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兩性聚丙烯酰胺的制備及其性能研究

摘要:首先應用共聚反應和Mannich改性法合成了兩性聚丙烯酰胺,兩性然后測定各因素對實驗產物性能的聚丙及影響,從中優選出最佳的烯酰性反應條件,最后進行產品絮凝性能研究。實驗結果表明,制備共聚反應中,研究當引發劑濃度為0.6%,兩性單體濃度為30%,聚丙及pH值為6.5時,烯酰性分子量可高達四百萬以上;Mannich反應中,制備當單體濃度為30%,PAM:HCHO:(CH3)2NH(摩爾比)為1:1:1.2,研究反應溫度50℃,兩性反應時間3小時,聚丙及胺化度可達25.8%,烯酰性且產品絮凝性能最佳。制備

兩性聚丙烯酰胺的制備及其性能研究

關鍵詞:兩性聚丙烯酰胺 Mannich 性能 研究

 

  兩性聚丙烯酰胺(AmPAM)的研究分子結構較為獨特,因而具有特殊的性質[1]。它是一種人工合成的多功能高分子聚電解質,分子鏈上同時含有陰、陽離子基團,具有很好的水溶性、很高的分子量和良好的粘性容量。其陰離子基團通常有羧基、硫酸基或磷酸基, 陽離子基團通常有季銨鹽基、吡啶嗡離子基或喹啉嗡離子基。陰離子基團可以通過酰胺基水解制得, 也可以通過酰胺基的反應接枝聚合, 陽離子基團一般是通過接枝獲得,也可以通過酸胺基團的反應活性接枝聚合上去。

  從20世紀90年代起,國外(如日本、美國和法國)對AmPAM的研究已趨于活躍,中國對APAM的研究起步較晚。APAM獨特的化學結構而導致的獨特性質使其在石油開采、處理、造紙助劑等方面具有廣泛應用前景,因此

  研究和開發AmPAM對國民經濟發展和環境保護有著極其重要的意義。

  1 實驗部分

  1.1 儀器

  三口燒瓶,水浴鍋,721 型分光光度計,烏氏粘度計,量筒,磁力攪拌器,真空烘箱。

  1.2 試劑

  丙烯酰胺(AM),分析純,天津福晨化學試劑廠;二甲胺((CH3)2NH),化學純,上海凌峰化學試劑公司;甲醛(HCHO),分析純,廣東汕頭西隴化工廠;過硫酸胺((NH4)2S2O8),分析純,上海試劑一廠;亞硫酸氫鈉(NaHSO3),化學純,上海試劑總廠;丙烯酸(AA),化學純,國藥集團化學試劑有限公司。

  1. 3 實驗方法

  1. 3. 1丙烯酰胺和丙烯酸的共聚反應

  將丙烯酸和丙烯酰胺單體配成一定濃度水溶液,用10%的氫氧化鈉溶液調節pH值,在氮氣保護下,于60℃以適量過硫酸鉀-脲作氧化還原型引發劑,引發共聚3 h ,得丙烯酸-丙烯酰胺共聚物。該共聚物為陰離子型聚丙烯酸類水溶性高分子[2]

  1. 3. 2 Mannich改性

  將一定濃度的聚丙烯酰胺溶液加入到恒溫水浴中的四口燒瓶中,加溫到一定溫度后,加入甲醛和二甲胺(摩爾比為1∶1.2)的預混液,反應一定時間后取出備用。

  將共聚物在pH=10 和50℃下進行Mannich 反應,即用共聚物中丙烯酸摩爾數1.1倍的甲醛和二甲胺改性,得叔胺型兩性聚丙烯酸類水溶性高分子[3-5 ]

  1.4性能測試與結果表征

  1.4.1 分子量的測定 

  按GB12005.1-8 9和G/T12005.10-92用烏氏粘度計測定。再按下式計算平均相對分子量MV

  

  1.4.2胺化度測定[6]

  準確稱取干燥的APAM 0.1g(正確至0.001g),用蒸餾水溶解后,加嗅甲酚綠一甲基紅指示劑6-7滴,然后用0.05mol/L的標準鹽酸溶液滴定溶液至橙色。

  

  

  式中:

  C-標準鹽酸的摩爾濃度;

  V-樣品消耗鹽酸的體積,mL;

  V0-空白試驗消耗鹽酸的體積,mL;

  W-樣品質量,g;

  128-N-二甲胺基甲基丙烯酰胺的分子量。

  注:計算中假定只有丙烯酰胺和N-二甲胺基甲基丙烯酰胺兩種鏈節。

  1.4.3絮凝性能測定

  將2%高嶺土懸濁液充分振蕩均勻后,量取100mL置于具塞量筒中,加入一定量的絮凝劑后,翻轉量筒數次,直到藥劑混合均勻為止。將量筒豎放,靜置一段時間后用721分光光度計在640nm下測定上清液吸光率值[7],然后用下式計算沉降率。

  

  式中,A0為空白溶液的吸光率值。

  1.4.4 兩性型PAM的紅外光譜表征

  用傅立葉紅外光譜儀測定兩性型聚丙烯酰胺的結構。

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