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聚丙烯酰胺產(chǎn)品的制備工藝

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聚丙烯酰胺產(chǎn)品的制備工藝

均相水溶液聚合法均相水溶液聚合法是把單體丙烯酰胺和引發(fā)劑溶解在水中進行的聚合反應(yīng)，常用的引發(fā)劑有過氧化物和偶氮化物。水溶液聚合法是聚丙烯酰胺工業(yè)生產(chǎn)早采用的聚合方法，由于操作簡單容易，聚合物產(chǎn)率高，易獲得高分子量聚合物，以及對環(huán)境污染少，一直是聚丙烯酰胺生產(chǎn)的主要方法。
①水溶液聚合膠體聚丙烯酰胺生產(chǎn)工藝生產(chǎn)聚丙烯酰胺水溶液膠體的低濃度（8%～12%），或中濃度（20%～35%）聚合工藝過程是：離子交換精制丙烯酰胺單體水溶液，調(diào)節(jié)溶液溫度至20～50℃，吹N2氣20min以去除溶液中氧。加入過ls鉀-亞ls氫鈉引發(fā)劑溶液，引發(fā)聚合4～8h，得到聚丙烯酰胺水溶液膠體產(chǎn)品。
②水溶液聚合粉狀聚丙烯酰胺生產(chǎn)工藝水溶液聚合粉狀聚丙烯酰胺生產(chǎn)工藝按單體濃度可分低濃度和高濃度聚合。
低濃度（約10%）水溶液聚合粉狀聚丙烯酰胺生產(chǎn)工藝是，將約10%的AM聚合得到的呈流涎到蒸汽加熱的轉(zhuǎn)鼓上形成薄片，隨著裝鼓慢慢轉(zhuǎn)動，PAM被加熱干燥。干的PAM從滾筒上刮下后，經(jīng)粉碎得到粉狀產(chǎn)品。
中濃度（20%～30%）水溶液合粉狀聚丙烯酰胺生產(chǎn)工藝過程由中濃度（20%～30%）AM水溶液聚合、造粒、干燥三部分組成。該聚合工藝又有片狀（傳送帶）聚合和大塊（聚合釜）聚合之分。
a.片狀聚合工藝濃度（含量）20%～30%的AM在絕熱聚合時放出的熱量可使體系溫度長高60～90℃。由于PAM粘度很大，即使在聚合反應(yīng)初期也難進行有效的機械攪拌，因此丙烯酰胺（AM）水溶液可以涂覆在凹型鋼板或傳輸鋼帶上進行薄層聚合。帶速控制在當聚合物達到終點時聚合完成。在原反應(yīng)溶液中加進表面活性劑、異丙醇或甘油，或是在鋼帶上被覆含氟的高分子膜，就能保證聚合物不沾載體。這就使聚合反應(yīng)有可能在高單體濃度（20%～45%）和較寬的溫度范圍內(nèi)完成。丙烯酰胺聚合物從鋼帶上取下后，進行破碎，干燥和包裝。
b.大塊聚合工藝聚合物與環(huán)境不發(fā)生交換的聚合過程稱絕熱聚合。濃度（含量）20%～35%的AM水溶液，在存在氧化還原體系條件下于5～20℃的溫度下引發(fā)。在此聚合過程中反應(yīng)塊的聚合溫度可以達到甚至超過100℃，聚合物將保持這個溫度達20h。聚合物凝膠用螺旋擠出機破碎，然后干燥。在破碎和干過程中，向聚合物加進防粘劑和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定劑。將高分子凝膠破碎成0.2～5mm大小的顆粒，若在顆粒表面涂覆用水稍加浸濕的物料，就可制得易于貯存不會粘黏的聚合物凝膠，而不需要干燥。
（2）分散相聚合法 AM分散相聚合工藝主要有反相乳液聚合和懸浮乳液聚合法，它瘊是在機械攪拌或劇烈震蕩下用乳化劑或懸浮劑使單體分散在介質(zhì)中進行的聚合反應(yīng)。由于丙烯酰胺與一般乙烯基單體不同，溶于水而不溶于油相，故采用一種油包水的分散相聚合。與水溶液聚合不同之處是水溶性反應(yīng)物分散在有機載體內(nèi)。可用的有機載體有二甲苯、四氯乙烯、煤油、柴油等。該工藝的特點是可將單體濃度提高到30%～50%或更高，可以生產(chǎn)高分子量產(chǎn)品。
a.反相乳液聚合將單體的水溶液借助油包水型9W/O）乳化劑分散在油的連續(xù)相介質(zhì)中的聚合反應(yīng)稱為反相乳液聚合。反相乳液聚合體系的主要組分是單體、有機相、引發(fā)劑和乳化劑。其優(yōu)點是在便于散熱和在低黏度介質(zhì)中聚合的條件下，可以采用濃單體溶液聚合。此外，反相乳液聚合能在高聚合速率、高轉(zhuǎn)化率下，生產(chǎn)出高分子量的水溶性產(chǎn)品。
將丙烯酰胺水溶液在攪拌下加到含乳化劑的脂烴中進行乳化，然后加入可溶于油或水的自由基引發(fā)劑，在一定溫度下進行聚合，聚合完畢加入添加劑以減少殘余單體含量，再經(jīng)脫水、脫油和轉(zhuǎn)相，可得固含量為30%～50%的產(chǎn)品。典型膠乳產(chǎn)品含35%聚合物，30%水和5%乳化劑及助劑。
b.反相微乳液聚合近年來，在反相乳液聚合的基礎(chǔ)上又出現(xiàn)了反相微乳液聚合法。用表面活性劑（例如堿金屬脂肪S鹽）穩(wěn)定微乳液而使得丙烯酰胺聚合，可以制得熱力學穩(wěn)定、光學上透明的水溶性聚合物微膠乳，其粒徑大小為0.005～0.01um，且分布均勻，分子量為106～107，具有良好的流變學性質(zhì)。
C．懸浮聚合單體水溶液以小液珠懸浮在有機溶劑中進行的聚合反應(yīng)叫做懸浮聚合，也叫珠狀聚合。懸浮聚合主要由單體、引發(fā)劑、有機溶劑和懸浮劑四部分組成。
在懸浮聚合液中，AM水溶液在Span60、無機氨化物、C12～C18脂肪S鈉或乙S丁纖維等懸浮劑（分散穩(wěn)定劑）存在下，在汽油、二甲苯、四氯乙烯中形成穩(wěn)定的懸浮液，引發(fā)聚合。懸浮聚合結(jié)束后，經(jīng)共沸脫水、分離、干燥，得到珠狀或粉狀產(chǎn)品。懸浮聚合得到的產(chǎn)品呈顆粒狀，使用方便。

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