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阳离子聚丙烯酰胺产品生产技术发展趋势分析

第一节 产品生产技术发展现状

发达国家聚丙烯酰胺类阳离子高分子絮凝剂的生产技术已经成熟。我国在阳离子聚丙烯酰胺产品生产方面技术还不是很成熟,产品稳定性差。

从目前阳离子聚丙烯酰胺生产技术来看,目前工业上制备阳离子聚丙烯酰胺的工艺主要有水溶液聚合、乳液聚合及沉淀聚合等,其中水溶液聚合是应用最多、最成熟的传统工艺。

水溶液聚合是AM聚合反应的传统工艺。在目前存在的各种聚合工艺中该工艺的应用最广泛,它是聚丙烯酰胺(PAM)生产的主要技术。DMC和AM都属于极性单体,水属于极性溶剂,依据相似相溶原理,单体易溶于反应体系,并且由于水与单体混合溶液的粘度一般小于有机溶剂的混合溶液,故水溶液相对于其他有机溶剂聚合反应速率和传热更容易控制。水溶液聚合法具有安全性高、工艺设备简单、成本较低等优点,国内外PAM工业生产大都采用此法,所以水溶液聚合法的研究已经比较深入。

 

第二节 产品生产工艺特点或流程

CPAM有2种合成方法,大分子侧基改性法和单体共聚法。其中单体共聚法操作简单、设备规模小,可以直接通过操控聚合反应条件来达到对聚合产物分子链结构和组成的控制,故实验室研究及工业生产中最普遍的是通过自由基共聚来获得CPAM。下面以阳离子单体甲基丙烯酸三甲氨基乙酯氯甲烷盐(DMC)和非离子单体丙烯酰胺(AM)共聚制备P(DMC-AM)为例叙述聚合反应及自由基聚合机理。

聚合反应式如下:(其中.为自由基,*为链终止物质DMC.或AM.)

 

DMC和AM的自由基聚合反应符合自由基连锁聚合反应的一般规律,由链引发、链增长和链终止等基元反应组成。

水溶液聚合是AM聚合反应的传统工艺。在目前存在的各种聚合工艺中该工艺的应用最广泛,它是聚丙烯酰胺(PAM)生产的主要技术。DMC和AM都属于极性单体,水属于极性溶剂,依据相似相溶原理,单体易溶于反应体系,并且由于水与单体混合溶液的粘度一般小于有机溶剂的混合溶液,故水溶液相对于其他有机溶剂聚合反应速率和传热更容易控制。水溶液聚合法具有安全性高、工艺设备简单、成本较低等优点,国内外PAM工业生产大都采用此法,所以水溶液聚合法的研究已经比较深入。

水溶液聚合的具体操作流程如下:

将精制过的、定量的DMC溶液和AM的水溶液按合适的比例混合,调pH至弱碱性,通N215min,然后将适量的K2S2O8/NaHSO3加入混合溶液中,将容器口密封后置于55℃恒温水浴中反应,5h后停止,即得。

第三节 国内外生产技术发展趋势分析

CPAM有着突出的性能,在更广泛的范围内将获得应用。近年来,研究人员在CPAM合成和应用方面取得了很大的进展,然而有许多方面还要进一步研究,这也是未来生产技术发展的趋势:

1、进一步开展新的聚合单体合成工艺的研究

如DMC、DAC及DMDAAC等阳离子单体制备工艺都较繁杂,可以提出更简洁的工艺。

2、进一步开展降低产品成本,提高产品性能的研究。如用来源丰富、价格低廉的天然高分子物质为原料与阳离子单体进行二元或二元以上共聚制备CPAM。所研制的产品如能克服产物相对分子质量较低、溶解性较差等不足,将会有较强的竞争优势。

3、反相微乳液聚合、分散聚合作为新的聚合工艺,显示了其优越性。目前,有关反相微乳液聚合和分散聚合制备CPAM的研究尚少,其聚合机理尚不很清楚,如引发方式、乳化体系等都是需要进一步深入的课题。

4、进一步加强CPAM的合成、性能及应用关系的研究,尽早促进产品的工业化。CPAM具有毒性小、水溶而油不溶等优点,根据其特点扩展的应用研究。如在反相乳液及微乳液聚合中寻找无毒性有机溶剂来作为有机相,分散聚合中合成出环境友好型盐溶剂等。

总之,CPAM的基础研究和应用研究任重道远,从节能、环保及化工工业等诸多方面都要求研究者不断发展、开拓创新,为工业应用创造更多更完备的技术支持。
 

 

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