水溶液聚合法
原料准备:以丙烯酰胺(AM)为单体,丙烯酸(AA)为共聚单体,同时加入引发剂、链转移剂等助剂。引发剂常用过硫酸盐,如过硫酸钾、过硫酸铵等;链转移剂可选用异丙醇、巯基乙醇等。
聚合反应:将 AM、AA 和助剂溶解在去离子水中,配制成一定浓度的溶液,加入到反应釜中。通入氮气排除反应体系中的氧气,然后升高温度至一定范围(为 40 - 80℃),加入引发剂引发聚合反应。在反应过程中,单体分子在引发剂作用下发生自由基聚合,形成聚丙烯酰胺链。通过控制反应温度、时间和引发剂用量等参数,可调节聚合物的分子量和性能。
后处理:反应结束后,得到的聚合物溶液经过造粒、干燥、粉碎等后处理工序,得到阴离子聚丙烯酰胺产品。干燥过程中要注意控制温度和时间,避免产品过热降解。
反相乳液聚合法
原料准备:将 AM、AA 溶解在水中形成水相,选用合适的油相(如甲苯、环己烷等)和乳化剂(如 Span - 80、Tween - 80 等)。乳化剂的作用是使水相均匀分散在油相中形成乳液。引发剂则根据反应条件选择油溶性或水溶性引发剂,如偶氮二异丁腈(AIBN)、过硫酸钾等。
聚合反应:将水相、油相和乳化剂加入到反应釜中,通过高速搅拌形成稳定的反相乳液。然后加入引发剂,在一定温度(一般为 30 - 60℃)下引发聚合反应。在乳液体系中,单体在水相液滴内进行聚合反应,形成的聚合物颗粒被乳化剂包裹,分散在油相中。
后处理:反应完成后,通过破乳、分离、干燥等工艺得到阴离子聚丙烯酰胺产品。破乳方法可采用化学破乳剂或加热等方式,使乳液中的水相和油相分离,然后对聚合物进行干燥处理,得到粉末状或颗粒状产品。
悬浮聚合法
原料准备:以 AM、AA 为单体,加入适量的悬浮剂(如聚乙烯醇、羟丙基甲基纤维素等)、引发剂和水。悬浮剂的作用是使单体在水中形成稳定的悬浮液,防止单体液滴相互粘连。
聚合反应:将单体、悬浮剂、引发剂和水加入到反应釜中,搅拌均匀形成悬浮液。然后加热至一定温度(为 50 - 90℃),引发剂分解产生自由基,引发单体聚合。在悬浮体系中,单体液滴内进行聚合反应,形成聚合物颗粒。
后处理:反应结束后,经过过滤、洗涤、干燥等工序得到阴离子聚丙烯酰胺产品。过滤除去悬浮液中的未反应单体和杂质,洗涤去除聚合物表面的悬浮剂和其他残留物质,较后干燥得到产品。
不同的合成工艺各有优缺点,水溶液聚合法工艺简单、成本较低,但产品分子量分布较宽;反相乳液聚合法合成的产品分子量高、溶解性好,但工艺相对复杂,成本较高;悬浮聚合法产品质量稳定,但对悬浮剂的要求较高。在实际生产中,可根据产品的应用需求和生产成本等因素选择合适的合成工艺。