阳离子型聚丙烯酰胺胶乳的合成及应用研究

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1、摘要作为水溶性高分子的重要品种之一，阳离子型聚丙烯酰胺胶乳因其溶解速度快、应用方便等优点，己被广泛应用于水处理、采油、造纸、纺织等工业领域，引起了科学界和工业界的极大的关注。然而对于反相乳液聚合理论的研究以及高分子量产品的设计一直是困扰学术界和工业界一个难题。本研究工作以新型引发体系的选择为起点，采用反相乳液聚合方法，制备了高分子量的阳离子聚丙烯酰胺胶乳产品。论文工作首先进行了反相乳液聚合体系乳化剂的遴选、最佳油水比以及最佳引发体系的筛选。采用反相乳液聚合方法合成了聚(丙烯酰胺一甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵)胶乳，对其结构作了红外光谱和核磁共振氢谱分析。并通过核磁氢谱分析技术我

2、们发现共聚物中存在少量的阳离子齐聚物。本研究重点考察了反应条件对聚合反应速率的影响，得到了该体系的聚合动力学方程和反应活化能，进一步对聚合理论进行了探讨。该新型氧化还原体系引发平和，聚合反应平缓，有利于得到高转化率、高分子量的胶乳。研究工作还对影响聚(丙烯酰胺一甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵)特性粘数的情况作了讨论，发现引发剂种类及用量、乳化剂用量、单体浓度、温度、油水比对产物的特性粘数有较大的影响，最终优化了反应条件。本工作还对反相胶乳的形态进行了分析，发现随着乳化剂用量的增加，乳胶粒的粒径随之减小：引发剂的用量对乳胶粒形态也有影响，用量增大，胶粒尺寸变小；放置时间的不同也有影

3、响，存放两年的样品粘连抱团严重，而存放一年的样品粘连情况不明显；搅拌对乳胶粒尺寸分布有影响；胶粒的分布情况符合分散．聚并理论。基于反应动力学研究结果、产物分子量的影响因素以及胶乳的形态研究，本论文提出了相关反应机理，认为聚合反应在单体液滴中进行，均相成核占主导地位。本丁作同时对阳离子型聚丙烯酰胺胶乳的絮凝性能进行了研究。考察了阳离子聚丙烯酰胺的分子量、体系pH值对其絮凝性能的影响情况，并对高岭土悬浮液中的絮凝机理作了初步探讨。还研究了胶乳对腐殖酸悬浮液和高岭土腐殖lII酸混合液的絮凝效果，与商品样品作了对比；最后对不同形态的样品絮凝效果作了对比研究。关键词：阳离子聚丙烯酰胺胶乳

4、，复合氧化还原引发体系，聚合动力学，结构表征，分子量。胶乳形态，絮凝性能AbstractCatioIlicpolyacrylamide，oneofthemostimponanttypesofwate卜s01ublepolymers，hasattractedintefestsinbothsdenti矗candinmlstrial丘eldsinwastewatertreatment，oilrecoveⅨpaperindust彤weaVeindustryandothers．Asadistingllishingtypeoffloo卸lants，cationicpolyacrylamid

5、eemulsionismarkedbyitsfastrateofsolVinginwaterandbenernocclllationability’leadingittobethehi曲lightresearchfieldinwastewatcrtreatment．Ontheotherhand．mechanismsofinverseemulsionp01ymerizationalsoattractmoreanentionsduetoitsVarietyonmanyfactors．Undertllisback伊ound，weselectanoVelcomplexredox1Ili

6、tiatorfirStly，thenuseit“ainVerseemulsionpolymerizationandstIldythekineticsofthereadion．1nVerseemulsionp0IymerizationisadistingIlisllingmethodtoPreParewate卜sohlblepolyme船．111etype柚dconcen打ation，ofsulfactantsandoil-to-watefratioarekeyfado强dete曲iningstabilityofinvefseemulsion．F0110wingthe0ptima

7、lizationofin萨dientsofinverscemulsionbasedonitsstability，wesynthcsizedacryl锄idecopolylllersP(AM—DMC)ViainVerscemulsionpolymerization，whichDMcis(methacryloxyethyl)Irimethylammoniumchloride．Polymerizationl【ineticshasbeeninvestigatedindetailsdilato】∞e仃