聚丙烯酰胺生产工艺及应用分析

随着我国工业化迅速发展,聚丙烯酰胺(pam)的应用范围不断扩大,需求量也不断增加, 它的生产工艺及应用受到人们的广泛关注。为此,本文主要综述了聚丙烯酰胺的主要生产技术, 包括水溶液聚合法、反相乳液聚合法、反相微乳液聚合法、辐射聚合法,对各种方法进行分析和评价,。并简单阐述了聚丙烯酰胺在各领域范围内的应用。聚丙烯酰胺可以到网站了解下,如果您需要的话,可以咨询客服,专业人士为您解答,解决您的问题!
聚丙烯酰胺(pam)是一类重要的水溶性高分子聚合物,是丙烯酰胺均聚物和各种共聚物的统称,pam产品主要有三大剂型:水溶液胶体、粉状和乳液,这些聚合物可以是均聚物,也可以是共聚物。pam常温下为坚硬的透明固体,溶于水后呈清澈透明状,低毒。具有良好的热稳定性,具有优良的增稠、絮凝、沉降等功能, 广泛应用于石油开采、污水处理、造纸、矿产、医药、农业、纺织等国民经济的各个行业, 享有“ 百业助剂” 之称。
一、聚丙烯酰胺生产方法 人类最早使用pam,是由moureu 等人在1893年首次制得的,我国则是起源于上世纪的60年代初,在上海建成第一套pam的工业装置。pam及其衍生物都是通过丙烯酰胺聚合制成的均聚物或共聚物。具体方法主要有:水溶液聚合法、反相乳液聚合法、反相微乳液聚合法、辐射聚合法等。
1.水溶液聚合法 :水溶液聚合是pam生产历史最为久远的传统的方法,它以安全、经济、合理著称,至今仍在使用。水溶液聚合法操作简单,环境污染少,聚合物产量高且易获得高相对分子质量的聚合产物。但该法也存在一些缺点,聚合溶液质量分数低;在制成干粉过程中,高温烘干和剪切作用又容易使高分子链降解和交联,使粉剂产品的溶解性、絮凝性降低等。
2.反相乳液聚合: 反相乳液聚合是将单体的水溶液按一定比例加入到油中,借助于油包水型乳化剂分散在油介质中,在引发剂作用下进行乳液聚合,所得产物是稳定的被水溶胀的聚合物微粒在油中的胶体分散体,经共沸蒸馏脱水后得到粉状pam。反相乳液聚合生产的pam胶乳与水溶液聚合法生产的水溶胶产品和干粉产品相比较,胶乳的溶解速度快,相对分子质量高且分布窄,残余单体少,聚合反应过程中粘度小,聚合速率大,易散热,生产过程易控制,适宜大规模生产;但该法需大量有机溶剂,生产成本稍高,技术较复杂。
3.反相微乳液聚合 :微乳液是由油、水、乳化剂和助乳化剂组成的各相同性、热力学上稳定的、透明或半透明胶体分散体系,其分散相尺寸为纳米级。反相微乳液聚合制备的乳液更稳定,胶乳粒径分布更均匀,产物相对分子质量高,透明性好,乳胶束粒径小,径分布窄,反应速率快等优点。但其工业化生产受到限制,因为聚合时所需表面活性剂与单体之比高,以致成本太高。
4.辐射引发法: 辐射引发法是丙烯酰胺单体在紫外线或x射线下引发直接聚合得到固体聚丙烯酰胺产品。该法生产工艺简单,但设备投资大,且所得产品分子量分布很宽,故目前还没有进行大规模工业生产。单体溶液加入量不大于体系质量的3.3 % 。上述条件下制备的反相微乳液体系在聚合前、后都能够保持高度稳定, 制得的微粒型两性pam 产品可以用作助留剂。
二 、聚丙烯酰胺的应用分析
pam主要应用于石油工业、水处理、造纸工业、纺织工业、印染工业、医药工业、农业、建筑工业、矿冶工业。
1.石油工业 :一是用于提高采收率。通过使用pam的来调节注入水的流变性,增加驱动液的粘度,改善水驱波及效率,降低地层中水相渗透率,提高开采率;二是用作钻井液调整剂,将聚丙烯酰胺加入钻井泥浆中,可以增加泥浆的稠度,提高悬浮力,使泥浆分散均匀,控制失水,增加稳定性,降低摩阻,提高固井速度。三是用作压裂液添加剂,具有高粘度、低摩阻、良好的悬砂能力、滤失性小、粘度稳定性好、残渣少、货源广以及配制方便和成本低的优势而被广泛应用。
2.水处理: pam具有水溶性、絮凝性、吸附性,是目前世界上应用最广、效能最高的高分子有机合成絮凝剂、沉降剂及助滤剂,它的絮凝效果远远优于无机絮凝剂,其品种多,规格全,用量小,成本低,效率高,生成的泥渣少,后处理容易。作为絮凝剂,可用于城市污水、生活污水、工业废水等的处理以及各种地下水和工业悬浮液固液分离工程中。
3.纺织、印染工业: pam可用作的上浆剂、整理剂、净化剂和脱色剂,利用其吸湿性强的特点、较好的成膜性及浆膜的光滑度、高强低弹性、对纤维良好的亲和性、与天然浆料和合成浆料良好的互溶性,能减少纺细纱时的断线率,防止织物的静电和阻燃。同时pam可使产品鲜艳度高。
4.农业 :pam可用作土壤结构改良剂,可有效改善土壤结构,增加土壤表层颗粒间的凝聚力,增大土壤表面粗糙度,降低土壤容重,使土壤颗粒和孔隙结构保持稳定,防止土壤结皮,增加土壤的入渗,防止土壤流失以及抑制土壤水分蒸发等。
5.造纸工业: pam在造纸工业中不仅可以提高填料、颜料等的存留率,同时提高纸张的强度。 6.矿冶工业: pam可以使废水净化回收,沉积固体矿物,减少尾矿流失和水消耗,降低设备投资和加工成本,并避免环境污染。
7.建筑工业 :pam可以增强石膏水泥的硬度,提高湿法水泥制造中沉降槽的生产能力和水泥的可滤性,改善窑料均一性,加速石棉水泥的脱水速度。用作涂料增稠分散剂、锯石板材冷却剂以及陶瓷粘接剂,可用作墙板(纸)、石棉制品等的胶粘剂。可用作矿床、池塘、水坝、地基等的灌浆材料,可用于建筑物的填缝、修复及堵漏。用作隧道、水坝等工程堵水固沙的化学灌浆和水下、地下建筑物的防腐剂等。
振宇聚丙烯酰胺
三、结语
经过近几十年来的努力,我国pam的生产和应用取得了一定的成绩,但是与国外相比还存在较大的差距。要想使我国的pam系列产品赶上和超过世界先进水平,建议研制新型、高效、低毒的pam,提高pam产品分子量、溶解性能以及耐温抗盐和抗剪切性能,降低pam产品中残余单体含量,加大生产技术开发上的投入,开发更先进的连续化、自动化的聚合工艺;并且今后要大力开发pam在制糖、感光材料、吸水性树脂、电镀、食品、船舶、陶瓷、矿冶等领域中的应用,扩大应用以达到刺激生产的目的。