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聚丙烯酰胺分子结构

作者 郑州新宇化工有限公司   来源 http://www.xy-pam.com   浏览   发布时间 2014-06-10

聚丙烯酰胺Polyacrylamide俗称三号絮凝剂,英文简称PAM,其通用分子式为CONH2[CH2-CH]n ,单体分子量为71,实际应用时一般按照聚丙烯酰胺分子结构的不同可以分为阴离子APAM、阳离子CPAM、非离子NPAM和两性离子CAPAM四类。
聚丙烯酰胺合成方法
丙烯腈在铜催化剂作用下水合得到丙烯酰胺,再在K2S2O8作用下聚合为聚丙烯酰胺反应式如下:

聚丙烯酰胺分子结构


一、.丙烯酰胺的制备

铜铝经碱处理水洗后制成催化剂,装入水合反应器。丙烯腈原料抽至贮罐再放入计量罐中,经离子交换的纯水用泵送入计量罐。然后按比例用泵经原料预热器连续注入水合反应器,控制85~125℃进行水合反应,生成丙烯酰胺的水溶液,剩余的丙烯腈经闪蒸塔去冷凝器回收流入计量罐循环使用。而丙烯酰胺从闪蒸罐流入贮罐,用泵送入高位槽去树脂交换柱,进入贮槽配成7%~8%的单体,送入聚合釜制备聚丙烯酰胺。


二、丙烯酰胺的聚合

 丙烯酰胺聚合的方法与工艺主要有如下几种:

①水溶液聚合

 水溶液聚合是丙烯酰胺聚合反应的传统方法。在目前存在的各种聚合反应方法中,该方法的应用最广泛,它是聚丙烯酰胺生产的主要技术。其常规方法为在反应釜中加入丙烯酰胺和水,搅拌下使其溶解,通氮气5MIN,以除去溶解氧,温度在30~60℃时加入引发剂,数小时后聚合得到胶状产品,相对分子质量一般在7万~700万。若要得到干粉产品,则其单体含量要在30%左右,产物经脱水干燥得到。
氧化还原引发体系是引发丙烯酰胺聚合反应的一类非常重要的引发剂,也是目前应用最为广泛的引发剂。它可分为过硫酸盐、有机过氧化物、多电子转移的氧化还原体系和非过氧化物体系四大类。
 

②.乳液及反向乳液聚合

 将丙烯酰胺水溶液分散在汽油等有机溶剂中,剧烈搅拌,使溶液形成分散均匀的乳液体系,而后加入引发剂引发丙烯酰胺反应得到聚丙烯酰胺。这种方法特点是在高聚合速率、高转化率条件下可得到高分子量的产品(胶乳或者干粉)。光引发聚合 称取定量的丙烯酰胺单体与去离子水配成一定浓度的丙
烯酰胺水溶液,加入EDTA试剂以掩蔽反应体系的铜、铁等金属离子,用NaOH调整pH值,加入光引发剂,装入透明玻璃容器或塑料袋内,充N2驱氧并密封置于紫外线下照射,约30~150min后体系温度上升,至70~90℃时不再上升,生成无色透明的胶体,即为PAM胶体样品。
此外,引发丙烯酰胺聚合的还有辐射聚合、热引发聚合、光引发聚合、沉淀聚合、胶束聚合等。


③.胶体聚丙烯酰胺

 将1200kg去离子水加入水解釜中,在搅拌下加入丙烯腈、 0.3kg氢氧化铝、氢氧化铜复合催化,在85 ~125 ℃下进行水解反应。反应结束后蒸出未反应单体丙烯腈。将丙烯酰胺配成7%~8%的水溶液,加入聚合釜。在过硫酸铵引发下进行聚合反应。反应式如下:

聚丙烯酰胺分子结构

聚丙烯酰胺分子结构

④.高分子量聚丙烯酰胺HPAM

 将丙烯腈在110~140℃、0.3MPa下水解合成丙烯酰胺。将丙烯酰胺加入已装有去离子水的聚合釜中,在过硫酸铵50mg/kg引发下反应8~24h 。然后在碱性条件下,于70~80℃下水解得产品。


⑤.溶液聚合法

 该法是于单体丙烯酰胺水溶液中加入引发剂,在适宜的温度下进行自由基聚合反应。根据对产品性能和剂型的要求,可分为低浓度(单体在水中的含量8%~12%),中浓度(20%~30%)和高浓度(>40%)聚合三种方法。低浓度聚合用于生产水溶胶,而中浓度和高浓度聚合则用于生产粉状产品。所用自由基引发剂有过氧化物、过硫酸盐和偶氮化合物等。溶液聚合过程中单体、引发剂、链转移剂和电解质的浓度以及温度等因素均影响聚合产物的分子量。另外,微量的金属离子如Fe2+ 能促使聚合反应过程立即终止,难于得到高分子量的产品,为此,应注意聚合釜不宜使用铁器,最好选用不锈钢材质。由水溶液中制取固体产品可采用溶剂沉淀和热片干燥两种方法。

聚丙烯酰胺物理数据:
性状:无色或微黄色稠厚胶体,无臭,中性
密度(g/mL,25℃): 1.189
相对蒸汽密度(g/mL,空气=1):未确定
熔点(ºC):未确定
沸点(ºC,常压):未确定
沸点(ºC,5.2kPa):未确定
折射率:1.452
闪点(ºC): >110
比旋光度(º):未确定
自燃点或引燃温度(ºC):未确定
蒸气压(kPa,25ºC):未确定
饱和蒸气压(kPa,60ºC):未确定
燃烧热(KJ/mol):未确定
临界温度(ºC):未确定
临界压力(KPa):未确定
油水(辛醇/水)分配系数的对数值:未确定
爆炸上限(%,V/V):未确定
爆炸下限(%,V/V):未确定
溶解性:溶于水,不容于有机溶剂
聚丙烯酰胺毒性数据:
急性毒性:
大鼠经口LD50: >1 mg/kg;
大鼠腹腔LD50: 3600mg/kg
小鼠经口LC50:12590mg/kg;
兔子经口LD50: 11250mg/kg
其他多剂量毒性数据
大鼠经口TDLo: 4200mg/kg

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