阳离子聚丙烯酰胺的合成制备要领

阳离子聚丙烯酰胺（CPAM)是线型高分子化合物，由于它具有多种生动的基团， 可与许多物质亲和、吸附形成氢键。主要是絮凝带负电荷的胶体，具有除浊、脱色、吸附、粘合等功效， 适用于染色、造纸、食物、修建、冶金、选矿、煤粉、油田、水产加工与发酵等行业有机胶体含量较高的废水处置惩罚，特殊适用于都会污水、都会污泥、造纸污泥及其它工业污泥的脱水处置惩罚。

阳离子聚丙烯酰胺（CPAM）是由非离子结构单位丙烯酰胺和一种或几种阳离子结构单位组成的共聚物。从现在的合成要领看，阳离子聚丙烯酰胺的制备要领一样平常可分为两大类：一是聚丙烯酰胺的阳离子改性法，该法是通过曼尼希反应在丙烯酰胺上引入胺类分子，常用的有二甲胺、二乙胺、三甲胺等，也有使用哌嗪、N-甲基对二氮己烷，包括非离子聚丙烯酰胺水溶液的阳离子化、对乳液聚丙烯酰胺举行阳离子化、自然高分子接枝阳离子聚丙烯酰胺。二是丙烯酰胺单体与阳离子单体共聚法，此要领的研究是为了获得在聚合物性能上抵达某一特定用途的阳离子聚丙烯酰胺产品，其手艺的要害是准确选择阳离子共聚单体，确定最佳的共聚反应系统及聚合工艺条件。常用的阳离子单体结构中的阳离子基团一样平常为含氮基团，包括丙烯酰氧乙基三甲基氯化胺（DAC or AOTAC）、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化胺（DMC）、二甲基二烯丙基氯化胺（DMDAAC or DADMAC）、丙烯酰氧乙基二甲基苄基氯化铵（AODBAC or DBC）、甲基丙烯酰氧乙基二甲基苄基氯化铵（MBDAC or MADAMBQ）、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙基三甲基氯化铵（AMPTAC）等。丙烯酰胺共聚产品以电荷度可控、电荷漫衍匀称和制备工艺简朴而备受瞩目，其特点是高分子长链上既有酰胺基团，又有大宗带正电荷的阳离子基团，在酸性或碱性中均泛起正电性，对带负电荷悬浮颗粒的污水举行絮凝沉淀时，具有极强的澄清效果，因此，近几年来海内外对阳离子聚丙烯酰胺产品的合成研究体现出了较大的兴趣。共聚法生产阳离子聚丙烯酰胺产品的要领主要有水溶液聚正当、反相乳液聚正当、疏散聚正当，别的尚有双水相聚合、超临界CO2聚合、活性/可控自由基聚合、反相悬浮聚正当等。

阳离子制备要领

阳离子聚丙烯酰胺的合成

1、水溶液聚正当：

水溶液聚合是工业上最早接纳并沿用至今的CPAM生产要领，用这种要领可以生产CPAM水溶液、胶体和干粉产品。若不思量制备干粉的历程，水溶液聚正当的操作工艺及装备简朴、本钱较低、操作清静利便、对情形污染小、聚合转化率高、容易获得高分子量的聚合产品，可是在聚合条件下，聚合物会爆发酰亚胺化交联反应，形成难溶或不溶于水的产品；若使用干粉产品，其干燥和破损历程既导致产品的机械降解，影响使用，并且消耗大宗能量，甚至爆发的粉尘也威胁生产职员的康健。以是为解决这些问题，研究者们对CPAM的水溶液聚合手艺举行了一直深入地研究，诸如单体浓度、引发系统、系统pH值、添加剂种类及用量、溶剂和聚合温度等对聚合反应特征及产品性能的影响等，开发出了过渡金属化合物引发系统的水溶液聚合、双官能度引发系统的水溶液聚合、等离子体引发的水溶液聚合等。

2、反相乳液聚正当：

CPAM反相乳液是指水溶性的丙烯酰胺与阳离子单体借助W/O型乳化剂，在引发剂和搅拌的作用下举行乳液聚合，进而乳化疏散在一连相介质（油）中，形成一种W/O型稳固的胶体疏散系统。聚合反应质料一样平常包括丙烯酰胺和一种或几种阳离子单体、一连相介质（油）、乳化剂等。聚合反应所在通？赡茉谝涣嘟橹剩ㄓ停┲小⒈坏ヌ迦苷偷慕菏小⒌ヌ逡旱沃谢蛭降娜榛敛阒。反相乳液聚合的优点在于表观粘度低，有用含量高（25～60wt%），消融迅速，有利于搅拌传热、管道运送和一连生产，聚合速率快，同时产品特征粘数高，可在较低的温度下举行聚合等。可是它们最大的缺乏在于其对情形的污染：由于在制备历程中需要使用外貌活性剂、烃类物质等大宗对情形有害的物质，在转相提高消融疏散性和贮存历程中也需要添加另外的外貌活性剂，在CPAM乳液应用的同时，这些外貌活性剂和烃类物质也随之被大宗排入情形而造成“二次污染”；且产品中留有乳化剂等杂质，不易完全除净，有损电性能等，限制了其应用。

3、疏散聚正当：

近年来，阳离子聚丙烯酰胺（CPAM）的自由基疏散聚合手艺作为一种新手艺在聚丙烯酰胺合成领域越来越受到人们的关注。从反应历程上看，它事实上是一种在有疏散稳固剂保存下的特殊形式的沉淀聚合。除了反应动力学外，乳液聚合与疏散聚合的最大区别在于：在乳液聚合中，聚合物在自身单体溶液中是可溶的或可溶胀的；在疏散聚合中，聚合物在自身单体溶液中是不溶的，并且一旦天生就沉淀下来，必需加入外貌活性剂或疏散稳固剂阻止聚合物颗粒沉淀，使其稳固于疏散系统中，成为聚合物胶体系统，相比于其它聚合要领，疏散聚合既具有水溶液聚合工艺简朴、操作利便的优势，又具有反相乳液聚合反应速率快、产品相对分子质量大的特征。所得聚合物乳液流动性好，无块状、颗粒状不溶物，消融速率快，使用时不需要重大的消融装备，可以在管道中直接注入，便于自动化操作和准确计量，节约物力和人力。使用时无有害的有机溶剂，杜绝了对情形的二次污染。