高分子量聚丙烯酰胺的合成(中英双语)

高分子量聚丙烯酰胺的合成(中英双语)
高分子量聚丙烯酰胺的合成(中英双语)

高分子量高纯度阳离子聚丙烯酰胺的合成Synthesis of a cationic polyacrylamide with high molecular weight and high purity

背景:阳离子聚丙烯酰胺絮凝剂作为有机高分子絮凝剂已被广泛应用于污泥脱水工业废水及市政污水的处理。目前,阳离子聚丙烯酰胺系列产品絮凝剂在美国日本欧洲各国的用量已占有机絮凝剂总量的75%~80%。近年来,国内对阳离子聚丙烯酰胺系列絮凝剂的市场需求在不断增加,但在应用方面,大多局限于污水及污泥处理,用于饮用水源处理的研究较少; 在使用过程中,存在价格昂贵缺乏成品的质检和有效的卫生监控等问题,使得絮凝剂的卫生安全存在较大隐患。

在一些情况下和一定范围内,阳离子聚丙烯酰胺的分子量越大,处理效果越好阳离子聚丙烯酰胺对原水处理中部分常规处理工艺难以去除的有机污染物有较好的去除效果,但由于聚丙烯酰胺产物中存在未聚合的丙烯酰胺单体,丙烯酰胺是一种水溶性具有神经毒性和遗传毒性的致癌物,极大的限制了其在原水处理中的应用目前,国内对聚丙烯酰胺的研究大多仅停留在如何提高聚合物的相对分子质量,对如何降低聚合物中残留单体含量的研究较少因此,为了满足国内市场对高纯度高分子量絮凝剂的需求研究降低阳离子聚丙烯酰胺中残留丙烯酰胺含量同时又保证合成高分子量的聚合物合成适用于饮用水源水处理的有机高分子絮凝剂具有重要的意义。1.1高分子量聚丙烯酰胺的定义

聚丙烯酰胺(Polyacrylamide ,PAM)是丙烯酰胺及其衍生的均聚物和共聚物的统称。聚丙烯酰胺的分子量有低、中、高和超高之分,一般来说,100万以下为低分子量、100 万-1000 万为中

低分子量、1000 万以上高分子量。所以高分子量聚丙烯酰胺是分子量在1000万以上有机高分子聚合物。

1.2高分子量聚丙烯酰胺的分子结构

高分子量聚丙烯酰胺的分子结构为:

结构式中丙烯酰胺分子量为71.08,n 值为2×104~9×105,故聚丙烯酰胺分子量一般为1.5×106~6×107。

1.3高分子量聚丙烯酰胺的分类

根据 PAM 大分子链上官能团在水溶液中的离解性质,可划分成阴离子型(CPAM )、阳离子型(APAM )、非离子型(NPAM )及两性离子型几个品种 。阳离子型一般都含有微量毒性,不适宜在给排水工程中使用,所以我们接触到的水处理剂聚丙烯酰胺均属阴离子型或非离子型。

根据高分子量聚丙烯酰胺的纯度产品来分,有粉剂和胶体两种,粉剂产品为白色或微黄色颗粒或粉末,固含量一般在90%以上,胶体产品为无色微黄色透胶体,固含量为8%~9%。

1.4高分子量聚丙烯酰胺的特点

高分子量聚丙烯酰胺因其结构单元中含有酰胺基、易形成氢键,使其具有良好的水溶性和很高的化学活性,可通过接枝、交联等反应得到多种衍生物。

高分子量聚丙烯酰胺是由丙烯酰胺单体聚合而成的有机高分子聚合物,无色无味、无臭、易溶于水,没有腐蚀性。

高分子量聚丙烯酰胺在常温下比较稳定,高温、冰冻时易降CH 2 CH n

CONH 2

解,故其贮存与配制投加时,温度应控制在2℃~55℃时。

2.1高分子量PAM的合成方法简介

目前, PAM的合成方法根据聚合是否加入其他单体,又可分为均聚和共聚2种,PAM产品形态有水溶液、乳剂和粉剂等。国内外常用的AM聚合方法有水溶液聚合法,反相乳液聚合法,悬浮聚合法等,其基本原理都是基于AM在引发剂的作用下,进行自由基引发聚合,生成聚丙烯酰胺,反应式如下:

由上式可知AM聚合过程中链增长,链引发及链终止反应符合自由基引发聚合的一般规律, 故AM的聚合反应为自由基引发聚合反应。

2.2水溶液聚合法

水溶液聚合法是将单体AM和引发剂溶解在水中的聚合反应,是目前应用较广泛和成熟的技术。所得PAM产品有胶状和粉状2种,其胶体采用质量分数为8%-10%或20%-30% AM的水溶液在引发剂作用下直接聚合而得,产物经脱水干燥后可得粉状产品。产物相对分子质量为7万-700万。该法优点为安全、工艺设备简单、环境污染小,缺点是产物固含量低,仅为8%-15%,且易发生酰亚胺化反应,生成凝胶。

在PAM的水溶液聚合中,引发剂在很大程度上决定了聚合反应后得到产物的相对分子质量、产率,因而新型引发体系的开发是AM水溶液聚合研究的关键。

2.3反相乳液聚合法

丙烯酰胺单体配制成浓度为30%~60%的水溶液作为分散相,其中加有少量的二乙胺四乙酸和Na2SO4以及氧化-还原引发剂和适量水溶性表面活性剂,其HLB值应较低。用芳烃或饱和脂肪烃作为连续相,其中加有油溶性表面活性剂,其HLB值应较高,如脱水山梨醇油酸酯。Na2SO4具有防止胶乳粒子粘结的作用。分散相与连续相的比例通常为3:7。聚合所得分散相胶乳粒子直径为0.1~10μm,与表面活性剂用量有关。反应温度一般为40 ℃6 h转化率可达98%。此法的优点是反应热易导出,物料体系粘度低,便于操作,产品可不经干燥直接应用。缺点是使用有机溶剂,易燃、有效生产能力低于溶液聚合法。

2.4反相悬浮聚合法

反相悬浮聚合是近几年发展起来的新方法。反相悬浮聚合法生产土艺简单、成木低,易十实现土业化,产品相对分子质量可达千万以上,溶解性能比水溶液聚合产品好,可直接得到粉状或粒状产

品,包装和运输方便。

2.5新的聚合方法

近年来对PAM合成中自由基引发方式的研究有了新进展,采用更为节能环保的引发体系,如光引发聚合、热引发聚合、辐射聚合、等离子体引发聚合、沉淀聚合、胶束聚合等。

Synthesis of a cationic polyacrylamide with high molecular weight and high purity Background: cationic polyacrylamide flocculant as an organic polymer flocculant has been widely applied in the processing of industrial wastewater and municipal sewage sludge dewatering. At present, the cationic polyacrylamide flocculant series products in the United States Japan the dosage of the European countries have accounted for 75% ~ 80% of the total organic flocculant. In recent years, the domestic market demand of cationic polyacrylamide flocculant series are on the increase, but in terms of application, are mostly limited to sewage and sludge treatment, and less research for drinking water treatment; In use process, there is expensive lack of finished product quality and effective health monitoring, etc., makes flocculant health security there is a big hidden trouble.

In some cases, and a certain range, the higher the molecular weight of the cationic polyacrylamide, the better the treatment effect cationic

polyacrylamide in raw water treatment is part of the conventional treatment process is difficult to remove the organic pollutants has better removal effect, but as a result of polyacrylamide products, did not exist in the polymerization of acrylamide monomer acrylamide is a kind of water-soluble carcinogens with neural toxicity and genetic toxicity, greatly limits its application in the raw water treatment at present, the domestic study of polyacrylamide are mostly just stay on how to improve the polymer relative molecular mass, the study of how to reduce the residual monomer content in polymers less, therefore, in order to meet domestic market demand for high purity high molecular weight flocculants research to reduce residual acrylamide content in cationic polyacrylamide again at the same time to ensure that the synthesis of high molecular weight polymer synthesis is suitable for drinking water supply in water treatment of organic polymer flocculant has the vital significance.

1.1 the definition of high molecular weight polyacrylamide

PAM (Polyacrylamide, PAM) acrylamide and its derivatives of homopolymer and copolymer. Molecular weight of polyacrylamide with low, medium, high and ultra-high, in general, for low molecular weight below 1 million, 1 million - 10 million as the low molecular weight, high molecular weight more than 10 million. So the high molecular weight polyacrylamide is over 10 million organic polymer molecular weight.

High molecular weight polyacrylamide because of its structural unit containing amide, easy to form hydrogen bonding, make it has good water solubility and high chemical activity, can be obtained by grafting and crosslinking reactions such as a variety of derivatives.

High molecular weight polyacrylamide is composed of acrylamide monomer polymerization of organic polymer, colorless, tasteless, odourless, soluble in water, no corrosion.

High molecular weight polyacrylamide is stable at room temperature, high temperature, easy degradation, when frozen so its storage and preparation for overtime, temperature should be controlled within 2 ℃~ 55 ℃.

2.1 the synthesis of high molecular weight PAM

At present, the synthesis methods of PAM according to whether aggregation will join other monomer, can divide again homopolymerization and copolymerization, PAM product form a aqueous solution, emulsion, and powder, etc. AM polymerization methods commonly used at home and abroad with aqueous solution polymerization, inverse emulsion polymerization, suspension polymerization and so on, its basic principle is based on AM in under the action of the initiator, carries on the free radical polymerization, generate polyacrylamide, equation is as follows:

By type known AM chain polymerization process, the chain initiation and termination reaction accords with the general law of free radical polymerization, the polymerization reaction of free radical polymerization reaction of reason AM.

2.2 aqueous solution polymerization

Aqueous solution polymerization monomer AM and initiator of polymerization, dissolved in the water is widely used and mature technology. The PAM gel and powder products, the colloid by mass fraction is 8% - 10% or 10% - 30% aqueous solution of AM direct polymerization under the action of a initiator and, after drying can be

powder product. Product molecular weight is 70000-7 million. The advantages of safety, simple process equipment, environmental pollution is small, the disadvantage is that the product solid content is low, only 8% - 8%, and prone to imide reaction, generate gel.

In the PAM aqueous solution polymerization, the initiator to a great extent, determines the relative molecular mass of the product resulting from the polymerization reaction, yield, and the development of the new initiator system is the key to AM aqueous solution polymerization research.

2.3 inverse emulsion polymerization

Acrylamide monomer mixture concentration is 30% ~ 60% aqueous solution as the dispersed phase, which add a small amount of diethylamine tetraacetic acid and Na2SO4 and oxidation - reduction initiator and right amount water soluble surfactant, the HLB value should be lower. With aromatic hydrocarbons or saturated hydrocarbons as continuous phase, which is oil soluble surfactant, the HLB value should be higher, such as dehydration, sorbitan oleate.

Na2SO4 have prevent the latex particle bonding effects. The proportion of the dispersed phase and continuous phase is usually 3:7. Aggregate income dispersed phase latex particles was 0.1 ~ 10 microns in diameter, related to the dosage of surface active agent. Reaction temperature is commonly 40 ℃ 6 h conversion rate could reach 98%.

This method has the advantage of heat of reaction is derived, and the material system of low viscosity, easy to operation, products directly without drying applications. Drawback is the use of organic solvent, flammable, effective capacity is lower than the solution polymerization.

2.4 reversed phase suspension polymerization

Reversed phase suspension polymerization is nearly years developed a new method. Reversed phase suspension polymerization to produce soil simple art, low into wood, easy ten industry achieve soil, relative molecular mass of products, tens of millions of dollars to dissolve performance is better than aqueous solution polymerization products, can directly get the powder or granular products, packaging and transportation is convenient.

2.5 new polymerization method

A way of free radicals in the PAM synthesis in recent years research has a new progress, more energy conservation and environmental protection of initiator system, polymerization such as light, heat polymerization, radiation polymerization, plasma polymerization and precipitation polymerization, micellar polymerization, etc.

高分子量聚丙烯酰胺地合成(中英双语)

高分子量高纯度阳离子聚丙烯酰胺的合成 Synthesis of a cationic polyacrylamide with high molecular weight and high purity 背景:阳离子聚丙烯酰胺絮凝剂作为有机高分子絮凝剂已被广泛应 用于污泥脱水工业废水及市政污水的处理。目前,阳离子聚丙烯酰 胺系列产品絮凝剂在美国日本欧洲各国的用量已占有机絮凝剂总量 的75%~80%。近年来,国内对阳离子聚丙烯酰胺系列絮凝剂的市场 需求在不断增加,但在应用方面,大多局限于污水及污泥处理,用 于饮用水源处理的研究较少; 在使用过程中,存在价格昂贵缺乏成 品的质检和有效的卫生监控等问题,使得絮凝剂的卫生安全存在较 大隐患。 在一些情况下和一定范围内,阳离子聚丙烯酰胺的分子量越大,处理效果越好阳离子聚丙烯酰胺对原水处理中部分常规处理工艺难 以去除的有机污染物有较好的去除效果,但由于聚丙烯酰胺产物中 存在未聚合的丙烯酰胺单体,丙烯酰胺是一种水溶性具有神经毒性 和遗传毒性的致癌物,极大的限制了其在原水处理中的应用目前,国内对聚丙烯酰胺的研究大多仅停留在如何提高聚合物的相对分子 质量,对如何降低聚合物中残留单体含量的研究较少因此,为了满 足国内市场对高纯度高分子量絮凝剂的需求研究降低阳离子聚丙烯 酰胺中残留丙烯酰胺含量同时又保证合成高分子量的聚合物合成适 用于饮用水源水处理的有机高分子絮凝剂具有重要的意义。 1.1高分子量聚丙烯酰胺的定义 聚丙烯酰胺(Polyacrylamide ,PAM)是丙烯酰胺及其衍生的 均聚物和共聚物的统称。聚丙烯酰胺的分子量有低、中、高和超高 之分,一般来说,100万以下为低分子量、100 万-1000 万为中低 分子量、1000 万以上高分子量。所以高分子量聚丙烯酰胺是分子量 在1000万以上有机高分子聚合物。 1.2高分子量聚丙烯酰胺的分子结构 高分子量聚丙烯酰胺的分子结构为:

聚丙烯酰胺合成方法

聚丙烯酰胺合成工艺 (1)A原理:丙烯酰胺在自由基引发剂作用下经自由基聚合反应合成聚丙烯酰胺: C H O NH2 H2C 引发剂 CH2 H C C O NH2 n 丙烯酰胺在醇或吡啶溶液中,经强碱催化剂如烷氧钠的作用下,经阴离子聚合反应则生成聚β-丙酰胺。 C H O NH2 H2C 碱 阴离子聚合反应 CH2 CH2CONH n 工业生产中采用自由基聚合反应以生产聚丙烯酰胺,所用的自由基引发剂或引发剂来源种类甚多,包括过氧化物、过硫酸盐、氧化-还原体系、偶氮化合物、超声波、紫外线、离子气体、等离子体、高能辐射等。 工业生产中采用的聚合方法,主要是溶液聚合法和反相乳液聚合法,以前者应用最为广泛。此外也有采用γ-射线辐照引发固相聚合的报道。 B.丙烯酰胺水溶液聚合存在的问题:①聚合热为82.8 kJ/mol,相对来说放出的热量甚大,因此水溶液聚合法中如何及时导出聚合热成为生产中的重要技术问题之一。②是如何降低残余单体含量。因为丙烯酰胺单体毒性甚大,为了减少其危害性,特别是用于水质处理时对残余单体的含量要求低于0.1%。③是如何将聚合反应得到的高粘度流体或凝胶转变为固体物,即干燥脱水问题。④是如何自由控制产品分子量。 丙烯酰胺于25 o C, pH=1时链增长速率常数k p与链终止速率常数k t分别为(1.72±0.3)×104和(16.3±0.7)×106Lmol-1s-1,与动力学链长成正比的k p/k t1/2=4.2±0.2,此数值甚高,所以不存在链转移时,聚丙烯酰胺可获得平均分子量超过2

×107的产品。 丙烯酰胺在水溶液中进行自由基聚合时,可能产生交联生成不溶解的聚合物,当聚合反应温度过高时,此现象更为严重。理论解释认为歧化终止生成的聚合物端基具有双键,参与聚合反应或发生向聚合物进行链转移所致。此外引发剂过硫酸盐与聚丙烯酰胺加热时也会导致生成凝胶。 有人研究了工业产品聚丙烯酰胺的含氮量,发现含氮量低于理论值,认为这是由于分子内脱NH 3生成酰亚胺基团所致。 C C 22O O C C O O H NH 3 高纯度丙烯酰胺易聚合为超高分子量的聚丙烯酰胺,为了生产要求的分子量范围,须加有链转移剂,链转移常数如表所示。

高分子量聚丙烯酰胺的合成(中英双语)

高分子量高纯度阳离子聚丙烯酰胺的合成Synthesis of a cationic polyacrylamide with high molecular weight and high purity 背景:阳离子聚丙烯酰胺絮凝剂作为有机高分子絮凝剂已被广泛应用于污泥脱水工业废水及市政污水的处理。目前,阳离子聚丙烯酰胺系列产品絮凝剂在美国日本欧洲各国的用量已占有机絮凝剂总量的75%~80%。近年来,国对阳离子聚丙烯酰胺系列絮凝剂的市场需求在不断增加,但在应用方面,大多局限于污水及污泥处理,用于饮用水源处理的研究较少; 在使用过程中,存在价格昂贵缺乏成品的质检和有效的卫生监控等问题,使得絮凝剂的卫生安全存在较大隐患。 在一些情况下和一定围,阳离子聚丙烯酰胺的分子量越大,处理效果越好阳离子聚丙烯酰胺对原水处理中部分常规处理工艺难以去除的有机污染物有较好的去除效果,但由于聚丙烯酰胺产物中存在未聚合的丙烯酰胺单体,丙烯酰胺是一种水溶性具有神经毒性和遗传毒性的致癌物,极大的限制了其在原水处理中的应用目前,国对聚丙烯酰胺的研究大多仅停留在如何提高聚合物的相对分子质量,对如何降低聚合物中残留单体含量的研究较少因此,为了满足国市场对高纯度高分子量絮凝剂的需求研究降低阳离子聚丙烯酰胺中残留丙烯酰胺含量同时又保证合成高分子量的聚合物合成适用于饮用水源水处理的有机高分子絮凝剂具有重要的意义。 1.1高分子量聚丙烯酰胺的定义 聚丙烯酰胺(Polyacrylamide ,PAM)是丙烯酰胺及其衍生的均聚物和共聚物的统称。聚丙烯酰胺的分子量有低、中、高和超高之分,一般来说,100万以下为低分子量、100 万-1000 万为中

浅谈对高分子材料的认识

浅谈对高分子材料的认识 214——马欢欢

高分子材料,顾名思义,是指以高分子化合物为基本组成,加入适当助剂,经过一定的加工制成的材料。高分子材料与我们的生活息息相关。我们身边天然的高分子材料,例如棉花、毛、蚕丝和木材中的纤维素等,是我们生活中重要的一部分。随着社会的发展,开始出现了改性天然高分子材料和合成高分子材料,例如塑料、树脂等,极大地改善了我们的生活条件,推动了社会进步。下面我就简单谈一下我对于高分子材料的认识,主要是高分子材料的分类和应用。 高分子材料有很多种类。从来源来分,可以分为天然高分子材料、改性天然高分子材料和合成高分子材料。举例来说,蛋白质、天然橡胶、纤维素等属于天然高分子材料,改性淀粉、硝化纤维等为改性天然高分子材料,有机玻璃、涤纶、尼龙等为合成高分子材料。 如果根据使用性质来分,可以将高分子材料分为橡胶、纤维、塑料、高分子胶粘剂、高分子涂料和高分子基复合材料等。 塑料是用途最广泛的合成高分子。人们常用的塑料是以合成树脂为基础,再加入塑料辅助剂(如填料、增韧剂、稳定剂、交联剂等)制得的。通常,按塑料的受热行为和是否具备反复成型加工性,可以将塑料分为热塑性塑料和热固性塑料。热塑性塑料受热时熔融,可进行各种成型加工,冷却时硬化。再受热,又可熔融、加工,即具有多次重复加工性。如,PE,PET等。热固性塑料受热熔化成型的同时发生交联固化反应,形成立体网状结构,再受热不熔融,在溶剂中也不溶解,当温度超过分解温度时将被分解破坏,即不具备重复加工性。如果按照用途来分,可分为通用塑料、工程塑料和特种塑料。通用塑料一般指产量大、用途广、成型性好、价格便宜、力学性能一般,主要作为非结构材料使用的塑料,如PE、PP、PVC、PS等。工程塑料具有较高的力学性能,能够经受较宽的温度变化范围和较苛刻的环境条件,并且在此条件下能够长时间使用,且可作为结构材料。如PC、PPO、PPS等。特种塑料一般指具有特种功能,可用于航空航天等特殊应用领域的塑料,如氟塑料、有机硅等。 早期的橡胶是取自橡胶树、橡胶草等植物的胶乳,加工后制成的具有弹性、绝缘性、不透水和空气的材料,是一种高弹性的高分子化合物。橡胶按照来源可以分为天然橡胶和合成橡胶两大类。天然橡胶是从橡胶树、橡胶草等植物中提取胶质后加工制成;合成橡胶是由人工合成方法而制得的,采用不同的原料(单体)可以合成出不同种类的橡胶。合成橡胶又分为通用合成橡胶和特种合成橡胶。通用合成橡胶是指部分或全部代替天然橡胶使用的胶种,如丁苯橡胶、顺丁橡胶、异戊橡胶等,主要用于制造轮胎和一般工业橡胶制品。通用橡胶的需求量大,是合成橡胶的主要品种。

聚丙烯酰胺合成技术与应用

聚丙烯酰胺合成技术与应用介绍 聚丙烯酰胺(PAM)是丙烯酰胺(AM)均聚或1其他单体共聚而成的质量分数为50%以上的线型水溶性高分子化学品的总称。由十其结构单儿中含有酰胺基,易形成氢键,所以具有良好的水溶性,广泛应用于石油、金属及化学矿山开采、水处理、纺织、造纸等行业。PAM 系列产品可分为非离子型(NPAM)、阳离子型(CPAM)、阴离子型(APAM)和两性4大类。相对分子质量大小是PAM主要性能指标之一。 1 PAM的合成方法 PAM一般由自由基引发聚合合成,主要有本体法、水溶液法、乳液法和悬浮法等合成方法。根据聚合是否加入其他单体,又可分为均聚和共聚2种,PAM产品形态有水溶液、乳剂和粉剂等。 1. 1水溶液聚合法 水溶液聚合法是将单体AM和引发剂溶解在水中的聚合反应,是目前应用较广泛和成熟的技术。所得PAM产品有胶状和粉状2种,其胶体采用质量分数为8%-10%或20%-30% AM的水溶液在引发剂作用下直接聚合而得,产物经脱水干燥后可得粉状产品。产物相对分子质量为7万-700万。该法优点为安全、工艺设备简单、环境污染小,缺点是产物固含量低,仅为8%-15%,且易发生酰亚胺化反应,生成凝胶。 在PAM的水溶液聚合中,引发剂在很大程度上决定了聚合反应后得到产物的相对分子质量、产率,因而新型引发体系的开发是AM 水溶液聚合研究的关键。蔡开勇等人研究了过硫酸钾一胺体系、过硫

酸钾连二硫酸钠体系、有机过氧化物、浪酸盐或氯酸盐、金属离子等五类氧化还原引发体系对合成PAM相对分子质量的影响,发现过硫酸钾一连二硫酸钠体系是合成高相对分子质量PAM的有效引发体系。吴挡兰等人采用复合氧化还原引发体系,得到相对分子质量为3. 05 X 106的PAM。穆志坚采用过硫酸钾一氮三丙酰胺引发体系,在最佳土艺条件下,得到相对分子质量为6.2X105的PAM,转化率为98. 94%。张宝军等人开发出一种新型氧化还原引发体系,以AM和丙烯酸钠为单体,进行水溶液自由基共聚合反应,合成了相对分子质量高达1.8X107,过滤比为1. 24的超高相对分子质量PAM。 双官能度引发聚合是自由基聚合中一个很活跃的研究领域,它直接影响聚合速率和聚合物性能,包括端基性能、相对分子质量大小、结构等。Shah和8me、首次提出自由基“逐步聚合”概念,指出双官能度引发齐」能够用十自由基均聚制备超高相对分子质量聚合物。日木江畸厚等人使用双官能度过氧化物Luperox-2, 5-2, 5与NaHS03及Fev组成的氧化还原引发体系引发AM溶液聚合,制备了高相对分子质量的PAM}I-7。黄利铭等人以双官能度氧化还原引发体系为主,配合偶氮化合物引发剂组成新型复合引发体系,在低温下采用均相水溶液聚合法引发AM均聚,制备相对分子质量高达2 000万的PAM。 西南石油学院的胡星琪研究小组开发了一种新型的基十后过渡金属和业硫酸氢钠的AM水溶液聚合用引发体系,该体系的特点是不需要氮气保护,在常温不搅拌的情况下即可引发AM的水溶液聚合反应,日反应过程平稳可控,不易发生爆聚,可得到相对分子质量在

年轻的材料——高分子材料(精)

年轻的材料——高分子材料 在世界范围内, 高分子材料的制品属於最年轻的材料.它不仅遍及各个工业领域, 而且已进入所有的家庭, 其产量已有超过金属材料的趋势, 將是21世纪最活跃的材料支柱.高分子材料在我们身边随处可见。在我们的认识中,高分子材料是以高分子化合物为基础的材料。高分子材料按特性分为橡胶、纤维、塑料、高分子胶粘剂、高分子涂料和高分子基复合材料。今天,我想就高分子材料为主线,研究一下各种高分子材料所具有的特性和优缺点。从我们以前学过的化学知识中可以知道,高分子材料其实是有机化合物, 有机化合物是碳元素的化合物.除碳原子外, 其他元素主要是氢、氧、氮等.碳原子与碳原子之间, 碳原子与其他元素的原子之间, 能形成稳定的结构.碳原子是四价, 每个一价的价键可以和一个氢原子键连接, 所以可形成为数众多的、具有不同结构的有机化合物.有机化合物的总数已接近千万种, 远远超过其他元素的化合物的总和, 而且新的有机化合物还不断地被合成出來.這样, 由於不同的特殊结构的形成, 使有机化合物具有很独特的功能.高分子中可以把某些有机物结构(又称为功能团)替换, 以改变高分子的特性.高分子具有巨大的分子量, 达到至少1万以上, 或几百万至千万以上, 所以, 人們將其称为高分子、大分子或高聚物.高分子材料包括三大合成材料, 即塑料、合成纤维和合成橡胶(未加工之前称为树脂). 1.橡胶橡胶是一类线型柔性高分子聚合物,橡胶是一种有弹性的碳氢化合物异戊二烯聚合,未经加工时以乳剂的形态存在。橡胶乳剂可以从一些植物的树液中取得,也可以是人造的。也是很普遍的高分子材料之一。其分子链间次价力小,分子链柔性好,在外力作用下可产生较大形变,除去外力后能迅速恢复原状。橡胶属于完全无定型聚合物,它的玻璃化转变温度(T g)低,分子量往往很大,大于几十万。由于橡胶的分子链可以交联,交联后的橡胶受外力作用发生变形时,具有迅速复原的能力,并具有良好的物理力学性能和化学稳定性。所以橡胶是橡胶工业的基本原料,广泛用于制造轮胎、胶管、胶带、电缆及其他各种橡胶制品。橡胶按原料分为天然橡胶和合成橡胶。从橡胶的结构来看的话我们不难发现从线性结构来分析未硫化橡胶的普遍结构。由于分子量很大,无外力作用下,呈细团状。当外力作用,撤除外力,细团的纠缠度发生变化,分子链发生反弹,产生强烈的复原倾向,这便是橡胶高弹性的由来。用型橡胶的综合性能较好,应用广泛。主要有:①天然橡胶。从三叶橡胶树的乳胶制得,弹性好,强度高,综合性能好。 ②异戊橡胶。全名为顺-1,4-聚异戊二烯橡胶,由异戊二烯制得的高顺式合成橡胶,因其结构和性能与天然橡胶近似,故又称合成天然橡胶。③丁苯橡胶。简称SBR,其综合性能和化学稳定性好。④顺丁橡胶。与其他通用型橡胶比,硫化后的顺丁橡胶的耐寒性、耐磨性和弹性特别优异,动负荷下发热少,耐老化性能好,易与天然橡胶、氯丁橡胶、丁腈橡胶等并用。随后我们介绍一下特种橡胶。特种型橡胶指具有某些特殊性能的橡胶。主要有:①氯丁橡胶。简称CR,由氯丁二烯聚合制得。具有良好的综合性能,耐油、耐燃、耐氧化和耐臭氧。但其密度较大,常温下易结晶变硬,贮存性不好,耐寒性差。②丁腈橡胶。简称NBR,由丁二烯和丙烯腈共聚制得。耐油、耐老化性能好,可在

最全的聚丙烯酰胺分类与特点详解

最全的聚丙烯酰胺分类与特点详解 有代表性的高分子聚丙烯酰胺有:非离子型聚丙烯酰胺(简写NPAM,分子量800-1500万)、阴离子型聚丙烯酰胺(简写APAM,分子量800-2000万)、阳离子聚丙烯酰胺(简写CPAM,分子量800-1200万,离子度10%-80%)。用量一般为废水量的百万分之一至百万分之二。 阴离子聚丙烯酰胺(APAM)产品特性:阴离子聚丙烯酰胺(APAM)外观为白色粉粒,分子量从600万到2500万。水溶解性好,能以任意比例溶解于水且不溶于有机溶剂。有效的PH值范围为4到14,在中性碱性介质中呈高聚合物电解质的特性,与盐类电解质敏感,与高价金属离子能交联成不溶性凝胶体。 阳离子聚丙烯酰胺(CPAM)产品特性:阳离子聚丙烯酰胺(CPAM)外观为白色粉粒,离子度从20%到55%水溶解性好,能以任意比例溶解于水且不溶于有机溶剂。呈高聚合物电解质的特性,适用于带阴电荷及富含有机物的废水处理。适用于染色、造纸、食品、建筑、冶金、选矿、煤粉、油田、水产加工与发酵等行业有机胶体含量较高的废水处理,特别适用于城市污水、城市污泥、造纸污泥及其它工业污泥的脱水处理。

两性离子聚丙烯酰胺是由乙烯酰胺和乙烯基阳离子单体丙烯酰胺水解共聚而成。分子链上既有阳电荷,又有阴电荷的两性离子不规则聚合物。 非离子聚丙烯酰胺(简写NPAM) 产品特性:非离子聚丙烯酰胺系列产品是具有高分子量的低离子度的线性高聚物。由于其具有特殊的基团,便赋予它具有絮凝、分散、增稠、粘结、成膜、凝胶、稳定胶体的作用。污水处理剂:当悬浮性污水显酸性时,采用非离子聚丙烯酰胺作絮凝剂较为合适。这时PAM起吸附架桥作用,使悬浮的粒子产生絮凝沉淀,达到净化污水的目的。也可用于自来水的净化,尤其是和无机絮凝剂配合使用,在水处理中效果最佳。

合成有机高分子材料

合成有机高分子材料 ?定义: 有机合成材料:常称聚合物,如聚乙烯分子是由成千上万个乙烯分子聚合而成的高分子化合物。 ?有机合成材料的基本性质: 1、聚合物 由于高分子化合物大部分是由小分子聚合而成的,所以也常称为聚合物。例如,聚乙烯分子是由成千上万个乙烯分子聚合而成的高分子化合物。 2、合成有机高分子材料的基本性质 ①热塑性和热固性。链状结构的高分子材料(如包装食品用的聚乙烯塑料)受热到一定 温度时,开始软化,直到熔化成流动的液体,冷却后变成固体,再加热可以熔化。 这种性质就是热塑性。有些网状结构的高分子材料一经加工成型,受热不再熔化,因而具有热固性,例如酚醛塑料(俗称电木)等。 ②强度高。高分子材料的强度一般都比较高。例如,锦纶绳(又称尼龙绳)特别结实, 町用于制渔网、降落伞等。 ③电绝缘性好。广泛应用于电器工业上。例如,制成电器设备零件、电线和电缆外 面的绝缘层等。 ④有的高分子材料还具有耐化学腐蚀、耐热、耐磨、耐油、不透水等性能,可用于 某些有特殊需要的领域。但是,事物总是一分为二的,有的高分子材料也有不耐高温、易燃烧、易老化、废弃后不易分解等缺点。 ?新型有机合成材料: 1、发展方向新型有机合成材料逐渐向对环境友好的方向发展。 2、新型自机合成材料的类型 ①具自光、电、磁等特殊功能的合成材料; ②隐身材料; ③复合材料等: 有机合成材料对环境的影响: 我们应该辩证地认识合成材料的利弊。 1、利: a.弥补了天然材料的不足,大大方便了人类的生活; b.与天然材料相比,合成材料具有许多优良性能 2、弊: a.合成材料的急剧增加带来了诸多环境问题,如白色污染等; b.消耗大量石油资源。 因此我们既要重视合成材料的开发和使用,更要关注由此带来的环境问题,应开发使用新型有机合成材料,提倡绿色化学。 ?三大合成材料: (1)塑料 ①塑料的成分及分类塑料的主要成分是树脂,此外还有多种添加剂,用于改变塑料 制品的性能。塑料的名称是根据树脂的种类确定的。塑料有热塑性塑料和热固性塑

高分子量聚丙烯酰胺的制备

第36卷第6期辽 宁 化 工V ol.36,No.6 2007年6月L iaoning Chemical Industr y June,2007高分子量聚丙烯酰胺的制备 毛 欣,聂雅玲 (煤炭科学研究总院抚顺分院,辽宁抚顺113122) 摘 要: 丙烯酰胺溶液通过聚合反应制备了分子量大于2100万高分子量聚丙烯酰胺。聚合反 应最佳条件为:单体须经离子交换树脂进行纯化,EDT A浓度为0.1mg/L,单体浓度为25%~30%, 引发剂浓度为15mg/L,引发温度在15~20 ,聚合体系适宜的pH值范围7.5~8.5之间。探讨了聚 合工艺条件对聚合物分子量的影响。 关 键 词: 聚丙烯酰胺;絮凝剂;高分子量 中图分类号: T Q326.4 文献标识码: A 文章编号: 10040935(2007)06038403 在有机高分子絮凝剂中,阴离子聚丙烯酞胺(APAM)是发展历史最长、技术最成熟、应用最广泛,因而也最受人们关注的。其优点是明显的:成本远远低于阳离子有机高分子絮凝剂和两性有机高分子絮凝剂、絮凝效果好、工艺成熟。此外,由于其高分子链上所带的活性酰胺基团,阴离子羧基基团可以和多种物质发生物理、化学反应,使其除具备高分子链特性外同时具有优异的表面活性,广泛地应用于采油、造纸、选矿、洗煤、冶金、建材、土壤改良等领域[1]。近几年,超高相对分子质量聚丙烯酰胺由于其在絮凝方面的优良特性,正成为国内外研究的热点。目前研究的重点多集中在如何获得超高相对分子质量的聚合物产品,且更易溶于水和大分子功能化等方面。本文采用均聚后水解工艺制备高分子量聚丙烯酰胺,该工艺虽然多了一道后水解工序,但因聚合时不加水解剂,避免了其它杂质的影响,易得到高分子量产品[2]。笔者应用该工艺制备了分子量2100万的高分子量聚丙烯酰胺,并对聚合反应中的各影响因素较系统地进行了考察。 1 试验部分 1.1 试剂和仪器 试剂:丙烯酰胺(AM),离子交换树脂,ED T A,引发剂(主要成分为亚硫酸氢盐),均为分析纯试剂,国药集团化学试剂有限公司。 仪器:乌氏粘度计(温度300.1 ),沈阳卫工玻璃计器厂,恒温水浴,哈尔滨先行仪表厂,电子天平,上海天平仪器厂。 1.2 聚合物合成 将一定比例的AM,用去离子水溶解均匀后,用离子交换树脂过滤。然后添加EDT A,调节溶液pH7.5~8.5,控制温度15~20 ,溶液通氮保护下,加入引发剂引发聚合得到胶体聚合物。将胶块取出加碱捏合、烘干、粉碎、过筛,得到粉末产品。 1.3 聚合物分子量的测定 按照GB17514!1998测定分子量[3]。 2 结果与讨论 2.1 单体纯化对分子量的影响 生产聚丙烯酰胺的原料为液体丙烯酰胺,在丙烯酰胺的生产和运输过程中,为了防止丙烯酰胺进行自聚,往往加入了铜盐等阻聚剂,这样在常温下不能自聚,因此需要进行单体纯化处理。通常处理使用离子交换处理,净化掉加入的阻聚剂,有利于单体聚合。现将未纯化单体与纯化单体分别进行聚合,其分子量与聚合时间见表1。 收稿日期: 2007 01 17 作者简介: 毛 欣(1974-),男,研究生,工程师。

聚丙烯酰胺的合成与水解

实验一聚丙烯酰胺的合成与水解 一、实验目的 1.熟悉由丙烯酰胺合成聚丙烯酰胺(PAM)的加聚反应。 2.熟悉聚丙烯酰胺在碱溶液中的水解反应。 二、实验原理 聚丙烯酰胺(PAM)可在过硫酸铵引发下由丙烯酰胺合成: 由于反应过程中无新的低分子物质析出,高分子的化学组成与反应物分子(单体)相同,所以这一合成反应属于加聚反应。 随着加聚反应的进行,分子链增长。当分子链增长到一定程度,既可通过分子间的相互纠缠形成网状结构,使溶液的粘度明显增加。 聚丙烯酰胺(PAM)可在碱溶液中水解,产生部分水解聚丙烯酰胺(HPAM): 随着水解反应的进行,有氨气放出并产生带负电的链节。由于带负电的链节互相排斥,使部分水解聚丙烯酰胺有较伸直的构象,因而对水的稠化能力增加。 聚丙烯酰胺(PAM)在油田中有许多用途。 三、仪器药品 酒精灯一套、烧杯、量筒、搅拌棒、台秤。 丙烯酰胺、过硫酸铵(10%)、氢氧化钠(10%)、PH试纸。 四、实验步骤 1.丙烯酰胺的加聚反应 ⑴用台秤称取100ml烧杯和搅拌棒的重量(W1),然后在烧杯中加入2g丙烯酰胺和18ml 水,搅拌溶解,配得10%的丙烯酰胺溶液。 ⑵在恒温水浴中,将10%的丙烯酰胺溶液加热至60℃,然后加入15滴10%过硫酸铵溶液,引发丙烯酰胺加聚。

⑶在加聚过程中,慢慢搅拌,注意观察溶液粘度的变化。 ⑷半小时后,停止加热,产物为聚丙烯酰胺。 2.聚丙烯酰胺的水解 ⑴称量制得的聚丙烯酰胺(W2),补加水,使聚丙烯酰胺溶液的浓度为5%。搅拌溶液,观察高分子的溶解情况。 ⑵加入4ml10%氢氧化钠溶液,放入沸水浴中升温至90℃以上进行水解。 ⑶在水解过程中,慢慢搅拌,注意观察溶液粘度的变化,并检查氨气的放出(用润湿的PH试纸)。 ⑷半小时后,将烧杯从沸水浴中取出,产物为部分水解聚丙烯酰胺。 ⑸称量产物重量(W3),补加水,制得5%的部分水解聚丙烯酰胺溶液,倒入回收瓶中。 五、数据记录及处理 1.记录并解释合成聚丙烯酰胺的各种现象。 2.记录并解释聚丙烯酰胺水解的各种现象。

1生活中常见合成高分子材料

11、生活中常见合成高分子材料 [考点解析] 天然高分子(如棉花、羊毛、淀粉、纤维素、蛋白质) 1 .高分子材料 ,聚乙烯)橡胶、塑料、纤维 2.常见合成高分子 [典例分析]例1.不粘锅内壁有一薄层为聚四氟乙烯的高分子材料的涂层,用不粘锅烹烧菜肴时不易粘锅、烧焦。下列关于聚四氟乙烯的说法正确的是( )。 A .不粘锅涂层为新型有机高分子材料,商品名为 “特氟隆” B .聚四氟乙烯的单体是不饱和烃 C .聚四氟乙烯中氟元素的质量分数为76% D .聚四氟乙烯的化学性质较活泼 解析:聚四氟乙烯仍属于传统的三大合成材料之一——塑料,它的单体是四氟乙烯,属于不饱和卤代烃;其氟元素的质量分数 ;化学性质稳 定,广泛应用于炊具,商品名为“特氟隆”。答案:C 例2.塑料的主要成分是___________,热塑性塑料的特点是___________,热固性塑料的特点是___________。人们根据需要制成了许多特殊用途的塑料,如___________塑料、___________塑料、___________塑料等,其中___________塑料在宇宙航空、原子能工业和其他尖端技术领域将发挥重要的作用。 答案:合成树脂;加热到一定温度可软化甚至熔化,可以反复加工,多次使用;一旦加工成型,就不会受热熔化;工程;增强;改性;工程 分析:了解几种常见塑料的品种、性能及用途。

[自我检测] 1.汽车轮胎的主要成分是()。 A.塑料B.纤维C.复合材料D.橡胶 2.下列物质不属于塑料的是()。 A.有机玻璃B.聚四氟乙烯C.电木D.白明胶 3.下列塑料可作耐高温材料的是()。 A.聚氯乙烯B.聚四氟乙烯C.聚苯乙烯D.有机玻璃 4.丁列物质属于天然纤维的是()。 A.粘胶纤维B.木材C.丙纶D.涤纶 5.制作VCD、DVD光盘的材料和装修用的“水晶板”,都是有机玻璃。它属于( )。 A.合成材料B.复合材料C.金属材料D.无机非金属材料6.下列有关高分子材料的表述不正确 ...的是()。 A.棉花、羊毛、天然橡胶等属于天然高分子材料 B.塑料、合成纤维、黏合剂、涂料等是合成高分子材料 C.高分子材料是纯净物 D.不同高分子材料在溶解性、热塑性和热固性等方面有较大的区别 7.下列对一些塑料制品的叙述中,不正确的是()。 A.塑料凉鞋可以热修补,因为制作材料具有热塑性 B.聚乙烯塑料可反复加工多次使用 C.因为塑料制品易分解,塑料制品废弃可采用深埋处理 D.酚醛塑料制品如电木插座不能进行热修补,是因为酚醛塑料不具有热塑性 8. 下列不属于新型有机高分子材料的是()。 A.高分子分离膜B.液晶高分子材料C.生物高分子材料D.丁苯橡胶9.高分子分离膜可以让某些物质有选择地通过而将物质分离,下列应用不属于高分子分离膜的应用范围的是()。 A.分离工业废水,回收废液中的有用成分 B.食品工业中,浓缩天然果汁、乳制品加工和酿酒 C.将化学能转换成电能,将热能转换成电能 D.海水的淡化 10.材料是为人类社会所需要并能用于制造有用器物的物质。按用途分可分为结构材料、功能材料等;按化学组成和特性又可分成四类,请将下列物质的标号填在相应的空格中: A. 水泥B.半导体材料C.塑料D.超硬耐高温材料E.陶瓷F.普通合金 G.合成橡胶合成纤维H.玻璃 ⑴属于传统无机非金属材料的有;⑵属于新型无机非金属材料的有; ⑶属于金属材料的有;⑷属于高分子材料的有。

聚丙烯酰胺生产工艺设计

聚丙烯酰胺(PAM)生产工艺设计 石油工业是国民经济的支柱产业,石油是经济发展的重要保证之一。我国石油资源相对较少,三次采油是我国保障石油供应的重要措施。进行聚丙烯酰生产工艺设计的研究,目的是使我国聚丙烯酰胺生产工艺技术、产品质量、及生产规模均提升到一个较高水平,以满足三次采油对聚丙烯酰胺质和量的要求,避免引进产品带来的风险,保证三次采油技术的顺利实施最终以满足国民经济发展对石油供应的要求,并获得最大经济效益。与此同时,进行聚丙烯酰生产工艺设计的研究,可满足随着三次采油工艺技术的不断提高而对聚丙烯酰胺各项性能不断改进的要求。 PAM最有价值的性能是分子量很高,水溶性强,可以制作出亲水而水不溶性的凝胶,可以引进各种离子基团并调节分子量以得到特定的性能,对许多固体表面和溶解物质有良好的粘附力。由于这些性能,使得PAM被广泛应用于增稠、絮凝、稳定胶体、减阻、粘结,成膜、阻垢、凝胶及生物医学材料等许多方面。PAM的最大用途是在水处理、造纸、采油、冶矿等领域。 此外,聚丙烯酰胺在水处理行业具有广阔的应用前景和巨大的潜在市场。随着环境意识的不断加强,聚丙烯酰胺在城市污水处理方面的应用将会越来越受到重视。聚丙烯酰胺生产工艺技术的研究,也将对城市污水处理工艺技术的提高起到推动作用。 目前PAM生产的工艺路线一般从丙烯腈(AN)为原料开始,经AM装置生产出AM 水溶液,再以AM为原料在PAM装置生产出PAM产品。AM生产工艺主要有以骨架铜为主体的重金属类为催化剂的化学法和以生物酶为催化剂的生物法,其技术的关键在于催化剂,依催化剂的不同生产工艺有较大差异。PAM的生产工艺方法较多,依PAM产品性能要求不同及生产过程采用的引发剂不同,生产工艺方法有较大的差异,其中引发剂是技术关键,属各公司的技术秘密。对PAM生产工艺技术的研究主要体现在引发体系和与PAM生产相关的专用设备上。

聚丙烯酰胺的合成与分解

聚丙烯酰胺的合成与水解 一、实验目的 1.熟悉由丙烯酰胺合成聚丙烯酰胺的加聚反应。 2.熟悉聚丙烯酰胺在碱溶液中的水解反应。 二、实验原理 聚丙烯酰胺可在过硫酸铵的引发下由丙烯酰胺合成: 由于反应过程中无新的低分子物质产生,所以高分子的化学组成与起始单体相同,因此这一合成反应属于加聚反应。随着加聚反应的进行,分子链增长。当分子量增长到一定程度时,即可通过分子间的相互纠缠形成网络结构,使溶液的粘度明显增加。 聚丙烯酰胺可以在碱溶液中水解,生成部分水解聚丙烯酰胺: 随着水解反应的进行,有氨放出并产生带负电的链节。由于带负电的链节相互排斥,使部分水解聚丙烯酰胺有较伸直的构象,因而对水的稠化能力增加。 聚丙烯酰胺在钻井和采油中有许多用途。 三、仪器和药品 1.仪器 恒温水浴,沸水浴,烧杯,量筒,搅拌棒,电子天平。 2.药品

丙烯酰胺(化学纯),过硫酸铵(分析纯),氢氧化钠(分析纯)。四、实验步骤 1.丙烯酰胺的加聚反应 (1)用台秤称取烧杯和搅拌棒的质量(后面计算用到这一质量)。然后在烧杯中加入2g 丙烯酰胺和18mL 水,配成10%的丙烯酰胺溶液。 (2)在恒温水浴中,将10%丙烯酰胺加热到60℃,然后加入15 滴10%过硫酸铵溶液,引发丙烯酰胺加聚。 (3)在加聚过程中,慢慢搅拌,注意观察溶液粘度的变化。 (4)半小时后,停止加热,产物为聚丙烯酰胺。 2.聚丙烯酰胺的水解 (1)称量制得的聚丙烯酰胺,计算要补充加多少水,可配成5%聚丙烯酰胺的溶液。 (2)在聚丙烯酰胺中加入所需补加的水,用搅拌棒搅拌,观察高分子的溶解情况。 (3)称取20g 5%聚丙烯酰胺溶液(剩下的留作比较用)加入2mL 10%氢氧化钠,放入沸水浴中,升温至9 0℃以上进行水解。 (4)在水解过程中,慢慢搅拌,观察粘度变化,并检查氨气的放出(用湿的广泛pH试纸)。 (5)半小时后,将烧杯从沸水浴中取出,产物为部分水解聚丙烯酰胺。 (6)称取产物质量,补加蒸发损失的水量,制得5%的部分水解聚丙烯酰胺。比较水解前后5%溶液的粘度。 (7)将制得的聚丙烯酰胺倒入回收瓶中。 五、数据处理 聚丙烯酰胺的合成与水解原始数据表

高分子材料

高分子材料在生活中的重要性 1定义 高分子材料:以高分子化合物为基础的材料。高分子材料是由相对分子质量较高的化合物构成的材料,包括橡胶、塑料、纤维、涂料、胶粘剂和高分子基复合材料,高分子是生命存在的形式。所有的生命体都可以看作是高分子的集合。 2来源 高分子材料按来源分为天然、半合成(改性天然高分子材料)和合成高分子材料。天然高分子是生命起源和进化的基础。人类社会一开始就利用天然高分子材料作为生活资料和生产资料,并掌握了其加工技术。如利用蚕丝、棉、毛织成织物,用木材、棉、麻造纸等。19世纪30年代末期,进入天然高分子化学改性阶段,出现半合成高分子材料。1907年出现合成高分子酚醛树脂,标志着人类应用合成高分子材料的开始。现代,高分子材料已与金属材料、无机非金属材料相同,成为科学技术、经济建设中的重要材料。 3高分子材料的现状 4分类 高分子材料按来源分为天然、半合成(改性天然高分子材料)和合成高分子材料。 天然高分子是生命起源和进化的基础。人类社会一开始就利用天然高分子材料作为生活资料和生产资料,并掌握了其加工技术。如利用蚕丝、棉、毛织成织物,用木材、棉、麻造纸等。19世纪30年代末期,进入天然高分子化学改性阶段,出现半合成高分子材料。1870年,美国人Hyatt用硝化纤维素和樟脑制得的赛璐珞塑料,是有划时代意义的一种人造高分子材料。1907年出现合成高分子酚醛树脂,真正标志着人类应用化学合成方法有目的的合成高分子材料的开始。1953年,德国科学家Zieglar和意大利科学家Natta,发明了配位聚合催化剂,大幅度地扩大了合成高分子材料的原料来源,得到了一大批新的合成高分子材料,使聚乙烯和聚丙烯这类通用合成高分子材料走人了千家万户,确立了合成高分子材料作为当代人类社会文明发展阶段的标志。 高分子材料按特性分为橡胶、纤维、塑料、高分子胶粘剂、高分子涂料和高分子基复合材料等。 ①橡胶是一类线型柔性高分子聚合物。其分子链间次价力小,分子链柔性好,在外力作用下可产生较大形变,除去外力后能迅速恢复原状。有天然橡胶和合成橡胶两种。 ②高分子纤维分为天然纤维和化学纤维。前者指蚕丝、棉、麻、毛等。后者是以天然高分子或合成高分子为原料,经过纺丝和后处理制得。纤维的次价力大、形变能力小、模量高,一般为结晶聚合物。 ③塑料是以合成树脂或化学改性的天然高分子为主要成分,再加入填料、增塑剂和其他添加剂制得。其分子间次价力、模量和形变量等介于橡胶和纤维之间。通常按合成树脂的特性分为热固性塑料和热塑性塑料;按用途又分为通用塑料和工程塑料。 ④高分子胶粘剂是以合成天然高分子化合物为主体制成的胶粘材料。分为天然和合成胶粘剂两种。应用较多的是合成胶粘剂。 ⑤高分子涂料是以聚合物为主要成膜物质,添加溶剂和各种添加剂制得。根据成膜物质

高分子聚合物

高分子聚合物聚丙烯酰胺 1、有机高分子 高分子化合物即高分子量化合物(又称高聚物),一般常把分子量上万者称为高分子化合物。而高分子化合物的分子量相差较大,从几万、几十万、几百万到上千万不等。一般常见的高分子化合物其分子量虽高,但其组成元素的种类一般很少,以PAM为例。无论其分子高达几百万、上千万,其组成元素只有碳(C)、氢(H)、氧(O)、氮(N)四种。所以,高分子从其结构上大多是由几种相同的元素按同一比例构成,组成完全相同的简单结构单元以共价键重复结合而成的大分子。它的结构尤如一根链条,其简单结构单元好比链节,共价键好比销子,形成的链条就好比高分子化合物。所以高分子化合物的分子常称为高分子链,而其简单结构单元称之为链节(m)。链节数目(n)称之为高分子聚合度。链节数目的多少决定了其分子量的大小。显然,聚合度愈大,高分子的相对分子质量(M)也愈大。分子量的大小代表聚合度的高低或分子链的长短。因此: 高分子的相对分子质量=聚合度×链节数即M = n × m。 2、聚丙烯酰胺(PAM)的结构 聚丙烯酰胺在聚合过程中所得的产品分子量并不完全一样,它一般是分子大小不同的同系物的混合物,即每个分子都是由同种链节组成,但各个分子中所含链节数并不都相等。即每个分子的聚合度并不一定相同。故常说的分子量(或聚合度)系指其平均值。

若高分子链没有分支链者称为直链型高分子,若有分支则称为支链型高分子。若高分子链之间有支链连接而形成网状结构者称为体型高分子。 应该注意的是线型和体型之间并无明显的界限。例如含支链很多的线型其性质就接近于体型;而线型在某些低分子(如高价金属盐、甲醛……等)的作用下也可变为体型,这个变化过程称之为交联。 对于线型高分子而言,其平均分子量愈大(或平均聚合度愈大)则其分子链愈长。 在PAM的分子中决定其链节特性的是酰胺基(参见图四),它是亲水的极性基,但由于它不电离,故其亲水性有限。因此,PAM分子中它的数目的多少,即聚合度(链节数)是决定PAM性质,如溶解于水的能力,在水溶液中的状态等的关键因素,也将严重影响其絮凝能力。国内使用的PAM一般含有50 ~70万个链节(即聚合度为50 ~70万,分子量350 ~500万)。 3、部分水解聚丙烯酰胺(PHP)的结构 将PAM与碱共热,则其链节上的酰胺基将发生水解而生成羧钠基(参见图五),这种反应称为PAM的水解,生成产物叫水解聚丙烯酰胺。在水解过程中聚合度不变。 随着水解反应的条件(一般为碱量多少,水解温度,反应时间……)的不同,则PAM中发生水解的酰胺基数目(即其链节数)也不相同。一般情况下是使部分链节上的酰胺基发生水解,得到的产物称为部分

聚丙烯酰胺合成工艺

聚丙烯酰胺聚合工艺 (1)理论基础丙烯酰胺在自由基引发剂作用下经自由基聚合反应合成聚丙烯酰胺: C H O NH2 H2C 引发剂 CH2 H C C O NH2 n 丙烯酰胺在醇或吡啶溶液中,经强碱催化剂如烷氧钠的作用下,经阴离子聚合反应则生成聚β-丙酰胺。 C H O NH2 H2C 碱 阴离子聚合反应 CH2 CH2CONH n 工业生产中采用自由基聚合反应以生产聚丙烯酰胺,所用的自由基引发剂或引发剂来源种类甚多,包括过氧化物、过硫酸盐、氧化-还原体系、偶氮化合物、超声波、紫外线、离子气体、等离子体、高能辐射等。 工业生产中采用的聚合方法,主要是溶液聚合法和反相乳液聚合法,以前者应用最为广泛。此外也有采用γ-射线辐照引发固相聚合的报道。 丙烯酰胺水溶液聚合为聚丙烯酰胺水溶液时,聚合热为82.8 kJ/mol。相对来说放出的热量甚大,因此水溶液聚合法中如何及时导出聚合热成为生产中的重要技术问题之一。其次一个问题是如何降低残余单体含量。因为丙烯酰胺单体毒性甚大,为了减少其危害性,特别是用于水质处理时对残余单体的含量要求低于0.1%。第三个问题是如何将聚合反应得到的高粘度流体或凝胶转变为固体物,即干燥脱水问题。第四个问题是如何自由控制产品分子量。 丙烯酰胺于25 o C, pH=1时链增长速率常数k p与链终止速率常数k t分别为(1.72±0.3)×104和(16.3±0.7)×106Lmol-1s-1,与动力学链长成正比的k p/k t1/2=4.2±0.2,此数值甚高,所以不存在链转移时,聚丙烯酰胺可获得平均分子量超过2

×107的产品。 丙烯酰胺在水溶液中进行自由基聚合时,可能产生交联生成不溶解的聚合物,当聚合反应温度过高时,此现象更为严重。理论解释认为歧化终止生成的聚合物端基具有双键,参与聚合反应或发生向聚合物进行链转移所致。此外引发剂过硫酸盐与聚丙烯酰胺加热时也会导致生成凝胶。 有人研究了工业产品聚丙烯酰胺的含氮量,发现含氮量低于理论值,认为这是由于分子内脱NH 3生成酰亚胺基团所致。 C C 22O O C C O O H NH 3 高纯度丙烯酰胺易聚合为超高分子量的聚丙烯酰胺,为了生产要求的分子量范围,须加有链转移剂,链转移常数如表所示。

高分子量聚丙烯酰胺的合成(中英双语)讲课讲稿

高分子量聚丙烯酰胺的合成(中英双语)

高分子量高纯度阳离子聚丙烯酰胺的合成 Synthesis of a cationic polyacrylamide with high molecular weight and high purity 背景:阳离子聚丙烯酰胺絮凝剂作为有机高分子絮凝剂已被广泛应用于污泥脱水工业废水及市政污水的处理。目前,阳离子聚丙烯酰胺系列产品絮凝剂在美国日本欧洲各国的用量已占有机絮凝剂总量的75%~80%。近年来,国内对阳离子聚丙烯酰胺系列絮凝剂的市场需求在不断增加,但在应用方面,大多局限于污水及污泥处理,用于饮用水源处理的研究较少; 在使用过程中,存在价格昂贵缺乏成品的质检和有效的卫生监控等问题,使得絮凝剂的卫生安全存在较大隐患。 在一些情况下和一定范围内,阳离子聚丙烯酰胺的分子量越大,处理效果越好阳离子聚丙烯酰胺对原水处理中部分常规处理工艺难以去除的有机污染物有较好的去除效果,但由于聚丙烯酰胺产物中存在未聚合的丙烯酰胺单体,丙烯酰胺是一种水溶性具有神经毒性和遗传毒性的致癌物,极大的限制了其在原水处理中的应用目前,国内对聚丙烯酰胺的研究大多仅停留在如何提高聚合物的相对分子质量,对如何降低聚合物中残留单体含量的研究较少因此,为了满足国内市场对高纯度高分子量絮凝剂的需求研究降低阳离子聚丙烯酰胺中残留丙烯酰胺含量同时又保证合成高分子量的聚合物合成适用于饮用水源水处理的有机高分子絮凝剂具有重要的意义。1.1高分子量聚丙烯酰胺的定义 聚丙烯酰胺(Polyacrylamide ,PAM)是丙烯酰胺及其衍生的均聚物和共聚物的统称。聚丙烯酰胺的分子量有低、中、高和超高之分,一般来说,100万以下为低分子量、100 万-1000 万为中低分子量、1000 万以上高分子量。所以高分子量聚丙烯酰胺是分子量在1000万以上有机高分子聚合物。 1.2高分子量聚丙烯酰胺的分子结构 高分子量聚丙烯酰胺的分子结构为:

聚丙烯酰胺的合成与水解

大学化学原理实验报告 实验日期:成绩: 班级:学号:姓名:教师: 同组者: 一. 实验目的 1.熟悉由丙烯酰胺合成聚丙烯酰胺的加聚反应。 2.熟悉聚丙烯酰胺在碱溶液中的水解反应。 二. 实验原理 聚丙烯酰胺可在过硫酸铵的引发下由丙烯酰胺合成: 由于反应过程中无新的低分子物质产生,所以高分子的化学组成与起始单体相同,因此这一合成反应属于加聚反应。 随着加聚反应的进行,分链增长。当分子量增长到一定程度时,即可通过分子间的相互纠缠形成网络结构,使溶液的粘度明显增加。 聚丙烯酰胺可以在碱溶液中水解,生成部分水解聚丙烯酰胺: 随着水解反应的进行,有氨放出并产生带负电的链节。由于带负电的链节相互排斥,使部分水解聚丙烯酰胺有较伸直的构象,因而对水的稠化能力增加。 聚丙烯酰胺在钻井和采油中有许多用途。 三. 仪器与药品 1.仪器 恒温水浴,沸水浴,烧杯,量筒,搅拌棒,台秤。 2.药品 丙烯酰胺(化学纯)过硫酸铵(分析纯),氢氧化钠(分析纯)。

四. 实验步骤 1.丙烯酰胺的加聚反应 (1)用台秤称取烧杯和搅拌棒的质量(后面计算用到这一质量)。然后在烧杯中加入2g 丙烯酰胺和18mL 水,配成10%的丙烯酰胺溶液。 (2)在恒温水浴中,将10%丙烯酰胺加热到60℃,然后加入15 滴10%过硫酸铵溶液,引发丙烯酰胺加聚。 (3)在加聚过程中,慢慢搅拌,注意观察溶液粘度的变化。 (4)半小时后,停止加热,产物为聚丙烯酰胺。 2. 聚丙烯酰胺的的水解 (1)称量制得的聚丙烯酰胺,计算要补充加多少水,可配成5%聚丙烯酰胺的溶液。 (2)在聚丙烯酰胺中加入所需补加的水,用搅拌棒搅拌,观察高分子的溶解情况。 (3)称取20g 5%聚丙烯酰胺溶液(剩下的留作比较用)加入2mL 10%氢氧化钠,放入沸水浴中,升温至90℃以上进行水解。 (4)在水解过程中,慢慢搅拌,观擦粘度变化,并检查氨气的放出(用湿的广泛pH 试纸)。 (5)半小时后,将烧杯从沸水浴中取出,产物为部分水解聚丙烯酰胺。 (6)称取产物质量,补加蒸发损失的水量,制得5%的部分水解聚丙烯酰胺。比较水解前后5%溶液的粘度。 (7)将制得的聚丙烯酰胺倒入回收瓶中。 五. 数据处理 解释实验中观察到的各种现象。 现象解释:加热时,小分子的丙烯酰胺逐渐聚合成高分子聚丙烯酰胺,因此溶液就由低分子溶液变成高分子溶液,随着聚合物分子链的增长,高分子在溶液中相互纠缠,因此粘度增加;而加热水解时,产生的部分水解聚丙烯酰胺可以解离出带负电的链节,由于链节间的静电斥力,它们相互排斥,使部分水解聚丙烯

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