稀释溶液法原理:聚丙烯酰胺拉丝主要是因为其浓度过高,分子链之间相互缠绕。通过稀释可以降低分子链的密度,减少相互缠绕的情况,从而减轻拉丝现象。
操作方法:如果是在水溶液中,逐渐加入适量的溶剂(如水)。例如,对于出现拉丝现象的聚丙烯酰胺溶液,每次加入原溶液体积 10% - 20% 的水,然后充分搅拌均匀,观察拉丝情况是否改善。这种方法会改变溶液的浓度,对其原本的使用功能产生一定影响,所以要根据实际需求控制稀释程度。
降低分子量法原理:高分子量的聚丙烯酰胺更容易出现拉丝现象。通过化学或物理方法降低分子量,使分子链变短,减少分子链之间的缠结,进而降低拉丝的性。
化学降解操作方法:氧化降解:可以使用氧化剂,如过氧化氢(H₂O₂)。将出现拉丝的聚丙烯酰胺溶液置于合适的容器中,缓慢加入适量的过氧化氢溶液。一般过氧化氢的用量可根据溶液的体积和聚丙烯酰胺的含量来确定,例如,对于每升聚丙烯酰胺溶液,可加入 1 - 5 毫升 30% 的过氧化氢溶液。同时,要控制反应温度在 30 - 50℃,并适当搅拌,反应时间可以从数小时到不等,通过氧化反应使聚丙烯酰胺分子链断裂,降低分子量。
水解降解:调节溶液的 pH 值促使聚丙烯酰胺水解。对于聚丙烯酰胺,在碱性条件下更容易发生水解。向溶液中加入氢氧化钠(NaOH)溶液来调节 pH 值到 9 - 11。在适当的温度(如 40 - 60℃)下反应一段时间(如 1 - 3 小时),聚丙烯酰胺的酰胺基会发生水解反应,分子链断裂,分子量降低,拉丝现象得到缓解。反应结束后,可根据需要用酸调节 pH 值恢复到合适范围。
物理降解操作方法:超声降解:利用超声波的空化作用。将含有聚丙烯酰胺的溶液置于超声清洗器或专门的超声反应器中,开启超声波设备。一般超声频率在 20 - 100kHz,处理时间根据具体情况而定,从几分钟到几十分钟不等。超声波在溶液中产生的空化气泡在崩溃时会产生局部高温、高压和强烈的剪切力,使聚丙烯酰胺的分子链断裂,降低分子量,减少拉丝现象。
添加电解质法原理:对于离子型聚丙烯酰胺,添加电解质会改变溶液的离子强度,影响聚丙烯酰胺分子链的伸展状态和电荷分布。电解质离子会对聚丙烯酰胺分子链上的电荷产生屏蔽作用,使分子链收缩,减少拉丝。
操作方法:如果是阴离子聚丙烯酰胺,可以添加阳离子电解质,如氯化钠(NaCl)。将适量的氯化钠固体或其浓溶液加入聚丙烯酰胺溶液中,氯化钠的添加量可以从少量开始,如每升溶液添加 1 - 5 克,然后逐步增加,同时观察拉丝情况。但要注意,过量添加电解质会导致聚丙烯酰胺沉淀或絮凝,影响溶液稳定性。
改变搅拌方式和速度法原理:不当的搅拌方式和速度导致聚丙烯酰胺分子链过度伸展或缠绕,从而产生拉丝现象。通过调整搅拌方式和速度可以改善这种情况。
操作方法:如果是在搅拌过程中出现拉丝,降低搅拌速度。例如,原来搅拌速度为 300 - 500 转 / 分钟,可降低至 100 - 200 转 / 分钟。同时,改变搅拌桨的形状和搅拌方向也有帮助。使用桨叶面积较小、搅拌方向较为柔和的搅拌桨,避免分子链在搅拌过程中过度缠绕,减轻拉丝现象。