乳液型阳离子聚丙烯酰胺的水解工艺.pdfVIP

第28卷第2期 化学反应工程与工艺 、，0l28．NO2 2012年4月 ChemicalReactionEngineeringandTechnology Apr．2012 文章编号：lOOl一763l(2011)06--0l68_--o5 乳液型阳离子聚丙烯酰胺的水解工艺 李海普 ，欧阳明2 马洪超 ，张莎莎 (1．中南大学化学化工学院，湖南 长沙 410083；2琳洲南方燃气轮机成套制造安装有限公司，湖南 株洲 412000) 摘要：以阳离子型聚丙烯酰胺 (CPAM)乳液为原料，采用水解工艺制箭两性型聚丙烯酰胺 (APAM)，并对该水 解工艺进行优化。结果表明，以Na2CO 为水解剂，Na2CO，和原料CPAM 中丙烯酰胺单元的物质的量之比为0_3， CPAM的阳离子度为20％，反应温度为 5O℃和反应时间为 2h的条件下，所得产物水解度可达27．3％，相对分子 量为 l-2×l0左右 。傅立叶红外光谱 (FT-IR)和热重分析 (SDTA．TGA)结果表明，CPAM 的水解产物为 APAM， 具有良好的热稳定性．分解温度为305．5℃。 关键词t阳离子型聚丙烯酰胺 水解 两性聚丙烯酰胺 乳液 碳酸钠 中圈分类号：TQ314．2 文献标识码：A 聚丙烯酰胺 (PAM)是一种水溶性的有机高分子聚合物，根据其在水溶液 中的电离性可分为非离子型、 阴离子型、阳离子型 (CPAM)和两性离子型等四种类型 【¨。其中两性聚丙烯酰胺 (APAM)的分子链节 上同时含有正、负电荷两种基团，兼有阳离子型和阴离子型聚丙烯酰胺的综合性能，且具有宽泛的pH值 适用范围和明显的 “反聚电解质效应”等特点，故广泛地应用于石油开采、水处理、造纸和选矿等领域L2珥】。 目前，国内工业使用较多的APAM 是粉状产品，使用前需采用单独的装置溶解，相 比而言，乳液型产品 能做到即投即溶，便于自动化操作和准确计量。近几年，乳液型两性聚丙烯酰胺的制备得到了广泛关注， 但由于国内研究起步较晚，国外专利保护，国内外相关的研究报道还较少。彭晓宏等 5【】采用丙烯酸钠、丙 烯酰氧基乙基三甲基氯化铵与丙烯酰胺反相乳液聚合的方法得到两性的乳液产品；卢绍杰等例通过阴离子 聚丙烯酰胺曼尼西反应路径得到两性乳液产品；周耿华t61~lj用丙烯酰胺和阳离子单体2一(甲基丙烯酰氧基) 乙基氯化三甲铵的反相乳液共聚，合成乳液型阳离子聚丙烯酰胺，但其在水溶液中水解制备两性聚丙烯酰 胺时，得到的产品为粉状物 。鉴于聚丙烯酰胺后水解工艺制备阴离子聚丙烯酰胺产品的普遍应用，并考虑 高分子乳液体系反应易搅拌、散热快和处理便利的优点，本工作采用乳液型阳离子聚丙烯酰胺直接水解的 方法制各乳液型APAM，并考察水解剂种类及用量、水解时间、水解温度和原料阳离子度等因素对产品水 解度的影响，为CPAM 的后水解制备乳液型APAM 的工业化提供参考。 1实验部分 1．1CPAM 的水解机理及工艺 将一定量的乳液型CPAM产品 (实验室 自制，其相对分子质量为 3．5×l0)和水解剂加入装有搅拌装 置的圆底烧瓶中，置于恒温水浴中加热，搅拌状态下开始反应。一定时间后停止反应，即得白色乳状产品。 收稿日期l2011-01．14：修订 日期：2011．11-24 作者简介：李海普 (1975-)，女，副教授。E—mail：lihaipu@csu．edu．Cl1 基金项 目：国家 自然科学基金项 日 第 28卷第 2期 李海普等．乳液型阳离子聚丙烯酰胺的水解工艺 169 CPAM 由阳离子单体链节和丙烯酰胺链节组成，其中阳离子基团不参与水解反应，而丙烯酰胺链节中 只有部分酰胺基在碱性条件下水解转化成羧基，即为APAM 的负电荷基团 。CPAM在碱性环境下水解机 理为： CH2一H七+R CH-H七+R 暑 C=O HO-C-O— l I