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兰州阳离子聚丙烯酰胺的使用受影响主要因素分析

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详细介绍

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　　影响阳离子聚丙烯酰胺聚合的主要因素有起始反应温度、聚合单体的质量分数、引发剂的用量和阳离子单体的含量以及pH值等。由于分子量分布宽的产品具有更好的絮凝效果，而非恒温反应易导致产品分子量分布不均匀，故本聚合反应在常温下进行，因而不考虑温度的影响。下面分别就其它因素对特性枯数的影响进行讨论。
一、聚合单体浓度对特性粘数的影响
　　固定其它反应条件，单体的浓度对聚合物特性粘数的影响结果。实验结果表明，单体浓度对聚合物的特性粘数有很大的影响。聚合物的特性粘数随着单体浓度的增加先增加后减少，当单体浓度为30％左右时，聚合物的特性粘数出现*值。这是因为单体浓度过低，减少了单体之间碰撞的机率，从而不利于分子链的增长，且反应速率慢，反应时间长，聚合不*。单体浓度过高，*的增加了单体之间碰撞的机率，加快了聚合速度，而聚合反应放出的热来不及散发，促使反应速度进一步加快，类似暴聚，使反应不易控制，容易发生交联，使聚合物的溶解性能下降，从而导致聚合物的特性粘数降低。因而合适的聚合单体浓度为30％左右。
二、引发剂用量对聚丙烯酰胺特性粘数的影响
　　引发剂采用K2S20s-NanS03组成的氧化还原引发体系，其用量对聚合物特性粘数的影响。随着引发剂浓度的增加，聚合物特性粘数先增加后减少，当引发剂用量为整个体系的O．01％左右时，聚合物特性粘数出现zui大值。这是因为引发剂用量少，有利于聚合物的特性粘数的增加，但引发剂的用量也不能太少。当引发剂用量太少时，产生的自由基太少，用来引发单体聚合的活性点就少，从而使单体不能充分引发聚合，同时聚合物中有的分子链会过分地增长，增加了分子链间相互反应和缠绕的几率，使聚合物不易溶解，降低了聚合物的特性粘数。当引发剂用量太多时，聚合物的特性粘数又逐渐下降。这是由于引发剂浓度的增加，导致自由基量的增加，使引发速度加快，而聚合反应放出的热，使反应温度迅速升高，进一步加快了聚合速度，从而使聚合物无法生成大分子链，同时由于反应活性中心的增加，也加快了副反应的速度，使聚合物的性能下降。因此，只要合理的控制引发剂量，就可以获得不同特性粘数的聚合物。本实验*引发剂用量为整个体系的0．01％左右。
三、阳离子单体对特性粘数的影响
　　固定单体百分比和引发剂量，改变DMC和AM的质量比，其对聚合物的特性粘数的影响。随着DMC含量的增加，聚合物的特性粘数逐渐降低，即聚合物的分子质量逐渐降低。而当DMC逐渐减少时，产物的特性粘数逐渐增大，即相对分子质量增大。当聚合物的相对分子质量大时，对废水的吸附架桥作用增加，增强了絮凝作用，但阳离子化程度相对较小，其对废水的电中和作用降低。而相对分子质量小时，其阳离子度和电中和作用虽提高了，但是降低了吸附架桥作用，且DMC含量的增加，使成本增加。综合考虑上述因素，可以控制质量比m（DMC）：re（AM）=1：1。
四、pH值对聚丙烯酰胺特性粘数的影响．
　　在共聚合反应过程中，体系的pH值不仅影响反应的动力学，还影响高分子的结构和性质。固定单体浓度和引发剂量，pH值对聚合物的特性粘数的影响。pH值对聚合物的特性粘数的影响很大。随着pH值的增加，聚合物的特性粘数逐渐增加，当pH值达到5．5～6．5之间时，聚合物的特性粘数达到zui大。随着pH值的继续增加，聚合物的特性粘数逐渐下降，且聚合反应不*，聚合反应时间长。
五、反应时间对聚丙烯酰胺特性粘数的影响
　　在其它因素不变的情况下，反应时问对聚合物的特性粘数的影响。随着反应时间的增加，聚合物的特性粘数逐渐增加，但反应时间增加到4h后，聚合物的特性粘数不再增加。由此可知，反应4h之后，聚合反应基本结束，因而只需将反应时间控制在4-5h即可。
六、产物的红外光谱分析
　　聚合物的红外光谱。在3300--3500cm。处出现了仲酰胺的—NH2基团的伸缩性振动特征吸收峰；在1666 OTI。处为—CONH2的特征吸收峰；1477 cm。处为—CH3的变形振动吸收峰，在954 CIn"1处是季胺盐的特征吸收峰。由以上实验可得以下结论：
（1）引发剂量对聚丙烯酰胺聚合物的特性粘数影响很大，引发剂量一般存在一个*值，此时聚合物的特性粘数zui大，溶解性也比较好。在一定的范围内，引发剂用量越少，聚合产物的特性粘数就越大，因此我们可以通过控制引发剂量来制备不同相对分子质量的聚合物。
（2）用氧化还原引发体系，通过水溶液共聚法合成阳离子高分子P（DMC-AM）的*反应条件为：单体*浓度为30％，引发剂用量为整个体系的0．01％，m（DMC）：m（AM）_l：l，*pH值为5.5,-6.5，反应时间为4--5h。
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