金豐聚丙烯酰胺的分類(lèi)與特性

單體丙烯酰胺是;不飽和胺，帶有兩個(gè)活性中心(一個(gè)乙烯基團和一個(gè)胺基基團)，其基元反應可分為：鏈引發(fā)、鏈增長(cháng)和鏈終止反應。除3種基元反應外，還常伴有鏈轉移反應，使分子鏈增長(cháng)終止。因此，丙烯酰胺可以和多種化合物反應而產(chǎn)生許多聚丙烯酰胺的衍生物，而這些衍生物具有多種性能，如絮凝性，增黏(稠)性，表面活性等。聚丙烯酰胺產(chǎn)品按離子形式可分為3類(lèi)，非離子型、陰離子聚丙烯酰胺型和陽(yáng)離子型。非離子聚合物非離子型聚丙烯酰胺與膠料HSiO3-之間的作用靠氫鍵結合。聚丙烯酰胺雙電層作用機理是根據凝聚物理理論，著(zhù)重無(wú)機鹽對膠粒的靜電作用，壓縮擴散層、降低ζ電位，從而降低或消除排斥勢能峰，促成膠?？拷l(fā)生凝聚。它著(zhù)重中和膠粒電荷脫穩，忽略電荷變號和再穩定現象。吸附架橋機理著(zhù)重于膠粒與聚合物間的強烈吸附作用，通過(guò)吸附架橋促成微粒聚集而發(fā)生絮凝。這兩種作用反映了凝聚和絮凝的典型作用，實(shí)際中兩者常常是不能分開(kāi)的。根據上述絮凝機理可以得出高分子結構，對絮凝過(guò)程有著(zhù)重要影響，如相對分子質(zhì)量及其分布、離子度、分子形狀等。;許多研究指出，HPAM當水解度為3%時(shí)絮凝效果*大，相對分子質(zhì)量越高，絮凝能力越大，PAM、HPAM對黏土絮凝的研究表明，相對分子質(zhì)量小于(1-3)*10^6時(shí)除濁效果很差，而當相對分子質(zhì)量等于(7-13)*10^6時(shí)其絮凝效果較前者可以提高2-8倍。但是，隨著(zhù)相對分子質(zhì)量的增大，*佳有效添加量范圍變窄，這將給應用帶來(lái)困難。尤其是對污泥脫水率，隨著(zhù)相對分子質(zhì)量的增大出現*大值后減小。不少工作指出，相對分子質(zhì)量未必總是越高越有利。絮凝劑的相對分子質(zhì)量分布對絮凝效果影響的研究表明，產(chǎn)品中高相對分子質(zhì)量級分對絮凝起主導作用。當添加量在*佳用量范圍以下時(shí)，低相對分子質(zhì)量級分的分散作用不明顯；當添加量大于*佳用量范圍時(shí)，低相對分子質(zhì)量級分將起分散保護作用。另外，為了達到高除濁率，對低相對分子質(zhì)量產(chǎn)品將隨相對分子質(zhì)量增高而用量范圍增大，到某一限度后，相對分子質(zhì)量再增高則其用量范圍縮小，所以總的情況將是相對分子質(zhì)量分布寬些是有利的。至于有些場(chǎng)合(如鉆井液用HPAM處理)特意選擇相差懸殊的低、高相對分子質(zhì)量的HPAM配伍，而窄分布的應用(如HPAM用于紙的增強)則屬于特殊技術(shù)需要。當平均相對分子質(zhì)量相當時(shí)，長(cháng)直鏈形大分子較支鏈形大分子有更好的絮凝能力。自從Lamer提出吸附架橋模型以來(lái)，關(guān)于高分子絮凝劑作用的理論研究迄今進(jìn)展不多，但結合實(shí)際應用的工作不少。實(shí)踐表明，絮凝進(jìn)程是復雜的，高分子結構、性能也是變化很多的，兩者結合在一起，有許多作用因素需要細致地分析研究，如高分子絮凝劑的親水-親油力比，溫度、無(wú)機鹽對大分子形態(tài)的影響(轉而影響大分子的作用)，磁性的影響和利用，大分子上功能基團對某些對象的專(zhuān)屬吸附等，這些方面都正受到關(guān)注和研究。這些工作將推動(dòng)高分子絮凝理論的不斷發(fā)展和完善，并致使一些新的絮凝劑及絮凝技術(shù)的出現，如熱敏性絮凝劑、磁性絮凝等。主要有聚丙烯酸、丙烯酸-丙烯酰胺共聚物及聚丙烯酰胺的部分水解物。雖然還有其他含羧基的單休，但都不能聚合到足夠高的相對分子質(zhì)量(如馬來(lái)酸酐)。

聚丙烯酰胺的水解，通常用Na2CO3于20-95℃下進(jìn)行，反應如下：

 

反應進(jìn)行中體系黏度增加，反應速率起始很快，以后逐漸減慢，到水解度接近50%時(shí)，因鄰基效應的緣故反應難以進(jìn)行。

 

丙烯酸與丙烯酰胺的共聚合速率依賴(lài)于pH值，丙烯酸的競聚率隨pH值的增大而減小。水解和共聚兩種方法制得的產(chǎn)物，其羧基在鏈上的分布經(jīng)研究表明是無(wú)規則的，使用中性能(如絮凝)也證明是無(wú)區別的。兩種方法都可制得高相對分子質(zhì)量的產(chǎn)物(達1000*10^4以上)。但共聚法中丙烯酸比例過(guò)大，則難以制得高相對分子產(chǎn)物。一般產(chǎn)物中按羧基含量范圍為2%-50%；應用*多的為30%。據了解這一羧基含量使大分子鏈在水中有*大舒展，同時(shí)保留的酰胺基足夠起吸附作用，使絮凝效果達到*好。羧基為較弱的酸，其離解受pH值影響，一般pH大于5離解，表現為陰離子聚丙烯酰胺性質(zhì)，使用中應在中性到堿性。具體離解程度還與大分子上羧基密度(離子度)有關(guān)。圖3-1為離解率與pH值的關(guān)系。圖3-1中的實(shí)線(xiàn)為30%羧基，左側虛線(xiàn)為低含量羧基，右側虛線(xiàn)為聚丙烯酸。聚丙烯酰胺的分類(lèi)與特性含磺酸基團的聚合物美Lubrizal Corp提出的2-丙烯酰胺基2一甲基丙烷基磺酸(AMPS)，其均聚或與丙烯酰胺共聚，所得產(chǎn)物相對分子質(zhì)量高，用于絮凝。其制備如下：磺酸類(lèi)聚合物為強陰離子型?；撬峄^羧酸基電離度大，酸性強，可在較低pH值下保持其離解而發(fā)揮絮凝功效?；撬嵝托跄齽蒙喜患棒人嵝土看?、普遍。主要應用于Bayer法煉鋁中的;紅泥”處理、紙漿廢液處理、黏土工業(yè)廢液處理、鉆井液處理劑等。>聚丙烯酰胺Mannich反應物這是利用大分子反應的制備方法，由聚丙烯酰胺與甲醛、二甲胺反應，反應式如下：聚丙烯酰胺的分類(lèi)與特性

 

產(chǎn)物為叔胺型，用CH3Cl、(CH3O)2SO3等很容易季按化成季銨鹽型。這一產(chǎn)品原料易得，容易制備。相對分子質(zhì)量隨母體聚丙烯酰胺可有高低的變化。所以是使用方便、量較大的陽(yáng)離子品種。其問(wèn)題有：產(chǎn)物中要盡量減少醛、胺的殘留，因有毒，其產(chǎn)品不穩定(甲醛交聯(lián))；又由于聚丙烯酰胺水溶液黏度高，制備所用濃度不能高(一般只有1%-2%)，產(chǎn)品貯運很不經(jīng)濟。此產(chǎn)品也不易做成干粉。*近發(fā)展做成膠乳狀，聚合物含量可提高。以丙烯酰胺共聚為基礎的陽(yáng)離子型聚合物目前大多數高相對分子質(zhì)量的陽(yáng)離子絮凝劑來(lái)自一些陽(yáng)離子單體與丙烯酰胺的共聚物。陽(yáng)離子單體由于價(jià)格昂貴其含量一般小于10%，為水處理用已夠。常用的陽(yáng)離子單體有：聚丙烯酰胺的分類(lèi)與特性以上兩種類(lèi)型的單體，酯型使用中所含酯鍵于中性、堿性條件下易水解，有脫掉氨基失去陽(yáng)離子性的危險，而酰胺型比較穩定。