超高分子量聚丙烯酰胺-647题库.docx

超高分子量聚丙烯酰胺班级：高材1522姓名：左凡凡学号：1513250232二零一六年五月十七日前言聚丙烯酰胺 ( 简称 PAM) 是一类重要的水溶性高分子聚合物 , 具有优良的物化性能 , 如增稠、絮凝沉降、过滤、降阻、稳定、增黏和净化等。由于它无毒、吸水性强、反应活性高 , 能生产许多有用的后续加工产品 , 因而广泛应用于采油、选矿、造纸、生活用水净化、工业废水处理、洗煤、涂料和土壤保水等行业[1 ] 。尤其在油田和水处理领域中,它的应用更为广泛。而作为驱油剂和絮凝剂来说 , 聚合物的分子量越高 , 其使用效果越好。因此近年来研究的重点大多集中在如何获得超高分子量的聚合物产品上。采用传统氧化还原体系较难获得分子量较高的 PAM 产品 , 本研究采用氧化还原及自制引发剂A 复配体系 , 通过水溶液聚合方法合成了分子量超过2000× 10^4的超高分子量 PAM, 并考察了影响 PAM 分子量的因素。2 　实验部分2 1 1 　试剂和仪器试剂 : 丙烯酰胺 (AM) , 化学纯 , 淄博明新化工有限公司 ; 碳酸钠、冰醋酸、过硫酸铵、亚硫酸氢钠、链转移剂皆为分析纯 , 天津博迪化工有限公司 ; 引发剂 A, 自制。仪器 : 恒温水浴 , 淄博金星仪器厂 ; ZB101 -Ⅱ电热鼓风烘箱 , 淄博仪表厂 ; 乌氏粘度计 ( 温度30 ℃ ± 0 1 1 ℃) ,上海玻璃仪器厂 ; 粉碎机 , 天津泰斯特仪器有限公司。2 1 2 　聚合物合成将定量的单体、水解剂、链转移剂加入聚合器 , 加水调节单体的浓度 , 并用酸碱调 pH 值 , 通氮气 15 min 后 , 将聚合器放入恒温水浴中加热到指定温度 , 加入引发剂引发聚合。反应结束后 , 将所得胶体造粒、烘干、粉碎、筛分 , 得到 PAM 干粉。2 1 3 　聚合物分子量的测定按 GB12005 1 1 — 89 测定聚合物溶液的特性粘数η , 并按下式计算聚合物的分子量M[4 ]:[ η ] =3 1 73 × 10^- 4 mol 663 　结果与讨论3 1 1 　聚合体系 pH 值对分子量的影响聚合体系的 pH 值对 PAM 分子量的影响见图 1 。从图 1 可以看出 , pH 值对聚合物的分子量影响较大。随着 pH 值的增大 , PAM 的分子量先增大再减小。这是因为 pH 值较低时 , 聚合易伴生分子内和分子间的亚酰胺化反应 , 形成支链或交联型产物 , 不溶物增多 , 从而损失了分子量[2 ]; 另一方面 , pH 值较高时 , AM 单体易水解产生 NH 3 ,NH 3 与 AM 反应生成氮川丙酰胺 (NTP) , 而 NTP的生成速率随碱性增强而加快 , 在氧化还原体系中 ,NTP 是一种链转移剂 , 直接导致了 PAM 分子量的降低。 pH 值为 10 1 5 ～ 11 1 5 时可以获得分子量超过 2 000 × 10^4的 PAM 。3 1 2 　起始聚合温度对分子量的影响AM 水溶液聚合符合自由基聚合的一般规律 , 随着起始聚合温度的升高 , 聚合物的分子量呈下降趋势。图 2 为起始聚合温度对 PAM 分子量的影响。在考察范围内 , 随着起始聚合温度的升高 ,PAM 分子量逐渐下降。低温时自由基的产生和增长都很缓慢 , 自由基相互间碰撞终止反应概率度升高时 , 链转移速率常数和链增长速率常数都随着温度的升高而增加 , 但一般链转移速率常数较小 , 活化能较大 , 受温度的影响较大 , 导致体系的链转移速率增加远大于链增长的速率而使产品的分子量降低。因此 , 要得到高分子量的产品 , 必须选择尽可能低的聚合起始温度 , 但受到引发剂活化能的限制 , 温度过低 , 聚合反应不易进行 , 且聚合时间较长。当聚合起始温度降低到一定程度时 , 反应的诱导期明显增长 , 转化率大大降低 , 有时甚至不能引发聚合反应。因此考虑到控制的可操作性 , 选择初始聚合温度20 ～ 25 ℃。3 1 3 　单体含量对分子量的影响下表单体含量对分子量的影响单体 ( w),%15 20 25 30分子量 ,×10^4 2245 2221 2140 交联不溶由表 1 可看出 , 单体质量含量较低时 PAM 的分子量较高 , 因为较低的单体含量有助于分散聚合产生的热量 , 从而降低聚合后期的反应温度 , 有效地减少了由于后期高温所导致的分子量降低和不物的产生。但是单体含量太低 , 会相应增加后处理的难度 , 干燥过程需要较长的时间 , 在增加了能耗的同时 , 还会引起分子量下降。随着单体含量升高 , 反应放出的聚合热不能及时消除 , 会引起聚合体系温度升高 , 聚合加速 , 链转移反应速率迅速增加 , 从而导致分子量降低 , 产物支链结构增多 , 水溶性变差。综合考虑能耗和