阳离子型聚丙烯酰胺水溶液的流变特性实验-论文
三元共聚阳离子型聚丙烯酰胺乳液合成及性能研究
三元共聚阳离子型聚丙烯酰胺乳液合成及性能研究徐景峰【摘要】以丙烯酰胺(AM)、自制的阳离子单体(E-AM)及二甲基二烯丙基氯化铵(DMDAAC)为原料,以聚乙二醇(PEG)水溶液为分散剂,氧化还原剂为引发剂,采用双水相聚合法合成了三元共聚阳离子型聚丙烯酰胺乳液P(AM/E-AM/DMDAAC).用FT-IR对其结构进行表征,并对聚合物稳定性、残留单体及絮凝效果进行评价.实验结果表明,AM为20 g,E-AM为4 g,DMDAAC为1.8 g,w(单体)=17％,获得的乳液产品溶解速度快,黏度低、稳定性好,使用方便,单体残留量小于0.9％.对模拟污水,聚合物添加量为4 mg·L-1时表现出很好的絮凝效果.【期刊名称】《浙江化工》【年(卷),期】2019(050)008【总页数】3页(P11-13)【关键词】三元共聚物;双水相聚合;稳定性;絮凝【作者】徐景峰【作者单位】常州工程职业技术学院制药与环境工程学院, 江苏常州 213164【正文语种】中文目前大量的阳离子聚丙烯酰胺（CPAM）仍是固体产品[1]，然而双水相分散聚合法制备阳离子聚丙烯酰胺乳液产品的优越性开始得到商家的重视，陆续出现用该方法合成的絮凝剂[2-3]。
相对于固体产品，乳液产品在造纸、水处理等领域中使用更加便捷，不需要专用的溶解装置，经过一定的稀释后可直接使用，应用前景广泛。
常用的阳离子聚丙烯酰胺乳液一般由丙烯酰胺（AM）和阳离子单体甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵（DMC）或丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵（DAC）合成。
DMC和DAC价格比较高，多依赖进口，存在成本问题。
本文采用自制的阳离子单体，以聚乙二醇（PEG）为分散剂[4]，以氧化还原剂为引发剂，通过双水相分散聚合，提供了一种三元阳离子聚丙烯酰胺乳液产品，该产品生产成本降低、乳液稳定、絮凝效果好。
1 实验部分1.1 试剂与仪器阳离子单体w（E-AM）=50%，实验室自制；二甲基二烯丙基氯化铵w （DMDAAC）=60%，工业品，宜兴凯米拉化学品有限公司；丙烯酰胺（AM），上海麦克林生物有限公司；聚乙二醇（PEG），分子量20000，江苏永华精细化学品有限公司；β-二甲氨基丙腈、过硫酸铵、甲醛次亚硫酸钠，江苏强盛功能化学股份有限公司，均为分析纯。
几种离子型聚丙烯酰胺的制备及其性能研究
几种离子型聚丙烯酰胺的制备及其性能研究摘要聚丙烯酰胺（PAM）是指由丙烯酰胺均聚或丙烯酰胺和其他单体共聚生成的线性高分子化学品的总称，是一种重要的水溶性絮凝剂，在污水处理、油田驱油、造纸行业等领域发挥着重要的作用。
本论文采用水溶液聚合法并使用了实验室自制光引发剂合成了阴离子聚丙烯酰胺、阳离子聚丙烯酰胺及两性聚丙烯酰胺。
研究了反应体系的单体配比、质量分数、引发剂的用量、光照时间、反应温度、pH等因素对产物的固含量、特性粘数的影响。
通过 FT-IR 技术对所得产物的结构进行了表征，并采用煤泥絮凝脱水程度对其絮凝性能进行了评价。
两性聚丙烯酰胺：最优反应条件n(AM):n(AANa):n(DMDAAC)=1:0.70:0.20，单体质量分数30%，光照时间为2.5h，引发温度为30℃，溶液p H为7，引发剂用量为40ul，尿素添加量为5%，所得产品特性粘数为989.7mL/g，对其进行性能表征与絮凝效果的研究，结果显示其效果良好，能使40g/L的煤泥浓度的上清液的透光率达到75%左右，效果良好。
阴离子聚丙烯酰胺：最优反应条件n(AM):n(AANa) =1:0.35，光照时间为2.0h，单体质量分数30%，引发温度为25℃，溶液p H为6.5，引发剂用量为20ul，尿素添加量为4％，所得产品特性粘数为1094.37mL/g，对其絮凝效果的研究，结果显示其效果一般，能使40g/L的煤泥浓度的上清液的透光率达到65%左右。
阳离子聚丙烯酰胺：最优反应条件为n(AM): n(DMDAAC)=1: 0.18，单体质量分数25%，光照时间为3h，引发温度为35℃，溶液p H为6，引发剂用量为10ul，尿素添加量为4％，所得产品特性粘数为934.5mL/g，对其进行性能表征与絮凝效果的研究，结果显示其效果良好，能使40g/L的煤泥浓度的上清液的透光率达到85%以上。
关键词：离子型聚丙烯酰胺，光引发，聚合，絮凝剂PREPARATION AND PROPERTIES OF SEVERAL IONICPOLYACRYLAMIDEABSTRACTPolyacrylamide (PAM) is a general term by acrylamide homopolymerization or acrylamide and other single copolymer generated linear polymer chemicals, is a kind of important water soluble flocculant, which plays an important role in sewage treatment, enhanced oil recovery, paper industry, and other fields.In this paper, the use of aqueous solution polymerization method and the use of the laboratory made light initiator synthesis of anionic polyacrylamide, cationic polyacrylamide and polyacrylamide. The effects of monomer ratio, mass fraction, initiator dosage, light time, reaction temperature, PH and other factors on the solid content and intrinsic viscosity of the product were studied. By FT-IR technique on the structure of the products obtained were characterized and the coal slime flocculation degree of dehydration on the flocculation properties were evaluated.Amphoteric polyacrylamide: optimum reaction conditions of n (AM): n (AANA): n (DMDAAC) =1:0.70:0.20, single body mass fraction 30%, light irradiation time is 2.5h, causing the temperature of 30 DEG C, solution pH was 7, causing agent 40ul, urea addition amount is 5%, intrinsic viscosity of income products for 989.7mL/g. The for characterization and flocculation effect research. The results show that the effect is good, can make 40g / L of the slime of the supernatant of the euphotic ratio can reach about 75%, the effect is good.Anionic polyacrylamide: the optimum reaction conditions of n (AM): n (AANA) =1:0.35, light irradiation time for 2h, the monomer mass fraction 30%, causing the temperature of 25 DEG C, pH 6.5, causing agent 20ul, urea content is 4%, the intrinsic viscosity of income products for 1094.37mL/g and Study on its flocculation effect, the results show the effect of general, the slurry concentration of 40g / L of supernatant oflight transmittance of up to 65%.Cationic polyacrylamide (CPAM): the optimum reaction conditions for n (AM): n (DMDAAC) = 0.18, monomer mass fraction of 25%, light irradiation time for 3h, initiating temperature is 35 DEG C, the pH of the solution for 6, triggering agent for 10ul, urea content is 4%, intrinsic viscosity of income products for 934.5mL/g. The for characterization and flocculation effect research. The results show that the effect is good, the slime concentration 40g / L of supernatant of transmittance can reach more than 85%.KEYWORDS: Ionic polyacrylamide, photo initiation, polymerization, flocculant目录中文摘要 (Ⅰ)英文摘要 (Ⅱ)1文献综述 (1)1.1聚丙烯酰胺的概述 (1)1.2聚丙烯酰胺的性质 (1)1.3聚丙烯酰胺的分类 (2)1.4聚丙烯酰胺的合成方法及聚合机理 (3)1.5聚丙烯酰胺的应用综述 (5)1.6研究的意义及内容 (6)2.1实验试剂与仪器 (8)2.1.1实验试剂 (8)2.1.2 实验仪器 (8)2.2实验原理及方法 (9)2.2.1两性聚丙烯酰胺 (9)2.2.2阴离子型聚丙烯酰胺 (9)2.2.3阳离子型聚丙烯酰胺 (9)2.3聚丙烯酰胺的性能检测 (9)2.3.1 固含量的测定 (9)2.3.2 特性粘数的测定 (10)2.3.3 阳离子度的测定 (11)2.3.4 阴离子度的测定 (11)2.3.5 AM残留量的测定 (12)2.3.6 产品红外光谱分析 (12)3聚丙烯酰胺的性能研究 (13)3.1两性聚丙烯酰胺合成影响因素的研究 (13)3.1.1 阴离子单体用量对聚合物的影响 (13)3.1.2 阳离子单体用量对聚合物的影响 (13)3.1.3 单体质量分数对聚合物的影响 (14)3.1.4 引发剂用量对聚合物的影响 (15)3.1.5 光照时间对聚合物的影响 (16)3.1.6 引发温度对聚合物的影响 (16)3.1.7 溶液PH对聚合物的影响 (17)3.1.8 尿素添加量对聚合物的影响 (18)。
聚丙烯酰胺阳离子溶解
聚丙烯酰胺阳离子溶解聚丙烯酰胺是一种常见的阳离子溶解剂，具有广泛的应用领域。
它是由丙烯酰胺单体经过聚合反应得到的高分子化合物。
聚丙烯酰胺阳离子溶解剂具有许多优良的特性。
首先，它具有很高的溶解性能，能够在水中形成稳定的溶液。
这使得它在很多领域中作为溶剂得到广泛应用。
其次，聚丙烯酰胺阳离子溶解剂具有良好的稳定性和耐热性，能够在高温环境下保持溶解状态，不易分解或失效。
这使得它在高温条件下的工业生产中得到了广泛的应用。
聚丙烯酰胺阳离子溶解剂还具有优异的吸附性能。
它能够与许多有机和无机物质发生吸附反应，形成稳定的络合物。
这使得它在环境领域中的应用十分广泛。
例如，在废水处理过程中，聚丙烯酰胺阳离子溶解剂可以吸附水中的重金属离子，从而起到净化水质的作用。
此外，聚丙烯酰胺阳离子溶解剂还可以用作油田开发中的驱油剂，通过与油水混合物中的油相互作用，实现油水分离。
除了以上应用外，聚丙烯酰胺阳离子溶解剂还被广泛应用于纺织、造纸、石油、冶金等行业。
在纺织工业中，它可以作为浆料的稳定剂，提高纤维的附着性和耐久性。
在造纸工业中，它可以作为纸浆的固化剂，提高纸张的强度和光泽度。
在石油和冶金行业中，它可以作为分散剂和增稠剂，改善生产过程中的流动性和粘度。
聚丙烯酰胺阳离子溶解剂是一种性能优良的化学品，具有广泛的应用领域。
它的溶解性能和吸附性能使其在环境保护、油田开发、纺织、造纸、石油、冶金等行业中发挥着重要的作用。
随着科学技术的不断进步和应用需求的增加，聚丙烯酰胺阳离子溶解剂的应用前景将更加广阔。
相信通过不断的研究和创新，聚丙烯酰胺阳离子溶解剂的性能和应用将会得到进一步的提升。
聚丙烯酰胺(阴阳离子)洗煤废水处理实验分析和废钢废水处理方法介绍
聚丙烯酰胺（阴阳离子）洗煤废水处理实验分析和废钢废水处理方法介绍对于洗煤废水的处理一直是煤矿厂的重要问题，如果没有对大量的洗煤废水进行有效的合理的处理，给附近的环境很大的压力。
一般洗煤废水厂都会用到聚丙烯酰胺种类中的阳离子聚丙烯酰胺，对于阳离子聚丙烯酰胺在洗煤废水中的使用效果是通过实验得出的验证。
在聚丙烯酰胺阳离子絮凝要通过实验检测受到那些因素影响等分析。
聚丙烯酰胺类型简介聚丙烯酰胺按其侧链所带的官能团的不同可分为非离子(PAM)、阴离子(PHP)和阳离子(CPAM)等类型。
聚丙烯酰胺的酰胺基(-C0NH )可与许多物质亲和、吸附形成氢键。
高分子量的聚丙烯酰胺在被吸附的粒子间形成桥联，使数个甚至数十个粒子连在一起，生成絮团，加速粒子下沉，这使它成为最理想的絮凝剂。
阴离子型(PHP)和阳离子型(CPAM)除了有以上作用外，还能同水中的胶体粒子或离子发生吸附、架桥及电性中和作用，形成较大的絮凝物，使悬浮物沉降或浮上，从而达到净化水的目的。
聚丙烯酰胺的类型不同，其作用机理、絮凝效果及适宜的絮凝对象也不同。
实验分析阳离子聚丙烯酰胺对煤泥水的絮凝效果实验仪器与试样采用581一G型光电比色计、电热恒温真空干燥箱、加热磁力搅拌器、恒温水浴装置等。
试验用煤泥水样分别采自望峰岗选煤厂原生煤泥和浮选尾煤，其粒度组成和灰分见表1。
该煤样的特点是原生煤泥粒度大，灰分低，而浮选尾煤则粒度细，灰分高。
絮凝剂采用光引发聚合技术合成不同分子量、不同水解度和不同阳离子度的聚丙烯酰胺。
对合成的3种性质的聚丙烯酰胺，通过测定其特性粘数来表征其分子量，以水解度代表PHP的阴离子特性，用阳离子度CD表征CPAM 的阳离子性质。
特性粘数及水解度分别按GB12005．1—89和GB12005．6—89方法测定；CPAM的阳离子度用采用提纯-AgNO3滴定法测定。
絮凝性能检测加入一定量的聚丙烯酰胺絮凝剂后，测定煤泥水上层清液清晰界面沉降200 mm时所需时间和絮凝澄清后上层清液的透光率，来比较絮凝剂的作用效果，沉降时间越短，透光率越大，澄清沉降效果越好。
丙烯酰胺和阳离子型单体反相乳液共聚法的研究
31998203229收稿,1998210218修稿丙烯酰胺和阳离子型单体反相乳液共聚合的研究3易昌凤 徐祖顺 程时远 陈正国(湖北大学化学与材料科学学院 武汉 430062)摘 要 以油酸失水山梨醇酯(SPAN 80)作为乳化剂,偶氮二异丁基脒盐酸盐(AIBA )作为引发剂,进行丙烯酰胺———N ,N 2二甲基,N 2丁基,N 2(32甲基丙烯酰胺基)丙基溴化铵(DBMPA )反相乳液共聚合反应,研究了单体配比、乳化剂用量、引发剂用量及反应条件等对聚合反应动力学的影响,考察了该共聚物乳液的流变性能.关键词 丙烯酰胺,反相乳液,动力学,反相乳液聚合,功能性单体丙烯酰胺(AM )及其衍生物的均聚物和共聚物是一类用途非常广泛的高分子化合物[1],而阳离子型聚电解质由于结构的特点使其性能具有许多独特之处.近年来,丙烯酰胺与功能性单体共聚合的研究越来越受到人们的重视[2,3],但对于与阳离子型单体的共聚合研究甚少[4,5];另外,用于反相乳液聚合的引发剂,一般为阴离子型自由基引发剂和非离子型自由基引发剂,而对于阳离子型自由基引发剂的影响的研究报道较少.考虑到阳离子型自由基引发剂有利于丙烯酰胺与阳离子型单体共聚和反相聚合物乳液的稳定,我们以丙烯酰胺和功能性阳离子型共聚单体N ,N 2二甲基,N 2丁基,N 2(32甲基丙烯酰胺基)丙基溴化铵(DBMPA )为研究体系,采用阳离子型自由基引发剂偶氮二异丁基脒盐酸盐(A IBA )引发,合成了稳定的阳离子型反相乳液,在稳定的聚合条件下研究了丙烯酰胺———DBMPA 反相乳液聚合动力学,考察了该乳液体系的流变性能.1 实验部分111 原料丙烯酰胺(进口产品)重结晶两次后,将其水溶液用阴阳离子交换树脂(2∶1)处理,再用丙酮重结晶除去杂质;白油经过滤备用;偶氮二异丁基脒盐酸盐(A IBA )为试剂级,其结构式为I ;二甲胺基丙基甲基丙烯酰胺为进口试剂;溴丁烷为分析纯;引发剂和阳离子型单体均低温储存备用;乳化剂为SPAN 80,调节剂为乙二胺四乙酸二钠(ED TA ).Cl -C NH 2NH 2C C H 3C H 3N =NC C H 3C H 3C N H 2 N H 2Cl -(I )112 阳离子型单体DBMPA 的合成在装有搅拌器、回流冷凝管、温度计的三口烧瓶中,依次加入二甲胺基丙基甲基丙烯第3期1999年6月高 分 子 学 报ACTA POL YM ERICA SIN ICANo.3J une ,1999291酰胺、溴丁烷,以丙酮为溶剂,搅拌,水浴加热到35℃左右,反应10h 以后,冷却结晶,再多次重结晶纯化,经IR 、NMR 等证明所合成物质具有预期结构.113 反相阳离子共聚物乳液的合成在装有搅拌器、温度计、回流冷凝管的四口反应烧瓶中,加入一定量的白油、蒸馏水、乳化剂、丙烯酰胺、DBMPA 、调节剂等,通入N 2保护,匀速搅拌一定时间之后,待乳液稳定,缓慢地升温到一定温度,加入阳离子型自由基引发剂水溶液,并开始计时,反应一定时间后,冷却出料,即得反相共聚物乳液.聚合配方为丙烯酰胺,1147mol/L ;DBMPA ,2184×10-2mol/L ～11137×10-2mol/L ;乳化剂,7147×10-2mol/L ～14103×10-2mol/L ;A IBA ,6114×10-3mol/L ～1156×10-3mol/L ;油水比为40/70.114 聚合动力学11411 转化率的测定 随着反应的进行,一定时间后,用吸管吸取少许乳液放入已称重的碘量瓶中称重,然后用皂化一溴化法测定游离单体的含量,进一步求得转化率,游离单体含量按下式计算:X %=2M (V 0-V )×010799M×100式中M为0105mol/L Na 2S 2O 3标液溶液摩尔浓度,V 0为空白试验耗0105mol/LNa 2S 2O 3标液体积,V 为样品试验耗0105mol/L Na 2S 2O 3标液体积,m 为样品质量(g ).11412 聚合速率 用线性回归法分别求出本研究中各时间(t )、转化率(c %)曲线的斜率(d c/d t )及相关系数R ,然后通过下式[6]求出聚合反应速率R p (mol ・1-1・s -1):R p =d cd t×[M 0]115 乳液流变性能的测定室温下用NDJ 21型旋转式粘度计测定反相聚合物乳液的流变性能.Fig.1 Conversion versus time at various DBMPA concentrations [M ]×10-2mol/L1)2.84;2)5.69;3)8.53;4)11.372 结果与讨论211 聚合动力学21111 阳离子单体DBMPA 用量的影响图1为阳离子单体用量的影响,对图1的恒速阶段Ⅱ(相对应的转化率20～70%)进行线性回归,所得结果如表1所示,以ln R p 对ln [DBMPA ]作图,求得直线斜率为1118,由此可得R p α[DBMPA ]1118.从图中同时可以看出,反应速度很快,能在较短的时间内达到较高的转化率,且在本实验的浓度范围内,聚合速率和阳离子单体的浓度成正比,其原因是因为A IBA 为水溶性引发剂,在引发丙烯酰胺2DBMPA 反相乳液聚合时,初始自由基主要在水相生成,自由基被单体捕获而均相成核,液滴中单体浓度大,局部呈溶液聚合状态[3],导致聚合速率很大,且292高 分 子 学 报1999年DBMPA 水溶性优良,液滴中的DBMPA 浓度与DBMPA 的用量成正比,导致了K p 的增大[7].T able 1 The effect of DBMPA concentration on R p[DBMPA]×102(mol ・L -1)d c /d t (s -1)rR p ×104(mol ・L -1・s -1)lg R p lg[M ]2.840.05090.992014.454-2.84-1.5475.690.05810.994833.067-2.48-1.2458.530.06250.983253.313-2.27-1.06911.370.06580.993974.851-2.13-0.94421112 引发剂用量的影响 固定乳化剂浓度[E]、单体浓度[M ],改变引发剂A IBA 的浓度,测定共聚反应时单体的转化率随引发剂浓度[I]的变化,结果如图2,对恒速阶段进行线性回归,所得结果列在表2中,以ln R p 对ln [I ]作图,求得直线斜率为0175,由此可得R p ∝[I]0175,从图2可见,这主要是因为引发剂浓度增加,受热分解产生的自由基的数量也增大,被单体液滴捕获的机会就增多,引发单体速度加快,故而反应速度也加快了.T able 2 The effect of AIBA concentration on R p[AIBA]×103(mol ・L -1)d c /d t (s -1)rR p ×104(mol ・L -1・s -1)lg R p lg[I]6.140.8290.998670.714-2.15-2.2124.300.06250.983253.313-2.27-2.3673.070.04890.990441.712-2.38-2.5131.560.02950.992725.164-2.60-2.807Fig.2 Conversion versus time at various AIBA concentrations [AIBA]×103mol/L1)6.14;2)4.30;3)3.07;4)1.56Fig.3 Conversion versus time at various emulsifier concentrations [E]×102mol/L1)7.47;2)9.34;3)11.21;4)14.033923期易昌凤等:丙烯酰胺和阳离子型单体反相乳液共聚合的研究21113 乳化剂用量的影响 与上述方法类似,固定单体浓度[M ]、引发剂浓度[I ],改变乳化剂浓度[E],测定共聚合时单体的转化率随乳化剂浓度的变化,结果如图3,对恒速阶段进行线性回归,结果如表3.以ln R p 对ln [E ]作图,求得直线斜率为-0122,由此得出R p ∝[E]-0122;从图中还可以看出,在本实验的浓度范围内,随着乳化剂浓度的增加,反应速度反而下降,这主要是因为乳化剂用量减少时,单体液滴的数目增多,液滴增大,液滴中单体的量也增多,从而使聚合易于进行,导致了聚合反应速率随乳化剂用量的减少而加快的结果.T able 3 The effect of emulsifier concentration on R p[E]×102(mol ・L -1)d c /d t (s -1)rR p ×104(mol ・L -1・s -1)lg R p lg[E]7.470.06610.996856.382-2.25-1.1279.340.06250.983253.313-2.27-1.03011.210.06050.994551.607-2.29-0.95014.030.05760.997059.058-2.31-0.85321114 p H 值的影响 图4为p H 值的影响情况,从图中可以看出,p H 值对聚合反应的影响较大,当p H 值为6时,反应速度较快,当p H 值为4时,反应很快,当反应在强碱的条件下进行时,反应产物不稳定,易出现絮凝,原因之一是因为在碱性条件下,使得粒子之间的静电斥力减弱,整个体系变得不稳定,易结团沉降.21115 反应温度的影响 图5是反应温度对聚合反应速率影响的实验结果,从图中可以看出,随着反应温度的升高,反应速率增大,这显然是由于A IBA 的热分解受温度的影响所致,温度越高,引发剂A IBA 分解的速度越快,产生自由基的速度加快,从而导致引发单体进行反应的速度加快.Fig.4 Conversion versus time at various p Hs 1)4;2)6;3)7;4)9Fig.5 Conversion versus time at various temperatures1)45℃;2)55℃;3)65℃492高 分 子 学 报1999年212 共聚物乳液的流变性能图6、7是共聚物乳液的表观粘度(η)与转速的关系,转速越快,剪切应力(τ)越大.从Fig.6 The V iso 2SP relation of copolymer emulsion in different DBMPA eoneentrations [M ]×102mol/L1)1.37;2)8.53;3)5.69;4)2.84Fig.7 The V iso 2SP relation of copolymer emulsion in different AIBA contents [AIBA]×103mol/L1)6.14;2)4.30;3)3.07;4)1.54图中可以看到,共聚物乳液的表观粘度随转速的增加呈下降变化的趋势,说明该体系的乳液是非牛顿型流体,在剪切条件下呈假塑性流体的特征.即随剪切速率增大,粘度降低.另外,随着DBMPA 含量的增加,引发剂用量的增加,共聚物乳液的表观粘度降低,这可能是由于DBMPA 浓度的增大,引发剂用量的增加,所形成的反相乳液粒子大小和聚合物分子量发生变化的综合影响所致.REFERENCES1 Liu Qingpu (刘庆普).Shiyou Huagong (石油化工),1991,20(5):345～3522 Mccormick C L ,Chen G S.J Polym Sci Polym Chem Ed ,1982,20:817～8383 G lukhikh V ,Graillat 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inverse emulsion copolymerization was studied.The effects of the concentration of cationic monomer,emulsifier,initiator and polymerization temperature on polymerization rate(R p) were investigated in detail.The kinetic equation R p=K[DBMPA]1.18[I]0.75[E]-0.22was obtained.Moreover,the rheological properties of inverse emulsion were affected by the cationic monomer content,initiator content,etc.K ey w ords Poly(acrylamide),Inverse emulsion polymerization,K inetics,Inverse emulsion,Functional monomer。
低分子量聚丙烯酰胺的阳离子改性
（ 河南省精细化工重点实验室 ，河南 郑州 ４ ０ ０ ５０ ２） 摘 要： 采用基团转化法合成 了低分子量的阳离子聚丙烯酰胺 ，以 自制固含量４ ％的聚丙烯酰胺水溶液为基本原 ０ 料 ，运用Ｍａ ｉ 反应使聚丙烯酰胺与甲醛和二氰二胺分二步分别在碱性和酸性 的水介质中反应生成低分子量的阳离 ｒｃ ｍｈ 子聚丙烯酰胺Ｐ Ｍ．Ｇ。第一步反应条件 ： Ｈ ０５ １．，温度为４ ℃，第二步反应条件 ： Ｈ为２ ～ ．，温度为５ ￣ Ａ Ｍ ｐ 为１． １ — ０ ５ ｐ ．３ ５ ０ ０Ｃ。 运用红外光谱 、元素分析对两步反应所得到的产物Ｐ Ｍ． Ａ Ｍ和Ｐ Ｍ． 进行鉴定 和表征 ，确定该实验两步反应均得到了 Ａ ＭＧ
元 分 别 为 （ ３５ １ 和（ ４ ７ ｓ Ｃ＝ ３Ｘ （ 一 ｃＨ Ｎ）一 ｓ ｃＨＮ）， １Ｓ）
Ｉ ： ｉ ｋ 一７ Ｓ Ｒ Ｎｇ ｕ １０ Ｘ红 外 吸 收 仪 ； 素 分 析 ： ＋ Ｓ ３ ， ＝ １ Ｓ） Ｓ ５ ２ ， ＝（ 一 ＋Ｓ Ｉ ａ 元 ４ ＝ ＋Ｓ Ｈ ５（ 一 ＋７ ＝ ＋ Ｓ Ｎ １ Ｓ） ＝ ， ＨＣ ５ Ｓ） （ ＋ｓ） ＮＣ Ｉ（ ＋ 。 由于 样 品中 ／＝（ ＋２ ／ ３ ， ／＝／ ３ Ｓ） Ｔ ｅｍｏ 司 ＦａｈＥ １２元素 分析 仪 。 ｈｒ 公 ｌｓ Ａｌ １ 含 有 水分 ， 以应 由 ＮＣ求 Ｓ值 ， 算 结果 为 ２３ ， 所 ／ 计 ．３
第 ４ 卷 第 ４期 １
２１ ０ ２年 ４月
化
工
技
术
与
开
发
Ｖｏ ＿ ｌ ４１
ＮＯ４ ．
Ｔｅ ｈ ｏ ｏ ｙ ＆ Ｄｅ ｅｏ ｃ ｎ ｌｇ ｖ ｌｐｍｅ ｔ ｆ ｎ ｏ Ｃｈｅ ｃ ｌ ｎ ｕｓｒ ｍｉ ａ ｄ ｔｙ Ｉ
聚丙烯酰胺水溶液管道流动特性研究
聚丙烯酰胺⽔溶液管道流动特性研究聚丙烯酰胺⽔溶液的流动特性进⾏了室内实验研究。
研究结果表采⽤可控温不镑钢环道对集输管道常见浓度范围内含聚丙烯酰胺明：温度对聚丙烯酰胺溶液压降梯度的影响存在⼀个临界浓度，在临界浓度后，聚丙烯酰胺溶液的压降梯度随温度的升⾼逐渐减⼩，在临界浓度前会出现随温度升⾼压降梯度增⼤的现象；压降梯度随聚丙烯酰胺浓度的升⾼先减⼩后增⼤，随流速的降低、温度的升⾼聚丙烯酰胺溶液的最低压降点后移。
减阻率随流速的升⾼逐渐增⼤；随流速的降低、温度的升⾼最⾼减阻率点后移。
聚丙烯酰胺溶液表现出明显的剪切稀释性。
通过对实验数据的分析得到了聚丙烯酰胺溶液的增黏特性占主要地位时其混合黏度符合的⽅程组。
随着东部油⽥的开采进⼊中后期，我国多数油井采出液含⽔量达到90%甚⾄更⾼，聚合物能够增加驱替液的黏度，改善油⽔流度⽐，提⾼波及效率，能⼤幅度提⾼原油采收率，因此，聚合物驱在三次采油阶段得到了⼴泛应⽤。
聚丙烯酰胺溶液是最常⽤的聚合物驱，虽然国内外学者对阴离⼦聚丙烯酰胺溶液的特性已进⾏过许多研究，但⼤多集中在其增黏特性的研究[1-6]或低浓度的管流实验以及其减阻机理的研究⽅⾯[7-11]。
聚丙烯酰胺分⼦的线性长链及其形成的⽆规则线团对溶液的黏度有重要影响，相对分⼦质量越⼤，分⼦链越长，分⼦间越易形成链缠结，因此溶液黏度也就越⼤[12]。
关于聚合物的减阻机理各国研究者已经提出了数种有代表性的理论[13-16]，并能在⼀定程度上从不同侧⾯解释聚合物的减阻机理，但到⽬前为⽌还没有⼀种单⼀的理论与所有的实验数据相吻合，可以肯定的是⾼分⼦量的柔性聚合物分⼦链是减阻的重要原因[17]。
蔡伟华[18]实验研究了聚丙烯酰胺的减阻特性，发现低温时聚丙烯酰胺有较⾼的减阻效果，⾼温时存在明显的降解现象。
Pereira 等[19]研究了柔性⾼分⼦链的聚环氧⼄烷和聚丙烯酰胺与刚性⾼分⼦链的黄原胶的减阻性能受浓度、温度等的影响以及它们之间的不同。
金属阳离子对聚丙烯酰胺溶液黏度的影响及其降黏机理研究
金属阳离子对聚丙烯酰胺溶液黏度的影响及其降黏机理研究李美蓉;柳智;宋新旺;马宝东;张文【摘要】Hydrolyzed polyacrylamide (HPAM) is a kind of polymer used for displacement of reservoir oil, while the oilfield sewage used to prepare HPAM may reduce its viscosity and impact the displacement efficiency. In this work, the HPAM solution was prepared according to the metal ions composition in Chengdong Oilfield sewage and the effect of metal ions on the viscosity of HPAM solution was investigated. It was found that the influencing extent of various metal ions on the viscosity of HPAM solution is in the order of Na+> Fe2+> Ca2+> K+> Mg2+. IR and SEM characterization results suggested that Na*, K+, Ca2+ and Mg2+ interact with the carboxylate anions, which may decrease the HPAM molecular charge density, make the polymer curl, reduce the solvation ability of polar groups, and release a large number of "bounded" water; these lead to the degradation of HPAM solution viscosity. On the other side, the viscosity degradation by Fe2+ is attributed to its interaction with oxygen in sewage, which initiates a free-radical reaction and causes the disintegration of the polymer chains.%聚丙烯酰胺( HPAM)是油田常用的驱油聚合物,用油田污水配制HPAM溶液易导致其黏度明显降低,影响驱油效果.依据埕东油田污水实测的各种金属阳离子含量来配制HPAM溶液,测得各金属阳离子对其黏度影响由大到小的顺序为:Na+ ＞Fe2+ ＞Ca2+ ＞K+＞ Mg2+；通过红外光谱和扫描电镜分析金属阳离子导致HPAM溶液降黏的机理,Na+、K+、Ca2+、Mg2+主要是通过与HPAM 链上的羧酸根阴离子静电引力相互作用,降低HPAM分子表面原有的电荷密度,造成分子链卷曲,同时减弱了极性基团的溶剂化能力,释放大量的“束缚水”,从而使黏度显著降低；Fe2+离子主要是与水中溶解氧共同作用,引发自由基反应,导致HPAM骨架水解断裂,致使黏度显著降低.【期刊名称】《燃料化学学报》【年(卷),期】2012(040)001【总页数】5页(P43-47)【关键词】聚丙烯酰胺;黏度;金属阳离子;降黏机理;矿化度【作者】李美蓉;柳智;宋新旺;马宝东;张文【作者单位】中国石油大学(华东)理学院,山东青岛266555;中国石油大学(华东)理学院,山东青岛266555;胜利油田分公司地质科学研究院,山东东营257015;胜利油田分公司地质科学研究院,山东东营257015;胜利油田分公司地质科学研究院,山东东营257015【正文语种】中文【中图分类】TE357在中国，聚合物驱已成为提高原油采收率的主导方法之一。
阴离子PAM阳离子PAM水溶液聚合反相乳液聚合絮凝性能硕士论文
离子型聚丙烯酰胺的制备及应用【关键词】阴离子PAM; 阳离子PAM; 水溶液聚合; 反相乳液聚合; 絮凝性能;【英文关键词】Anionic PAM; Cationic PAM; Solution polymerization; Inverse emulsion polymerization; Flocculation;【中文摘要】聚丙烯酰胺(PAM)是丙烯酰胺均聚或与其它单体共聚而成的含量在50 %以上的线型水溶性高分子化学品的总称,它是一种重要的水溶性聚合物,在水中能够溶解或溶胀,而形成溶液或分散液。
随着聚合科学的不断发展,聚丙烯酰胺类聚合物的种类不断增多。
目前聚丙烯酰胺按离子性质可分为:非离子聚丙烯酰胺、阴离子聚丙烯酰胺、阳离子聚丙烯酰胺及两性聚丙烯酰胺。
本论文分别采用水溶液聚合法合成了阴离子型PAM和三元阳离子P(AM-DMC-DMDAAC),采用乳液聚合法合成了二元阳离子型P(AM-DMC),并对它们的絮凝性能进行了一系列研究。
采用水溶液聚合法,以丙烯酰胺(AM)、丙烯酸钠为原料,氧化-还原引发剂为引发体系,调节反应温度、pH值、引发剂用量等条件,合成出了一系列阴离子型聚丙烯酰胺,且其对实验室模拟水与实际某厂的印染废水表现出较好的絮凝效果。
? 采用水溶液聚合法,以丙烯酰胺(AM)、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(DMC)和二甲基二烯丙基氯化铵(DMDAAC)为原料,合成出了三元共聚型阳离子聚丙烯酰胺。
三种单体AM:DMC:DMDAAC 质量比5:4:1,水溶性偶氮V-50质量分数为0.07%,EDTA-2Na...【英文摘要】Polyacrylamide (PAM) is a general term of water-soluble polymer, which is homopolymer of acrylamide monomer or copolymerization with other monomers and content is over 50% .It is an important water-soluble polymer and can dissolve or swell in water, forming solution or dispersion . With the continuous development of polymerization science, the kinds of polyacrylamide polymers is increased. Polyacrylamide is mainly divided into:non-ionic polyacrylamide, anionic polyacrylamide, cationic polyacrylamide and ...摘要5-6Abstract 6-7第一章绪论10-251.1 非离子型聚丙烯酰胺10-131.1.1 非离子型聚丙烯酰胺的制备10-121.1.2 非离子型聚丙烯酰胺的性质及用途12-131.2 离子型聚丙烯酰胺13-231.2.1 阳离子型聚丙烯酰胺13-171.2.2 阴离子型聚丙烯酰胺17-201.2.3 两性离子聚丙烯酰胺20-231.3 展望231.4 本文研究内容23-251.4.1 选题依据23-241.4.2 研究任务241.4.3 研究内容24-25第二章阴离子型聚丙烯酰胺的制备及产物性能研究25-382.1 实验部分25-312.1.1 仪器与药品25-262.1.2 实验反应机理26-292.1.3 原料精制29-302.1.4 实验步骤30-312.2 聚合物性能的测试31-332.2.1 聚合物分子量的测定31-322.2.2 聚合物结构分析322.2.3 聚合物絮凝效果研究32-332.3 阴离子型PAM 的絮凝效果评价33-372.3.1 絮凝剂添加量对模拟水絮凝效果的影响33-342.3.2 聚合物添加量对印染废水絮凝效果的影响34-362.3.3 产物分子量对印染废水的絮凝效果36-372.4 本章小结37-38第三章三元共聚阳离子型聚丙烯酰胺的合成及应用38-533.1 实验部分39-423.1.1 仪器与药品39-403.1.2 实验机理40-413.1.3 实验步骤41-423.2 聚合物性能的测试42-433.2.1 聚合物相对分子量的测定423.2.2 聚合物的絮凝效果评价423.2.3 聚合物的红外光谱测定42-433.3 三元阳离子型PAM 的最优化合成条件实验43-483.3.1 DMC 与DMDAAC 的配比对产物分子量的影响433.3.2 单体质量分数对产物分子量的影响43-443.3.3 引发剂用量对产物分子量的影响44-463.3.4 反应时间对产物分子量的影响46-473.3.5 反应温度对产物分子量的影响47-483.4 聚合物的絮凝效果评价48-523.4.1 各种共聚物的添加量对絮凝效果的影响48-503.4.2 实验室自制各种絮凝剂的絮凝效果对比503.4.3 实验室自制各种絮凝剂与无机PAC 复配的絮凝效果对比50-513.4.4 三元共聚物与市售各种絮凝剂的絮凝效果对比51-523.5 本章小结52-53第四章丙烯酰胺与甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化胺的反相乳液聚合与产物性能研究53-714.1 实验部分53-564.1.1 仪器与药品53-554.1.2 实验机理554.1.3 实验步骤55-564.2 聚合物性能的测试56-584.2.1 产物相对分子量的测定56-574.2.2 产物絮凝效果评价574.2.3 聚合物的红外表征57-584.3 聚合物的最优化合成条件实验58-684.3.1 引发剂种类对聚合物分子量的影响584.3.2 反应时间对聚合物分子量的影响58-604.3.3 HLB 值对聚合物分子量的影响60-614.3.4 乳化剂用量对聚合物分子量的影响61-624.3.5 反应温度对聚合物分子量的影响62-644.3.6 总单体质量分数对聚合物分子量的影响64-654.3.7 引发剂用量对聚合物分子量的影响65-664.3.8 单体DMC 含量对聚合物分子量的影响66-684.4 二元阳离子型PAM 的絮凝效果评价68-704.4.1 聚合物分子量对絮凝效果的影响68-694.4.2 聚合物DMC 含量对絮凝效果的影响69-704.5 本章小结70-71第五章结论71-72致谢72-73参考文献。
高分子量阳离子聚丙烯酰胺的性能检测
否则结 果是不可靠 的， 这是该方法 中误 差最大
的根源。
３２ 对共聚法 合成 的高分子量 ｃ ＡＭ阳 ． Ｐ 离子化度 （ 或电荷密度） 的考察
３２． 高分子量 ＣＰＡＭ阳离子化 度的测 ． １
２实验 部分
２ １实验原料及药品 ． 聚乙烯 醇硫酸钾 （ Ｖ Ｋ） 国产 Ｐ Ｓ ： 聚二烯丙基二 甲基氯化 铵（ Ｄ ＭＡ ） Ｐ ＡＤ Ｃ： 团， 得到 具 有不 同分 子 量和 不 同 电荷 密度 德 国Ｍｆｔｋ 可 ｉ ｅ 公司生产 ， 的产品。 实验采用 的是 水溶液 自 本 由基共聚合 ２ ２实验过 程 ． 工艺， 因此 涉及到 阳离子 化试 剂的选 择 。 目前 ２ ２ １ＮＭＲ、 Ｔ Ｉ 用待测样 品的处 理 ．． Ｆ Ｒ 可供选择 的 阳离子化 试 剂大 多为带 有 季铵 基 将 以 水 溶 液 形 式 存 在 的 聚丙 烯 酰 胺 样 团的物质． 中３ 氯～２ 羟丙基三甲基氯化 其 一 品， 复用 丙酮洗 涤， 反 去除 溶液 中的 杂 质。 最 铵【 、（ ） ｌ 甲基 丙烯酰 氧乙基三甲基氯化铵 （ 】 简 后在常温下晾干， 待测。 称 ＤＭ ） ２及二 甲基二烯 丙基氯 化铵 （ Ｃ 【 】 简称 ２ ２ ２胶体滴 定用待测样品的处理 ．． ＤＭ ＤＡＡＣ ）等是 近几年研究较 多的几种 阳离 将 以 水 溶 液 形 式 存 在 的 聚丙 烯 酰 胺 样 子化试剂。 品， 用容量瓶 稀释至 所需 要的浓 度， 每次 用移 本实验 中选 用Ｄ 作为阳离子 单体 ＭＣ 液管 移取 １ｍｌ 的 塑料测 量池 内， ０ ＣＤ 于Ｐ 用标 １ ． ２性能 检测方法【 ３ 】 准滴定液 测量。 本实验 合成高聚 物 的电荷 密度 采用胶 体 ２ ３实验分析方法 ． 滴定 法测定。 胶体滴定技 术是由日本学者 寺山 ２ ３１ Ｃ Ａ ．． Ｐ Ｍ的结构 分析： 宏于ｌ ４ 年发明 ， ９８ 以后 经多方研究 和开 发， 使 采用核磁共振 技术 。 之 成为适应广泛Ｐ Ｈ值范 围的 最简单 的高分 子 ２３２ ．． ＣＰ ＡＭ的电荷密度或 阳离子化度 电解 质的定量 方法 。 胶体 滴定是一种测 定水溶 的测 定： 液中带电聚合电解 质的滴定 方法 。 电 荷密 度 的计 算按 下 式进 行 ： 电荷 密度 １２ １胶 体滴定原理 ．． （ ｑｇ ｍｅ ／ ）＝ 胶 体滴 定基 于带 正电 与带负 电的聚 合电 式中： ｍ 解 质之 间可发 生反应 ， 聚合电解质 由于带 电荷 Ｃ— ＶＳ Ｐ Ｋ标 准溶液 的 电荷密度 ，ｌ ｑ Ｉｅ ／ ｌ 而在 水溶液中保持稳定 ， 如果它们的电荷 被带 ｍ ｌ ； 相反电荷的 聚合电解质所 中和 ， 聚合电解 质就 Ｖ 消耗 Ｐ Ｓ 溶 液的体 积， ； 一 ＶＫ ｍｌ 会趋 于相 互结 合， 并最终 生成 沉淀 。 以， 所 把 ｍ一 ０ ｌ １ｍ 待测 聚合 电解质溶 液 所含 样品 种 阳离子 聚合 电解质的 溶液 加 入 到另一种 量， 。 ｇ 阴离子聚合电解质的 溶液 中时， 反应 将以电 荷 阳离子 化度按下式计算行 ： 化学 计量进行。