一種由過硫酸鉀聚丙烯酰胺的合成與研究

一種由過硫酸鉀聚丙烯酰胺的合成與研究

1化工、地質(zhì)、地質(zhì)聚丙烯酰胺（pam）是由自由基甲基丙烯酸（pm）生產(chǎn)的聚丙烯酰胺。廣泛應(yīng)用于化工、冶金、地質(zhì)、煤炭、石油、造紙、水處理等領(lǐng)域。因單體濃度及引發(fā)劑用量對聚合速度和分子量影響的研究已很多,本文主要探討了采用NTP—K2S2O8引發(fā)體系,水溶液聚合反應(yīng)中,溶液PH值、氮三丙酰胺及溫度對產(chǎn)物分子量、溶解性及轉(zhuǎn)化率的影響。2實(shí)物2.1反應(yīng)機(jī)制單體AM的水溶液聚合屬于乙烯系自由基加聚引發(fā)體系,反應(yīng)由鏈引發(fā)、鏈增長、鏈終止三個(gè)基元反應(yīng)組成鏈引發(fā):鏈增長:鏈終止:2.2粘度計(jì)等的計(jì)算恒溫水浴鍋、二口燒瓶、高壓氮瓶、旋轉(zhuǎn)式粘度計(jì)等。丙烯酰胺(98.5%)、過硫酸鉀(99.5%)、氨水(25-28%)、硫酸、氫氧化鈉和溴水(3.0%)等。2.3溶解氧的測定稱取10gAM倒入三口燒瓶中,并加入90ml的水,開動攪拌器,使單體充分溶解。通入高壓N210min,以除去溶解氧。在通入N2過程中,向AM水溶液滴入氨水(30℃),加熱升溫,在50—60℃時(shí)加入引發(fā)劑K2S2O8,同時(shí)用H2SO4或NaOH1水溶液調(diào)節(jié)體系的PH值。通N2完畢,恒定反應(yīng)體系的溫度(不超過65℃),反應(yīng)1小時(shí),停止加熱,攪拌、冷卻、出料、干燥即得無色透明均相膠體PAM。2.4br2水催化氧化由旋轉(zhuǎn)式粘度計(jì)測定產(chǎn)物粘度,按下列公式換算成分子量。AM與Br2水能夠在HgSO4催化劑作用下反應(yīng)生成溴化物,因此通過向PAM溶液滴加Br2水,用淀粉KI試紙來檢驗(yàn),確定滴定終點(diǎn),由所用Br2水量計(jì)算AM的轉(zhuǎn)化率。其反應(yīng)式如下:3結(jié)果與討論3.1ph值對ntp粒徑的影響單體濃度10%(10gAM),K2S2O8加入量2.4g,氨水滴加量為7滴。改變反應(yīng)體系的PH值,結(jié)果列于表1。從表1看出,當(dāng)PH值=2時(shí),分子量較大,但轉(zhuǎn)化率相對較低,這是由于在酸性介質(zhì)中,易發(fā)生酰亞胺化交聯(lián)反應(yīng)。在弱堿性介質(zhì)中,由于NTP形成自由基后引發(fā)單體的能力增強(qiáng),使轉(zhuǎn)化率上升,此時(shí)NTP轉(zhuǎn)移自由基的能力則大大減弱,使分子量增大。從表中看出,當(dāng)PH≥11,雖轉(zhuǎn)化率持續(xù)上升,但PAM分子量卻減小,因此時(shí)AM開始水解,使NTP生成增多;而此時(shí)NTP的鏈轉(zhuǎn)移作用增大,導(dǎo)致產(chǎn)物分子量逐漸減小。3.2水的滴加量及加氨量對產(chǎn)品粒徑和轉(zhuǎn)化率的影響固定反應(yīng)物配比為AM10%(10gAM),K2S2O8加入量2.4g及PH=8,改變氨水的滴加量,得到不同的產(chǎn)物分了量和轉(zhuǎn)化率,見表2。從表2看出,PAM分子量隨加氨量增加呈下降趨勢,因此時(shí)生成的NTP增多,又有NTP的鏈轉(zhuǎn)移作用導(dǎo)致同樣的結(jié)果。而NTP在弱堿性(PH=8)形成的自由基具較強(qiáng)的鏈引發(fā)能力,使產(chǎn)物的轉(zhuǎn)化率隨加氨量增加呈上升趨勢。3.3u3000試驗(yàn)結(jié)果固定反應(yīng)物配比為AM10%(10gAM),K2S2O8加入量2.4g,PH=8及滴加氨水8滴。試驗(yàn)結(jié)果見表3。從表3可以看出,隨引發(fā)劑加入時(shí)的溫度增高,產(chǎn)物分子量降低。據(jù)動力學(xué)K=Ae-ERT,因綜合活化能為負(fù)值,當(dāng)溫度上升時(shí),聚合度下降,從而導(dǎo)致分子量下降。3.4附瓶內(nèi)面根據(jù)試驗(yàn),發(fā)現(xiàn)在酸性介質(zhì)中,產(chǎn)物溶解性差,且有時(shí)會粘附在燒瓶內(nèi)壁面而難以洗滌,這是因?yàn)橐装l(fā)生酰亞胺化交聯(lián)反應(yīng),使產(chǎn)物溶解性能下降。因此,丙烯酰胺的水溶液聚合,一般在堿性介質(zhì)中進(jìn)行,且弱堿性下可獲得較好的溶解性能。4溫度和紡粘法對聚合物溶液ph的影響采用過硫酸鉀—氮三丙酰胺引發(fā)體系,進(jìn)行丙烯酰胺水溶液聚合反應(yīng),在溶液