度；物料平衡后连续出料。产出的丙烯酰胺水溶液送至丙烯酰胺精制工段。 丙烯酰胺（AM）精制工段 丙烯酰胺AM在低温和负压下闪蒸，闪蒸后的单体经过过滤，利用阳床、阴床、混床进行离子交换，进一步纯化聚丙烯酰胺单体。 聚合部分 调制工段 经精制后的单体送入调制釜调至一定浓度和温度。 聚合水解工段 调制后的单体溶液输送至聚合釜，在一定条件下完成聚合及水解，形成的胶体送至储料箱。造粒工段 采用前加碱工艺时，储料箱内的胶体通过造粒机造粒，送至流化床内。采用后水解工艺时，储料箱内的胶体通过一次造粒送至水解器进行水解，水解后将胶粒卸入缓冲料仓内，经过二次造粒机送入流化床。 流化工段 胶粒经流化床完成干燥过程，形成固态颗粒。 研磨系统 干燥后的物料颗粒经多级研磨、筛分，成品经自动称量包装 1、铜催化水合法：采用丙烯腈在铜基催化剂存在下经水合反应来制备丙烯酰胺，所述方法包括使反应体系中出现在一个分子中具有活性亚甲基基团和酸性基团的化合物或其盐，然后使该含有丙烯酰胺的溶液与弱碱性或中度碱性的阴离子交换树脂接触。在上述水合反应中，杂质的生成得到抑制，而催化剂活性却不受任何影响，所得丙烯酰胺可用来制造分子量高并且水溶性好的絮凝剂。 2、铜催化水合法也可将丙烯腈至少通过两个纯化步骤来处理，首先使丙烯腈与强酸性阳离子交换树脂接触，然后与具有伯氨基或仲氨基的树脂或与活性炭接触。最后在铜基催化剂存在下使所得到的丙烯腈经过水合反应。即使采用一般品质的丙烯腈，该方法也能制出高品质的丙烯酰胺，并能进一步制出具有良好水溶性的聚丙烯酰胺。铜催化水合法的缺点是需要回收丙烯腈以及分离铜，浪费资源和能源；同时副反应较多，不容易控制，产品纯度不高。 3、硫酸水合法：先使丙烯腈于100℃以下水解成丙烯酰胺硫酸盐，再中和得丙烯酰胺(AM)。初期通过丙烯酰胺均聚制得了非离子型聚丙烯酰胺，产品比较单一。不久开发了用碱部分水解(后水解法)的阴离子型聚丙烯酰胺。
聚丙烯酰胺的合成与水解
实验一聚丙烯酰胺的合成与水解 一、实验目的 1．熟悉由丙烯酰胺合成聚丙烯酰胺（PAM）的加聚反应。 2．熟悉聚丙烯酰胺在碱溶液中的水解反应。 二、实验原理 聚丙烯酰胺（PAM）可在过硫酸铵引发下由丙烯酰胺合成： 由于反应过程中无新的低分子物质析出，高分子的化学组成与反应物分子（单体）相同，所以这一合成反应属于加聚反应。 随着加聚反应的进行，分子链增长。当分子链增长到一定程度，既可通过分子间的相互纠缠形成网状结构，使溶液的粘度明显增加。 聚丙烯酰胺（PAM）可在碱溶液中水解，产生部分水解聚丙烯酰胺（HPAM）： 随着水解反应的进行，有氨气放出并产生带负电的链节。由于带负电的链节互相排斥，使部分水解聚丙烯酰胺有较伸直的构象，因而对水的稠化能力增加。 聚丙烯酰胺（PAM）在油田中有许多用途。 三、仪器药品 酒精灯一套、烧杯、量筒、搅拌棒、台秤。 丙烯酰胺、过硫酸铵(10%)、氢氧化钠(10%)、PH试纸。 四、实验步骤 1．丙烯酰胺的加聚反应 ⑴用台秤称取100ml烧杯和搅拌棒的重量（W1），然后在烧杯中加入2g丙烯酰胺和18ml 水，搅拌溶解，配得10%的丙烯酰胺溶液。 ⑵在恒温水浴中，将10%的丙烯酰胺溶液加热至60℃，然后加入15滴10%过硫酸铵溶液，引发丙烯酰胺加聚。
⑶在加聚过程中，慢慢搅拌，注意观察溶液粘度的变化。 ⑷半小时后，停止加热，产物为聚丙烯酰胺。 2．聚丙烯酰胺的水解 ⑴称量制得的聚丙烯酰胺（W2），补加水，使聚丙烯酰胺溶液的浓度为5%。搅拌溶液，观察高分子的溶解情况。 ⑵加入4ml10%氢氧化钠溶液，放入沸水浴中升温至90℃以上进行水解。 ⑶在水解过程中，慢慢搅拌，注意观察溶液粘度的变化，并检查氨气的放出（用润湿的PH试纸）。 ⑷半小时后，将烧杯从沸水浴中取出，产物为部分水解聚丙烯酰胺。 ⑸称量产物重量（W3），补加水，制得5%的部分水解聚丙烯酰胺溶液，倒入回收瓶中。 五、数据记录及处理 1．记录并解释合成聚丙烯酰胺的各种现象。 2．记录并解释聚丙烯酰胺水解的各种现象。
阳离子聚丙烯酰胺CPAM的生产工艺
阳离子聚丙烯酰胺（CPAM）生产工艺报告 报告人：宋金凤、刘鹏飞 所学专业：化学工程与工艺 指导教师：吴燕副教授 天津科技大学 二〇一〇年六月
目录 1前言 (1) 1.1聚丙烯酰胺概述 (1) 1.2阳离子聚丙烯酰胺(CPAM) (1) 1.3阳离子聚丙烯酰胺发展史、现状及趋势 (2) 2原料 (3) 2.1原料简介 (3) 2.2主要价格及供应 (5) 2.3AM的精制 (5) 3CPAM生产工艺 3.1PAM自由基聚合机理 (6) 3.2CPAM的制备方法 (6) 3.3水溶液制备CPA (7) 3.4常见CPAM制备举例 (7) 3.5国内普遍技术及其存在的问题 (9) 3.6未来CPAM的发展方向 (9) 4生产设备 (10) 5其他事项 (11) 参考文献 (13) 致谢 (14)
1前言 1.1聚丙烯酰胺概述 聚丙烯酰胺简称PAM、结构式为[－CH2－CH(CONH2)]n－，分子量在400-2000万之间。聚丙烯酰胺主要有两种商品形式，一种是外观为白色或略带黄色粉末状的，易溶于水，速度很慢，提高温度可以稍微促进溶解，但温度不得超过50℃，以防发生分子降解，难溶于有机溶剂。另一种是无色粘稠胶体，还有聚丙烯酰胺乳液(上海合成树脂研究所研制)。中性，无毒。聚丙烯酰胺贮存于阴凉、通风、干燥的库房内，防潮、避光、防热．存放时间不宜过长。聚丙烯酰胺按结构分为阳离子型、阴离子型、两性离子和非离子型。 我国已是全球最大的PAM生产国，销售量占全球销售量的40%。从2006年开始销售量就是美国销售量的2倍,是日本的4倍多,占世界销售量的1/3强。表1、表2分别为2006年全球PAM2006年销售量及中国PAM2008年销售量和销售额与全球的比较。 PAM的今后市场用途主要为采油、水处理、造纸、选矿。由于这些市场仍有很大的发展空间，因此，PAM产量预计将仍以10%以上的年增长速度发展。 表1全球PAM2006年销售量 美国西欧日本中国其他全球销售量/万吨15.513.48.631.317.986.7 全球份额/%17.915.410.036.120.6100 表2中国PAM2008年销售量和销售额 中国全球中国占全球比例/%销售量/万吨40.398.640.0 销售额/亿元76.123931.8 1.2阳离子聚丙烯酰胺(CPAM) 阳离子聚丙烯酰胺（CPAM）是由一种阳离子单元和丙烯酰胺非离子单元构
聚丙烯酰胺的合成与分解
聚丙烯酰胺的合成与水解 一、实验目的 1.熟悉由丙烯酰胺合成聚丙烯酰胺的加聚反应。 2.熟悉聚丙烯酰胺在碱溶液中的水解反应。 二、实验原理 聚丙烯酰胺可在过硫酸铵的引发下由丙烯酰胺合成： 由于反应过程中无新的低分子物质产生，所以高分子的化学组成与起始单体相同，因此这一合成反应属于加聚反应。随着加聚反应的进行，分子链增长。当分子量增长到一定程度时，即可通过分子间的相互纠缠形成网络结构，使溶液的粘度明显增加。 聚丙烯酰胺可以在碱溶液中水解，生成部分水解聚丙烯酰胺： 随着水解反应的进行，有氨放出并产生带负电的链节。由于带负电的链节相互排斥，使部分水解聚丙烯酰胺有较伸直的构象，因而对水的稠化能力增加。 聚丙烯酰胺在钻井和采油中有许多用途。 三、仪器和药品 1.仪器 恒温水浴，沸水浴，烧杯，量筒，搅拌棒，电子天平。 2.药品
丙烯酰胺（化学纯），过硫酸铵（分析纯），氢氧化钠（分析纯）。四、实验步骤 1．丙烯酰胺的加聚反应 （1）用台秤称取烧杯和搅拌棒的质量（后面计算用到这一质量）。然后在烧杯中加入2g 丙烯酰胺和18mL 水，配成10％的丙烯酰胺溶液。 （2）在恒温水浴中，将10％丙烯酰胺加热到60℃，然后加入15 滴10％过硫酸铵溶液，引发丙烯酰胺加聚。 （3）在加聚过程中，慢慢搅拌，注意观察溶液粘度的变化。 （4）半小时后，停止加热，产物为聚丙烯酰胺。 2.聚丙烯酰胺的水解 （1）称量制得的聚丙烯酰胺，计算要补充加多少水，可配成5％聚丙烯酰胺的溶液。 （2）在聚丙烯酰胺中加入所需补加的水，用搅拌棒搅拌，观察高分子的溶解情况。 （3）称取20g 5％聚丙烯酰胺溶液（剩下的留作比较用）加入2mL 10％氢氧化钠，放入沸水浴中，升温至9 0℃以上进行水解。 （4）在水解过程中，慢慢搅拌，观察粘度变化，并检查氨气的放出（用湿的广泛pH试纸）。 （5）半小时后，将烧杯从沸水浴中取出，产物为部分水解聚丙烯酰胺。 （6）称取产物质量，补加蒸发损失的水量，制得5％的部分水解聚丙烯酰胺。比较水解前后5％溶液的粘度。 （7）将制得的聚丙烯酰胺倒入回收瓶中。 五、数据处理 聚丙烯酰胺的合成与水解原始数据表
聚丙烯酰胺生产工艺设计
聚丙烯酰胺(PAM)生产工艺设计 石油工业是国民经济的支柱产业,石油是经济发展的重要保证之一。我国石油资源相对较少,三次采油是我国保障石油供应的重要措施。进行聚丙烯酰生产工艺设计的研究,目的是使我国聚丙烯酰胺生产工艺技术、产品质量、及生产规模均提升到一个较高水平,以满足三次采油对聚丙烯酰胺质和量的要求,避免引进产品带来的风险,保证三次采油技术的顺利实施最终以满足国民经济发展对石油供应的要求,并获得最大经济效益。与此同时,进行聚丙烯酰生产工艺设计的研究,可满足随着三次采油工艺技术的不断提高而对聚丙烯酰胺各项性能不断改进的要求。 PAM最有价值的性能是分子量很高,水溶性强,可以制作出亲水而水不溶性的凝胶,可以引进各种离子基团并调节分子量以得到特定的性能,对许多固体表面和溶解物质有良好的粘附力。由于这些性能,使得PAM被广泛应用于增稠、絮凝、稳定胶体、减阻、粘结,成膜、阻垢、凝胶及生物医学材料等许多方面。PAM的最大用途是在水处理、造纸、采油、冶矿等领域。 此外,聚丙烯酰胺在水处理行业具有广阔的应用前景和巨大的潜在市场。随着环境意识的不断加强,聚丙烯酰胺在城市污水处理方面的应用将会越来越受到重视。聚丙烯酰胺生产工艺技术的研究,也将对城市污水处理工艺技术的提高起到推动作用。 目前PAM生产的工艺路线一般从丙烯腈(AN)为原料开始,经AM装置生产出AM 水溶液,再以AM为原料在PAM装置生产出PAM产品。AM生产工艺主要有以骨架铜为主体的重金属类为催化剂的化学法和以生物酶为催化剂的生物法,其技术的关键在于催化剂,依催化剂的不同生产工艺有较大差异。PAM的生产工艺方法较多,依PAM产品性能要求不同及生产过程采用的引发剂不同,生产工艺方法有较大的差异,其中引发剂是技术关键,属各公司的技术秘密。对PAM生产工艺技术的研究主要体现在引发体系和与PAM生产相关的专用设备上。
阳离子聚丙烯酰胺P(DAC-AM)的合成研究进展
第33卷第5期高校化学工程学报No.5 V ol.33 2019 年10月 Journal of Chemical Engineering of Chinese Universities Oct. 2019文章编号：1003-9015(2019)05-1025-12 阳离子聚丙烯酰胺P(DAC-AM)的合成研究进展 陈婷婷, 张跃军 (南京理工大学化工学院, 江苏南京 210094) 摘要：对聚(丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵-丙烯酰胺)(P(DAC-AM))的合成方法及工艺研究进展进行了综述。首先，基 于阳离子单体的基本类型，给出了应用最广的几种季铵盐单体的分子结构特征及其聚合反应活性比较；针对用量最大 的丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(DAC)单体及其共聚物P(DAC-AM)的结构与其应用性能的关系，指出了合成工艺可调控 其聚合物分子结构的原理和技术关键，以及由该类聚合物国内外产品的现状、存在的差距所体现的工艺研究缺陷。其 次，以P(DAC-AM)的特征黏度和单体转化率为评价指标，按聚合反应方式的分类，分析探讨了制备聚合物的水溶液、反相(微)乳液和分散聚合等聚合方式的研究进展；同步，按引发方式和引发剂的分类，分析探讨了自由基引发、光引发、热引发和超声引发方式下的过氧化物、偶氮和复合等引发剂引发聚合反应的研究进展。最后，对系列化窄分布聚合物 P(DAC-AM)合成工艺、原料纯度和产物中残余单体的控制等研究中的瓶颈问题及其研究前景进行了展望并给出了建议。 关键词：丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵；丙烯酰胺；共聚物；聚合方式；引发剂；研究进展 中图分类号：TQ465.92 文献标志码：A DOI：10.3969/j.issn.1003-9015.2019.05.001 Research progress in the synthesis of cationic polyacrylamide P(DAC-AM) CHEN Ting-ting, ZHANG Yue-jun (School of Chemical Engineering, Nanjing University of Science and Technology, Nanjing 210094, China) Abstract: Research progress in the synthesis of poly(acryloyloxyethyltrimethyl ammonium chloride-co- acrylamide) P(DAC-AM) were reviewed. Molecular structure characteristics and polymerization reactivity of several most widely used quaternary ammonium monomers were compared based on cationic monomer types. The relationship between structure and performance of copolymer P(DAC-AM) from acryloyloxyethyl trimethyl ammonium chloride (DAC) was summarized, and the principles and key techniques in polymer synthesis for molecular structure adjustment to improve performance were discussed. Moreover, based on intrinsic viscosity and monomer conversation of P(DAC-AM), research progresses on aqueous polymerization, inverse emulsion polymerization and dispersion polymerization were summarized and discussed. Meanwhile, based on initiation methods and initiator types, free radical initiation using peroxide initiator, azo initiator and compound initiator, light initiation, thermal initiation and ultrasonic initiation were reviewed. Finally, existed problems, prospects and suggestions in the synthesis of P(DAC-AM) with narrow molecular weight distribution, raw material purity and residual monomer content control were summarized and future perspective was discussed. Key words: acryloyloxyethyltrimethyl ammonium chloride; acrylamide; copolymer; polymerization method; initiator; research progress 1 前言 阳离子单体是指在结构中含有阳离子官能团的单体，其中水溶性阳离子单体通常有3大类：叔锍盐 收稿日期：2018-11-23；修订日期：2019-02-27。 基金项目：国家自然科学基金 (51503100，21377054)。 作者简介：陈婷婷(1990-)，女，江苏苏州人，南京理工大学博士生。通讯联系人：张跃军，E-mail：zhyuejun@https://www.wendangku.net/doc/0b8984911.html,
聚丙烯酰胺阳离子MSDS
聚丙烯酰胺(PAM)安全技术说明书一、化学品称 化学品商品名：聚丙烯酰胺或PAM 英文名：Polyacrylamide(PAM) 国家应急电话:120，119，110 二、成分、组成信息 化学品名称：聚丙烯酰胺 相对分子量:1000万 离子性：阳离子 化学类别:螯合剂型聚合物 容积密度:0.70gms/cm3 粘度：（1.0%SOL）950mPa?S 外观与性状:白色粒状固体，稀释后呈无色液体,无臭 水分（0.1%SOL）：10%以下。 pH值：6.0--7.0 三、危险性概述 危险性类别：无 侵入途径：无 健康危害：无资料 急性中毒：无 慢性影响：未发现。 环境危害：无 四、急救措施 皮肤接触：脱去污染的衣着，用肥皂水和清水彻底冲洗皮肤。 眼睛接触：提起眼睑，用流动清水或生理盐水冲洗。就医。 食入：通过动物实验证明此产品食入后不会中毒 五、消防措施 危部分险特性：用水灭火时，颗粒遇水后变滑，避免人员滑倒摔伤有害燃烧产物：无。 灭火方法：无火灾危险。 六、泄漏应急处理 应急处理：颗粒遇水后变滑，避免人员滑倒摔伤 七、操作处置与储存 操作注意事项：无特别要求
储存注意事项：储存于阴凉、通风的库房。 八、接触控制/个体防护 个人注意事项：无特别要求 工程控制：提供安全淋浴和洗眼设备。 眼睛防护：戴化学安全防护眼镜。 身体防护：无特别要求。 手防护：用大量水冲洗洗 九、理化特性 颜色：白色粒状 气味：无味 十、稳定性和反应活性 稳定性：稳定 禁配物：产生放热反应的氧化物。 聚合危害：不聚合 分解产物：热的腐烂物可能产生，氢化合物气体，氮氧化物，碳氧化合物等。十一、毒理学资料 急性毒性：无毒性 十二、生态学资料 生态毒性：无 十三、废弃处置 废弃处置方法：在不违反传统处理规则的前提下，用水冲洗包装物，然后用此水来溶解产品进行使用。 十四、运输信息 危险货物编号：不适用 包装方法：编织袋包装，每包为15/25公斤。 十五、法规信息 法规信息：此产品不是有害物质，不需要根据EC-D被标为危险品