9003-05-8 / 聚丙烯酰胺產(chǎn)品的制備工藝

均相水溶液聚合法 均相水溶液聚合法是把單體丙烯酰胺和引發(fā)劑溶解在水中進(jìn)行的聚合反應(yīng)，常用的引發(fā)劑有過(guò)氧化物和偶氮化物。水溶液聚合法是聚丙烯酰胺工業(yè)生產(chǎn)最早采用的聚合方法，由于操作簡(jiǎn)單容易，聚合物產(chǎn)率高，易獲得高分子量聚合物，以及對(duì)環(huán)境污染少，一直是聚丙烯酰胺生產(chǎn)的主要方法。

①水溶液聚合膠體聚丙烯酰胺生產(chǎn)工藝 生產(chǎn)聚丙烯酰胺水溶液膠體的低濃度（8%～12%），或中濃度（20%～35%）聚合工藝過(guò)程是：離子交換精制丙烯酰胺單體水溶液，調(diào)節(jié)溶液溫度至20～50℃，吹N2氣20min以去除溶液中氧。加入過(guò)硫酸鉀-亞硫酸氫鈉引發(fā)劑溶液，引發(fā)聚合4～8h，得到聚丙烯酰胺水溶液膠體產(chǎn)品。

②水溶液聚合粉狀聚丙烯酰胺生產(chǎn)工藝 水溶液聚合粉狀聚丙烯酰胺生產(chǎn)工藝按單體濃度可分低濃度和高濃度聚合。

低濃度（約10%）水溶液聚合粉狀聚丙烯酰胺生產(chǎn)工藝是，將約10%的AM聚合得到的呈流涎到蒸汽加熱的轉(zhuǎn)鼓上形成薄片，隨著裝鼓慢慢轉(zhuǎn)動(dòng)，PAM被加熱干燥。干的PAM從滾筒上刮下后，經(jīng)粉碎得到粉狀產(chǎn)品。

中濃度（20%～30%）水溶液合粉狀聚丙烯酰胺生產(chǎn)工藝過(guò)程由中濃度（20%～30%）AM水溶液聚合、造粒、干燥三部分組成。該聚合工藝又有片狀（傳送帶）聚合和大塊（聚合釜）聚合之分。

a.片狀聚合工藝 濃度（含量）20%～30%的AM在絕熱聚合時(shí)放出的熱量可使體系溫度長(zhǎng)高60～90℃。由于PAM粘度很大，即使在聚合反應(yīng)初期也難進(jìn)行有效的機(jī)械攪拌，因此丙烯酰胺（AM）水溶液可以涂覆在凹型鋼板或傳輸鋼帶上進(jìn)行薄層聚合。帶速控制在當(dāng)聚合物達(dá)到終點(diǎn)時(shí)聚合完成。在原反應(yīng)溶液中加進(jìn)表面活性劑、異丙醇或甘油，或是在鋼帶上被覆含氟的高分子膜，就能保證聚合物不沾載體。這就使聚合反應(yīng)有可能在高單體濃度（20%～45%）和較寬的溫度范圍內(nèi)完成。丙烯酰胺聚合物從鋼帶上取下后，進(jìn)行破碎，干燥和包裝。

b.大塊聚合工藝 聚合物與環(huán)境不發(fā)生交換的聚合過(guò)程稱絕熱聚合。濃度（含量）20%～35%的AM水溶液，在存在氧化還原體系條件下于5～20℃的溫度下引發(fā)。在此聚合過(guò)程中反應(yīng)塊的聚合溫度可以達(dá)到甚至超過(guò)100℃，聚合物將保持這個(gè)溫度達(dá)20h。聚合物凝膠用螺旋擠出機(jī)破碎，然后干燥。在破碎和干過(guò)程中，向聚合物加進(jìn)防粘劑和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定劑。將高分子凝膠破碎成0.2～5mm大小的顆粒，若在顆粒表面涂覆用水稍加浸濕的物料，就可制得易于貯存不會(huì)粘黏的聚合物凝膠，而不需要干燥。

（2）分散相聚合法 AM分散相聚合工藝主要有反相乳液聚合和懸浮乳液聚合法，它瘊是在機(jī)械攪拌或劇烈震蕩下用乳化劑或懸浮劑使單體分散在介質(zhì)中進(jìn)行的聚合反應(yīng)。由于丙烯酰胺與一般乙烯基單體不同，溶于水而不溶于油相，故采用一種油包水的分散相聚合。與水溶液聚合不同之處是水溶性反應(yīng)物分散在有機(jī)載體內(nèi)。可用的有機(jī)載體有二甲苯、四氯乙烯、煤油、柴油等。該工藝的特點(diǎn)是可將單體濃度提高到30%～50%或更高，可以生產(chǎn)高分子量產(chǎn)品。

a.反相乳液聚合 將單體的水溶液借助油包水型9W/O）乳化劑分散在油的連續(xù)相介質(zhì)中的聚合反應(yīng)稱為反相乳液聚合。反相乳液聚合體系的主要組分是單體、有機(jī)相、引發(fā)劑和乳化劑。其優(yōu)點(diǎn)是在便于散熱和在低黏度介質(zhì)中聚合的條件下，可以采用濃單體溶液聚合。此外，反相乳液聚合能在高聚合速率、高轉(zhuǎn)化率下，生產(chǎn)出高分子量的水溶性產(chǎn)品。

將丙烯酰胺水溶液在攪拌下加到含乳化劑的脂烴中進(jìn)行乳化，然后加入可溶于油或水的自由基引發(fā)劑，在一定溫度下進(jìn)行聚合，聚合完畢加入添加劑以減少殘余單體含量，再經(jīng)脫水、脫油和轉(zhuǎn)相，可得固含量為30%～50%的產(chǎn)品。典型膠乳產(chǎn)品含35%聚合物，30%水和5%乳化劑及助劑。

b.反相微乳液聚合 近年來(lái)，在反相乳液聚合的基礎(chǔ)上又出現(xiàn)了反相微乳液聚合法。用表面活性劑（例如堿金屬脂肪酸鹽）穩(wěn)定微乳液而使得丙烯酰胺聚合，可以制得熱力學(xué)穩(wěn)定、光學(xué)上透明的水溶性聚合物微膠乳，其粒徑大小為0.005～0.01um，且分布均勻，分子量為106～107，具有良好的流變學(xué)性質(zhì)。

C．懸浮聚合 單體水溶液以小液珠懸浮在有機(jī)溶劑中進(jìn)行的聚合反應(yīng)叫做懸浮聚合，也叫珠狀聚合。懸浮聚合主要由單體、引發(fā)劑、有機(jī)溶劑和懸浮劑四部分組成。

在懸浮聚合液中，AM水溶液在Span60、無(wú)機(jī)氨化物、C12～C18脂肪酸鈉或乙酸丁纖維等懸浮劑（分散穩(wěn)定劑）存在下，在汽油、二甲苯、四氯乙烯中形成穩(wěn)定的懸浮液，引發(fā)聚合。懸浮聚合結(jié)束后，經(jīng)共沸脫水、分離、干燥，得到珠狀或粉狀產(chǎn)品。懸浮聚合得到的產(chǎn)品呈顆粒狀，使用方便。