PAM聚丙烯酰胺絮凝劑的生產(chǎn)方法及流程
發(fā)布時間：2019-07-17 17:07:12 瀏覽
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PAM聚丙烯酰胺絮凝劑的生產(chǎn)方法及流程
目前國內(nèi)外工業(yè)生產(chǎn)
聚丙烯酰胺方法有以下幾種。
水溶液聚合方法
丙烯酰胺水溶液聚合法是工業(yè)生產(chǎn)中采用的主要方法，配方中單體溶液須經(jīng)離子交換提純，反應(yīng)介質(zhì)水應(yīng)為去離子水，引發(fā)劑多采用過硫酸鹽與亞硫酸鹽組成的氧化-還原引發(fā)劑體系，以降低反應(yīng)引發(fā)溫度，此外需加鏈轉(zhuǎn)移劑，常用的為異丙醇，為了消除可能存在的金屬離子的影響，必要時加入螯合劑乙二胺四乙酸(EDTA)，為了易于控制反應(yīng)溫度，單體濃度通常低于25%。
由于丙烯酰胺聚合反應(yīng)熱高達82.8kJ/mol，聚合熱必須及時導出，如果單體濃度為25%-30%即使在10℃引發(fā)聚合，如果聚合熱不導出，則溶液溫度會自動上升到100℃，將生成大量不溶物，因此導熱問題成為生產(chǎn)中的關(guān)鍵問題之一。
生產(chǎn)低相對分子質(zhì)量產(chǎn)品時可在釜式反應(yīng)器中間歇操作或多釜串聯(lián)連續(xù)生產(chǎn)，夾套冷卻保持反應(yīng)溫度為20-25℃，轉(zhuǎn)化率達95%-99%，生產(chǎn)高相對分子質(zhì)量產(chǎn)品時，由于產(chǎn)品為凍膠狀，不能進行攪拌，為了及時導出反應(yīng)熱，工業(yè)上采用在反應(yīng)釜中將配方中的物料混合均勻后，立即送入聚乙烯小袋中，將裝有反應(yīng)物料的聚乙烯裝置水槽中進行冷卻反應(yīng)，須注意的是由于空氣中的氧有明顯的限聚作用，配制與加料必須在N2中進行，使用過硫酸鹽-亞硫酸鹽引發(fā)劑體系時，通常引發(fā)開始溫度為40℃，如果要求生產(chǎn)超高相對分子質(zhì)量產(chǎn)品時引發(fā)溫度應(yīng)低于20℃。
由于單體不揮發(fā)，反應(yīng)后不能除去，所以未反應(yīng)單休將殘存于聚丙烯酰胺中，延長反應(yīng)時間，提高反應(yīng)溫度雖可降低殘余單體量，但是生產(chǎn)能力降低而且不溶物含量會增加，為了降低殘余單體量有的工廠采用復(fù)合引發(fā)體系，由氧化-還原引發(fā)劑與水溶性偶氮引發(fā)劑組成，低溫條件下由氧化-還原引發(fā)劑發(fā)揮作用，后期當反應(yīng)物料溫度升高后，使偶氮引發(fā)劑分解進一步發(fā)揮作用，此法生產(chǎn)的聚丙烯酰胺殘余單體量可低至0.02%(氣相色譜法測定)，水溶性偶氮引發(fā)劑為4，4’-偶氮雙-4-氰基戊酸、2，2’-偶氮雙-4-甲基丁腈硫酸鈉及2,2’-偶氮雙-2-瞇基戊烷二鹽酸鹽等。
測定殘存丙烯酰胺的方法工業(yè)上主要用溴化法，但其靈敏度較差，對于極微量單體可用火焰離子譜或液相色譜進行測定，為了生產(chǎn)含有少量羧基的聚丙烯酰胺，可在聚合配方中加入適量碳酸鈉，使少量的酰胺基團水解為羧基，減少生成不溶物。
按上述方法合成的
聚丙烯酰胺為高黏度流體或凝膠狀不流動物，可以直接作為商品，供應(yīng)地距生產(chǎn)工廠較近的使用單體，長途運輸時，則應(yīng)進行干燥，生產(chǎn)粉狀固體，膠體物進行干燥的方法可用捏和干燥法，但此法能耗大，并且產(chǎn)品降解嚴重，生產(chǎn)規(guī)模較小時可采用擠出機造粒后烘房內(nèi)烘下的方法，再經(jīng)粉碎得粉狀產(chǎn)品，產(chǎn)量大而且較先進的方法是經(jīng)擠出機造粒后，送入轉(zhuǎn)鼓式干燥器，干燥后粉碎得粉狀商品。
反相乳液聚合法
丙烯酰胺單體配制成濃度為30%-60%的水溶液作為分散相，其中加有少量二乙胺四乙酸、Na2SO4以及氧化-還原引發(fā)劑和適量水溶性表面活性劑，其HLB值應(yīng)較低，用芳烴或飽和脂肪烴作為連續(xù)相，其中加有油溶性表面活性劑，其HLB值應(yīng)較高，如脫水山梨醇油酸酯，Na2SO4具有防止乳粒子黏結(jié)的作用，分散相與連續(xù)相的比例通常為3：7，聚合所得分散相膠乳粒子直徑為0.1-10μm，與表面活性劑用量有關(guān)，反應(yīng)溫度一般為40℃，6h轉(zhuǎn)化率可達98%，此法的優(yōu)點是反應(yīng)熱易導出，物料體系黏度低，便于操作，產(chǎn)品可不經(jīng)干燥直接使用，缺點是使用有機溶劑，易燃，有效生產(chǎn)能力低于溶液聚合法。
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，懸浮聚合體主要由單體、引發(fā)劑、有機溶劑和懸浮劑4部分組成，引發(fā)劑溶解于單體水溶液中，分散劑又稱懸浮劑，它的作用是使單體水溶液在攪拌作用下分散成小液珠懸浮在有機溶劑中，以防止聚合的粒子在聚合過程中互相黏結(jié)，產(chǎn)品粒徑一般為100-2000μm。
與乳液聚合不同的是，單體溶液的分散度較低，一般是以珠狀粒子懸浮在有機相中，因此，采用的有機載體是大比重的溶劑如二甲苯、甲氯乙烯等，分散劑一般不用活性高的乳化劑，攪拌強度也較乳液聚合時小，懸浮聚合得到的產(chǎn)品呈顆粒狀，使用方便。
在懸浮聚合液中，AM水溶液在Span60、無機氨化物、C12-C18脂肪酸鈉或乙酸丁酸纖維等懸浮劑(分散穩(wěn)定劑)存在下，在汽油、二甲苯、甲氯乙烯中形成穩(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，聚合過程中添加無機鹽NaCl、NaNO3或Na2CO3可調(diào)節(jié)體系的表面張力，增加懸浮穩(wěn)定性，而對聚合過程影響不大，但加入少量一元、二元或多元羧酸鹽，則通常可使產(chǎn)物相對分子質(zhì)量增大，聚合速率下降。
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