反相乳液聚合是指單體的水溶液借助油包水型(W/O)乳化劑分散在油的連續(xù)相介質(zhì)中的聚合反應(yīng)稱為反相乳液聚合。聚合體系主要由單體、有機(jī)相、引發(fā)劑和乳化劑組成。
反相乳液聚合的特點(diǎn)是在便于散熱和低粘度介質(zhì)中聚合的條件下,可以采用濃單體聚臺(tái)。反相乳液聚合時(shí),乳液或乳膠的穩(wěn)定性對(duì)聚合和產(chǎn)品都是十分重要的指標(biāo),也是該方法的難點(diǎn)。解決此問(wèn)題的關(guān)鍵是選擇適當(dāng)?shù)娜榛瘎┫到y(tǒng),因?yàn)槿榛瘎┰谌槟z粒的最外層構(gòu)成吸附膜,通過(guò)吸附膜的阻隔或空間位障作用,可防止粒子粘并,以實(shí)現(xiàn)乳液的穩(wěn)定。反向乳液聚合中常根據(jù)乳化劑的親水親油平衡值(HLB)和內(nèi)聚能(CER)的大小來(lái)選擇。反向乳液聚合機(jī)理的研究表明,采用非離子型乳化劑,油溶性或水溶性引發(fā)劑,在脂肪烴或芳烴中進(jìn)行聚合反應(yīng)時(shí),其反應(yīng)場(chǎng)所都是在單體液滴中。AM反向乳液聚合動(dòng)力學(xué)研究表明,根據(jù)所用的溶劑、乳化荊、引發(fā)劑的種類以及量的不同,聚合速率對(duì)各因素的依賴關(guān)系也不同。
反相乳液聚合法生產(chǎn)的PAM膠乳與溶液聚合法生產(chǎn)的水溶膠和干粉相比,膠乳的溶解速度快,分子量商分布且窄,殘留單體少,聚合反應(yīng)中粘度小,易散熱也易控制,但本法生產(chǎn)成本高,技術(shù)也比較復(fù)雜。
乳液聚合的詳細(xì)工藝流程如下:
①配乳化液
取一定量的液體石蠟,加入一定量的乳化劑,按一定比例加入丙烯酰胺的去離子水溶液(如果是接枝共聚[3],還要加入接枝物),然后向其中加入乳化劑,進(jìn)行乳化;
②通氮脫除溶氧
向上述石蠟溶液中通入高純氮,調(diào)整減壓閥開(kāi)度,使排出的氮?dú)馀葸B續(xù)均勻即可,通氮時(shí)間 30 分鐘,出去反應(yīng)液中的溶解氧,防止引發(fā)劑失效;
③引發(fā)聚合
向上述脫氮處理的乳化液中加入配好的一定濃度的引發(fā)劑溶液,引發(fā)聚合,恒溫一定時(shí)間;
④破乳
向上述聚合完成的溶液中加入一定量的乙醇破乳,使其中的PAM脫離出來(lái);
⑤洗滌
向脫離出來(lái)的PAM顆粒中加入丙酮洗滌;
⑥干燥
將洗滌后的PAM顆粒通入干燥箱中干燥后即得PAM產(chǎn)品。
2007 年孫衍寧[11]等以玉米淀粉、AM、DMDAAC 為原料,通過(guò)反相乳液聚合制得改性淀粉陽(yáng)離子多元共聚物,并將其用于制漿造紙中段廢水的處理。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,在獲得的優(yōu)化條件下,多元共聚產(chǎn)物最優(yōu)投加量為 8mg/L 時(shí),廢水 CODCr、SS、色度經(jīng)處理后去除率各自可達(dá)到 94.8%、97.1%、93%。證明了通過(guò)陽(yáng)離子改性,可得到較好的陽(yáng)離子絮凝劑。目前,這種制備方法已實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn),但國(guó)內(nèi)改性 CPAM 陽(yáng)離子形式較單一,存放時(shí)間短、殘留單體毒性較大,應(yīng)用受到一定限制。
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