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蘭州陽(yáng)離子聚丙烯酰胺的使用受影響主要因素分析

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詳細(xì)介紹

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　　影響陽(yáng)離子聚丙烯酰胺聚合的主要因素有起始反應(yīng)溫度、聚合單體的質(zhì)量分?jǐn)?shù)、引發(fā)劑的用量和陽(yáng)離子單體的含量以及pH值等。由于分子量分布寬的產(chǎn)品具有更好的絮凝效果，而非恒溫反應(yīng)易導(dǎo)致產(chǎn)品分子量分布不均勻，故本聚合反應(yīng)在常溫下進(jìn)行，因而不考慮溫度的影響。下面分別就其它因素對(duì)特性枯數(shù)的影響進(jìn)行討論。
一、聚合單體濃度對(duì)特性粘數(shù)的影響
　　固定其它反應(yīng)條件，單體的濃度對(duì)聚合物特性粘數(shù)的影響結(jié)果。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，單體濃度對(duì)聚合物的特性粘數(shù)有很大的影響。聚合物的特性粘數(shù)隨著單體濃度的增加先增加后減少，當(dāng)單體濃度為30％左右時(shí)，聚合物的特性粘數(shù)出現(xiàn)*值。這是因?yàn)閱误w濃度過(guò)低，減少了單體之間碰撞的機(jī)率，從而不利于分子鏈的增長(zhǎng)，且反應(yīng)速率慢，反應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)，聚合不*。單體濃度過(guò)高，*的增加了單體之間碰撞的機(jī)率，加快了聚合速度，而聚合反應(yīng)放出的熱來(lái)不及散發(fā)，促使反應(yīng)速度進(jìn)一步加快，類似暴聚，使反應(yīng)不易控制，容易發(fā)生交聯(lián)，使聚合物的溶解性能下降，從而導(dǎo)致聚合物的特性粘數(shù)降低。因而合適的聚合單體濃度為30％左右。
二、引發(fā)劑用量對(duì)聚丙烯酰胺特性粘數(shù)的影響
　　引發(fā)劑采用K2S20s-NanS03組成的氧化還原引發(fā)體系，其用量對(duì)聚合物特性粘數(shù)的影響。隨著引發(fā)劑濃度的增加，聚合物特性粘數(shù)先增加后減少，當(dāng)引發(fā)劑用量為整個(gè)體系的O．01％左右時(shí)，聚合物特性粘數(shù)出現(xiàn)zui大值。這是因?yàn)橐l(fā)劑用量少，有利于聚合物的特性粘數(shù)的增加，但引發(fā)劑的用量也不能太少。當(dāng)引發(fā)劑用量太少時(shí)，產(chǎn)生的自由基太少，用來(lái)引發(fā)單體聚合的活性點(diǎn)就少，從而使單體不能充分引發(fā)聚合，同時(shí)聚合物中有的分子鏈會(huì)過(guò)分地增長(zhǎng)，增加了分子鏈間相互反應(yīng)和纏繞的幾率，使聚合物不易溶解，降低了聚合物的特性粘數(shù)。當(dāng)引發(fā)劑用量太多時(shí)，聚合物的特性粘數(shù)又逐漸下降。這是由于引發(fā)劑濃度的增加，導(dǎo)致自由基量的增加，使引發(fā)速度加快，而聚合反應(yīng)放出的熱，使反應(yīng)溫度迅速升高，進(jìn)一步加快了聚合速度，從而使聚合物無(wú)法生成大分子鏈，同時(shí)由于反應(yīng)活性中心的增加，也加快了副反應(yīng)的速度，使聚合物的性能下降。因此，只要合理的控制引發(fā)劑量，就可以獲得不同特性粘數(shù)的聚合物。本實(shí)驗(yàn)*引發(fā)劑用量為整個(gè)體系的0．01％左右。
三、陽(yáng)離子單體對(duì)特性粘數(shù)的影響
　　固定單體百分比和引發(fā)劑量，改變DMC和AM的質(zhì)量比，其對(duì)聚合物的特性粘數(shù)的影響。隨著DMC含量的增加，聚合物的特性粘數(shù)逐漸降低，即聚合物的分子質(zhì)量逐漸降低。而當(dāng)DMC逐漸減少時(shí)，產(chǎn)物的特性粘數(shù)逐漸增大，即相對(duì)分子質(zhì)量增大。當(dāng)聚合物的相對(duì)分子質(zhì)量大時(shí)，對(duì)廢水的吸附架橋作用增加，增強(qiáng)了絮凝作用，但陽(yáng)離子化程度相對(duì)較小，其對(duì)廢水的電中和作用降低。而相對(duì)分子質(zhì)量小時(shí)，其陽(yáng)離子度和電中和作用雖提高了，但是降低了吸附架橋作用，且DMC含量的增加，使成本增加。綜合考慮上述因素，可以控制質(zhì)量比m（DMC）：re（AM）=1：1。
四、pH值對(duì)聚丙烯酰胺特性粘數(shù)的影響．
　　在共聚合反應(yīng)過(guò)程中，體系的pH值不僅影響反應(yīng)的動(dòng)力學(xué)，還影響高分子的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)。固定單體濃度和引發(fā)劑量，pH值對(duì)聚合物的特性粘數(shù)的影響。pH值對(duì)聚合物的特性粘數(shù)的影響很大。隨著pH值的增加，聚合物的特性粘數(shù)逐漸增加，當(dāng)pH值達(dá)到5．5～6．5之間時(shí)，聚合物的特性粘數(shù)達(dá)到zui大。隨著pH值的繼續(xù)增加，聚合物的特性粘數(shù)逐漸下降，且聚合反應(yīng)不*，聚合反應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)。
五、反應(yīng)時(shí)間對(duì)聚丙烯酰胺特性粘數(shù)的影響
　　在其它因素不變的情況下，反應(yīng)時(shí)問(wèn)對(duì)聚合物的特性粘數(shù)的影響。隨著反應(yīng)時(shí)間的增加，聚合物的特性粘數(shù)逐漸增加，但反應(yīng)時(shí)間增加到4h后，聚合物的特性粘數(shù)不再增加。由此可知，反應(yīng)4h之后，聚合反應(yīng)基本結(jié)束，因而只需將反應(yīng)時(shí)間控制在4-5h即可。
六、產(chǎn)物的紅外光譜分析
　　聚合物的紅外光譜。在3300--3500cm。處出現(xiàn)了仲酰胺的—NH2基團(tuán)的伸縮性振動(dòng)特征吸收峰；在1666 OTI。處為—CONH2的特征吸收峰；1477 cm。處為—CH3的變形振動(dòng)吸收峰，在954 CIn"1處是季胺鹽的特征吸收峰。由以上實(shí)驗(yàn)可得以下結(jié)論：
（1）引發(fā)劑量對(duì)聚丙烯酰胺聚合物的特性粘數(shù)影響很大，引發(fā)劑量一般存在一個(gè)*值，此時(shí)聚合物的特性粘數(shù)zui大，溶解性也比較好。在一定的范圍內(nèi)，引發(fā)劑用量越少，聚合產(chǎn)物的特性粘數(shù)就越大，因此我們可以通過(guò)控制引發(fā)劑量來(lái)制備不同相對(duì)分子質(zhì)量的聚合物。
（2）用氧化還原引發(fā)體系，通過(guò)水溶液共聚法合成陽(yáng)離子高分子P（DMC-AM）的*反應(yīng)條件為：?jiǎn)误w*濃度為30％，引發(fā)劑用量為整個(gè)體系的0．01％，m（DMC）：m（AM）_l：l，*pH值為5.5,-6.5，反應(yīng)時(shí)間為4--5h。
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