超高分子量聚丙烯酰胺647.docx

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超高分子量聚丙烯酰胺647

超高分子量聚丙烯酰胺

班级：

高材1522

姓名：

左凡凡

学号：

1513250232

二零一六年五月十七日

目录

前言3

2　实验部分3

211　试剂和仪器3

212　聚合物合成4

213　聚合物分子量的测定4

3　结果与讨论4

311　聚合体系pH值对分子量的影响4

312　起始聚合温度对分子量的影响5

313　单体含量对分子量的影响下表6

314　氧化还原引发剂加入量对分子量的影响7

315　引发剂A加入量对分子量的影响7

316　链转移剂加入量对分子量的影响8

4　结论9

参考文献10

前言

聚丙烯酰胺（简称PAM）是一类重要的水溶性高分子聚合物,具有优良的物化性能,如增稠、絮凝沉降、过滤、降阻、稳定、增黏和净化等。

由于它无毒、吸水性强、反应活性高,能生产许多有用的后续加工产品,因而广泛应用于采油、选矿、造纸、生活用水净化、工业废水处理、洗煤、涂料和土壤保水等行业[1]。

尤其在油田和水处理领域中,它的应用更为广泛。

而作为驱油剂和絮凝剂来说,聚合物的分子量越高,其使用效果越好。

因此近年来研究的重点大多集中在如何获得超高分子量的聚合物产品上。

采用传统氧化还原体系较难获得分子量较高的PAM产品,本研究采用氧化还原及自制引发剂A复配体系,通过水溶液聚合方法合成了分子量超过2000×10^4的超高分子量PAM,并考察了影响PAM分子量的因素。

2　实验部分

211　试剂和仪器

试剂:

丙烯酰胺（AM）,化学纯,淄博明新化工有限公司;碳酸钠、冰醋酸、过硫酸铵、亚硫酸氢钠、链转移剂皆为分析纯,天津博迪化工有限公司;引发剂A,自制。

仪器:

恒温水浴,淄博金星仪器厂;ZB101-Ⅱ电热鼓风烘箱,淄博仪表厂;乌氏粘度计（温度30℃±011℃）,上海玻璃仪器厂;粉碎机,天津泰斯特仪器有限公司。

212　聚合物合成

将定量的单体、水解剂、链转移剂加入聚合器,加水调节单体的浓度,并用酸碱调pH值,通氮气15min后,将聚合器放入恒温水浴中加热到指定温度,加入引发剂引发聚合。

反应结束后,将所得胶体造粒、烘干、粉碎、筛分,得到PAM干粉。

213　聚合物分子量的测定

按GB1200511—89测定聚合物溶液的特性粘数η,并按下式计算聚合物的分子量M[4]:

[η]=3173×10^-4mol66

3　结果与讨论

311　聚合体系pH值对分子量的影响

聚合体系的pH值对PAM分子量的影响见图1。

从图1可以看出,pH值对聚合物的分子量影响较大。

随着pH值的增大,PAM的分子量先增大再减小。

这是因为pH值较低时,聚合易伴生分子内和分子间的亚酰胺化反应,形成支链或交联型产物,不溶物增多,从而损失了分子量[2];另一方面,pH值较高时,AM单体易水解产生NH3,NH3与AM反应生成氮川丙酰胺（NTP）,而NTP的生成速率随碱性增强而加快,在氧化还原体系中,NTP是一种链转移剂,直接导致了PAM分子量的降低。

pH值为1015～1115时可以获得分子量超过2000×10^4的PAM。

312　起始聚合温度对分子量的影响

AM水溶液聚合符合自由基聚合的一般规律,随着起始聚合温度的升高,聚合物的分子量呈下降趋势。

图2为起始聚合温度对PAM分子量的影响。

在考察范围内,随着起始聚合温度的升高,PAM分子量逐渐下降。

低温时自由基的产生和增长都很缓慢,自由基相互间碰撞终止反应概率度升高时,链转移速率常数和链增长速率常数都随着温度的升高而增加,但一般链转移速率常数较小,活化能较大,受温度的影响较大,导致体系的链转移速率增加远大于链增长的速率而使产品的分子量降低。

因此,要得到高分子量的产品,必须选择尽可能低的聚合起始温度,但受到引发剂活化能的限制,温度过低,聚合反应不易进行,且聚合时间较长。

当聚合起始温度降低到一定程度时,反应的诱导期明显增长,转化率大大降低,有时甚至不能引发聚合反应。

因此考虑到控制的可操作性,选择初始聚合温度20～25℃。

313　单体含量对分子量的影响下表

单体含量对分子量的影响

单体（w）,%15202530

分子量,×10^4224522212140交联不溶

由表1可看出,单体质量含量较低时PAM的分子量较高,因为较低的单体含量有助于分散聚合产生的热量,从而降低聚合后期的反应温度,有效地减少了由于后期高温所导致的分子量降低和不物的产生。

但是单体含量太低,会相应增加后处理的难度,干燥过程需要较长的时间,在增加了能耗的同时,还会引起分子量下降。

随着单体含量升高,反应放出的聚合热不能及时消除,会引起聚合体系温度升高,聚合加速,链转移反应速率迅速增加,从而导致分子量降低,产物支链结构增多,水溶性变差。

综合考虑能耗和分子量,选择小试阶段单体的质量含量为25%。

314　氧化还原引发剂加入量对分子量的影响

针对AM单体低温聚合易得到高分子量聚合物的特点,采用0℃以上即可引发的氧化还原引发体系,试验达到了较好的效果。

图3为氧化还原引发剂用量对PAM分子量的影响。

从图3中可以看出,PAM的分子量呈现了先升高再下降的趋势。

当引发剂用量为500mg/L时,聚合物的分子量达到了最高值2350×10^4。

随着引发剂用量的增加,在单位时间内分解产生的初级自由基数目增加,提高了聚合反应速率和聚合物分子量,但随着引发剂用量的进一步增加,形成的活性中心增多使相互间碰撞终止反应概率增大,导致聚合物分子量下降。

因此氧化还原引发剂的用量选择为500～600mg/L。

315　引发剂A加入量对分子量的影响

引发剂A一般在温度大于40℃的条件下才分解,分解后只形成一种以碳为中心的自由基,夺氢能力弱,对产物不发生链转移。

因此在本实验中先用氧化还原引发剂进行低温初级引发,待体系温度升高,再由引发剂A产生自由基,进行二级引发聚合反应,从而使聚合更加完全,分子量也大幅度上升。

图4为引发剂A用量对PAM分子量的影响。

从图4中可以看出,随着引发剂A用量的增加,PAM的分子量逐渐减小,当用量在200～450mg/L时,PAM的分子量都能达到2000×10^4以上,虽然分子量随着引发剂A用量的增加有所减小,但减小幅度不大。

当引发剂A用量为300～400mg/L时的反应速率较快。

综合考虑反应速率和分子量,引发剂A的用量选择为300～400mg/L。

316　链转移剂加入量对分子量的影响

聚合后期,聚合体系已变得粘稠或成为胶块,聚丙烯酰胺大分子链段运动受阻,易发生分子间的亚酰化反应从而使聚合物交联,分子内的交联不仅降低聚合物的增粘性还会降低聚合物的溶解性[3]。

如果在体系中加入小分子链转移剂,则可有效降低大分子自由基相互偶合的机会,从而控制聚合物的支化、交联。

图5　链转移剂用量对PAM分子量的影响

图由图5可以看出,随着链转移剂加量的增多,PAM的分子量呈现了先升高后下降的趋势,在450mg/L时达到了最大值。

再进一步提高链转移剂加量,则分子量开始下降。

本实验选择链转移剂的合适加量为400～450mg/L。

4　结论

（1）通过选用氧化还原引发剂和自制引发剂A复合体系及低分子链转移剂,获得了分子量2000×10^4以上的超高分子量聚丙烯酰胺。

（2）考察了单体浓度、体系pH值、初始反应温度、链转移剂及复合引发剂加量对PAM分子量的影响,并总结出了较好的聚合工艺条件:

pH值10.5～11.5;聚合温度20～25℃,单体质量含量25%,氧化还原引发剂为500～600mg/L;自制引发剂A为300～400mg/L,链转移剂为400～450mg/L。

参考文献

1　方道斌1丙烯酰胺聚合物1北京:

化学工业出版社,2006

2　王贵江,欧阳坚,朱卓岩等1超高相对分子质量聚丙烯酰胺的研究1精细化工,2003,20（5）:

303～306

3　王洪运,秦绪平,尹海滨等1超高分子量聚丙烯酰胺1精细与专用化学品,2001

4　冯志强,辛　伟,徐　鹏等1三次采油用速溶型超高分子量聚丙烯酰胺的合成1长江大学学报,2005

Abstract　Aimedatprocessdesigncharacteristicof60kt/asulfurrecoveryplantinMaomingbranchcompany,researchinstituteofQilubranchcompanyestablishedcorrespondingcatalystfillingschemebasingonpropertyfeaturesofself-developedLSseriescatalyst.Industrialapplicationresultshowedtwo-stageClaustotalsulfurconversionyieldofLSseriessulfurrecovery&off-gashydrogenationcatalystsexceeded96%,totalsulfurrecoveryyieldwas99.9%,SO2emissionconcentrationofpurifiedfumewasbelow800mg/m^3,andsulfurqualitymetnationalhigh-qualitystandard.

Keywords　LSseriescatalyst,sulfurrecovery,Claus,application

SYNTHESISOFSUPERHIGHMOLECULAR

WEIGHTPOLYACRYLAMIDE

ZhangYong,GuoWeidong,YuYongling,LiangBin,BaoChunwei

（ResearchInstituteofQiluBranchCo,SINOPEC,Zibo,Shandong,255400）

Abstract　Superhighmolecularweightpolyacrylamidewaspreparedfromacrylamide（AM）monomerbyaqueoussolutionpolymerizationinpresenceofcomplexinitiatingsystem.TheeffectsofseveralfactorsinvolvingpHvalueofpolymerizationsystem,monomerconcentrationandtemperatureonmolecularweightofpolyacrylamidewereinvestigated.Andonbasisofthediscussion,optimalreactionprocessparametersweredetermined.

Keywords　polyacrylamide,superhighmolecularweight,synthesis

Abstract　ApplicationofultrasonicpulseelectricdesaltassemblingtechnologyinprocessingofTahemediumcrudeoilinLuoyangBranchCompanywasdescribed.ForthehighdesaltdifficultyofTahemediumcrudeoil,ultrasonicpulseelectricdesaltassemblingtechnology（energyconsumptionofultrasonicdevicelessthan1kW/h）canreplaceentirelydemulsifyingagents,andsaltcontentafterdesaltingreachesthedesiredvalueof3mg/L,averageoilcontentofsaliferoussewagedischargedbyelectricdesalttechnologyreducesto48mg/L.Ultrasonicfacilitypossessesadvancedcontrolsystem,feasibleapplication,andstabilizingelectricdesaltoperation

Keywords　ultrasonic,electricdesalt,pulse,demulsification,saltcontent,oilcontent

一