水溶液聚合法
原料準備:以丙烯酰胺(AM)為單體,丙烯酸(AA)為共聚單體,同時加入引發(fā)劑、鏈轉(zhuǎn)移劑等助劑。引發(fā)劑常用過硫酸鹽,如過硫酸鉀、過硫酸銨等;鏈轉(zhuǎn)移劑可選用異丙醇、巰基乙醇等。
聚合反應(yīng):將 AM、AA 和助劑溶解在去離子水中,配制成一定濃度的溶液,加入到反應(yīng)釜中。通入氮氣排除反應(yīng)體系中的氧氣,然后升高溫度至一定范圍(為 40 - 80℃),加入引發(fā)劑引發(fā)聚合反應(yīng)。在反應(yīng)過程中,單體分子在引發(fā)劑作用下發(fā)生自由基聚合,形成聚丙烯酰胺鏈。通過控制反應(yīng)溫度、時間和引發(fā)劑用量等參數(shù),可調(diào)節(jié)聚合物的分子量和性能。
后處理:反應(yīng)結(jié)束后,得到的聚合物溶液經(jīng)過造粒、干燥、粉碎等后處理工序,得到陰離子聚丙烯酰胺產(chǎn)品。干燥過程中要注意控制溫度和時間,避免產(chǎn)品過熱降解。
反相乳液聚合法
原料準備:將 AM、AA 溶解在水中形成水相,選用合適的油相(如甲苯、環(huán)己烷等)和乳化劑(如 Span - 80、Tween - 80 等)。乳化劑的作用是使水相均勻分散在油相中形成乳液。引發(fā)劑則根據(jù)反應(yīng)條件選擇油溶性或水溶性引發(fā)劑,如偶氮二異丁腈(AIBN)、過硫酸鉀等。
聚合反應(yīng):將水相、油相和乳化劑加入到反應(yīng)釜中,通過高速攪拌形成穩(wěn)定的反相乳液。然后加入引發(fā)劑,在一定溫度(一般為 30 - 60℃)下引發(fā)聚合反應(yīng)。在乳液體系中,單體在水相液滴內(nèi)進行聚合反應(yīng),形成的聚合物顆粒被乳化劑包裹,分散在油相中。
后處理:反應(yīng)完成后,通過破乳、分離、干燥等工藝得到陰離子聚丙烯酰胺產(chǎn)品。破乳方法可采用化學(xué)破乳劑或加熱等方式,使乳液中的水相和油相分離,然后對聚合物進行干燥處理,得到粉末狀或顆粒狀產(chǎn)品。
懸浮聚合法
原料準備:以 AM、AA 為單體,加入適量的懸浮劑(如聚乙烯醇、羥丙基甲基纖維素等)、引發(fā)劑和水。懸浮劑的作用是使單體在水中形成穩(wěn)定的懸浮液,防止單體液滴相互粘連。
聚合反應(yīng):將單體、懸浮劑、引發(fā)劑和水加入到反應(yīng)釜中,攪拌均勻形成懸浮液。然后加熱至一定溫度(為 50 - 90℃),引發(fā)劑分解產(chǎn)生自由基,引發(fā)單體聚合。在懸浮體系中,單體液滴內(nèi)進行聚合反應(yīng),形成聚合物顆粒。
后處理:反應(yīng)結(jié)束后,經(jīng)過過濾、洗滌、干燥等工序得到陰離子聚丙烯酰胺產(chǎn)品。過濾除去懸浮液中的未反應(yīng)單體和雜質(zhì),洗滌去除聚合物表面的懸浮劑和其他殘留物質(zhì),較后干燥得到產(chǎn)品。
不同的合成工藝各有優(yōu)缺點,水溶液聚合法工藝簡單、成本較低,但產(chǎn)品分子量分布較寬;反相乳液聚合法合成的產(chǎn)品分子量高、溶解性好,但工藝相對復(fù)雜,成本較高;懸浮聚合法產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定,但對懸浮劑的要求較高。在實際生產(chǎn)中,可根據(jù)產(chǎn)品的應(yīng)用需求和生產(chǎn)成本等因素選擇合適的合成工藝。