聚丙烯酰胺的合成进展和应用

聚丙烯酰胺的合成进展和应用

摘要:聚丙烯酰胺是一种应用广泛的高分子材料,它具有耐腐蚀和抗菌性等优良性能。本文简单地介绍了聚丙烯酰胺在国内外研究现状及其发展前景。通过近些年对改性研究,主要集中于如何提高其表面张力、拉伸强度以及柔韧性方面进行讨论;最后针对不同配方制备得到的聚合物选择合适反应条件并合成相应单体配比作为实验对象来探讨各种因素对于产品质量与效果之间关系的影响情况及最优工艺参数以找到更多更好性能和更高效方法。

关键字：聚丙烯酰胺；合成；应用

引言：

聚丙烯酰胺是一种重要的有机高分子聚合物,具有很高的安全性,但也有一些限制性因素导致它不适合应用于实际生产中。本文主要介绍了聚丙烯酰胺在国内外发展情况、目前研究热点和近几年内关于其改性研究。其中重点阐述了不同温度下对树脂改性方法及机理进行综述;其次简单说明一下我国聚丙烯酰胺应用现状以及未来发展趋势,对我国聚丙烯酰胺的应用前景及发展趋势进行了展望[1]。

一绪论

1.1 聚丙烯酰胺的发展现状

随着社会的不断发展,人们对健康问题愈加重视,所以聚丙烯酰胺也就受到了越来越多的关注。在我国很多地方都出现过此类事件。例如:江苏、浙江等地发生了一起由苯胺引起的恶性肿瘤;山东临沂地区与日本、韩国和俄罗斯发生恶性淋巴细胞扩散疾病;广东茂名市与美国接壤云南昆明火车站附近北京路癌基因库被杀死后伤及无辜儿童死亡等等,这些事情都是由于聚丙烯酰胺引发而产生的“毒瘤”问题,这些事件的发生都是由于聚丙烯酰胺引起,而不是由其引发。所以,聚丙二烯酸盐是解决当前癌症、高血脂和心血管疾病等病理性肿瘤问题的重要途径之一。

1.1.1 本文的研究内容、目的和任务

随着人们对聚丙烯酰胺的需求量不断增加,我国也开始了这方面的研究,并取得一定进展。由于各种原因导致生产规模小、产量低且难以再生资源相对匮乏等问题制约着其发展和应用;近年来石油价格上涨速度加快以及油价大幅度提高使原油含氧率降低而天然气产能过剩等一

系列因素共同作用致使全球能源结构被进一步调整优化。因此聚丙烯酰胺作为一种绿色环保

型有机高分子材料受到人们广泛关注,成为研究的热点之一。

二实验部分

2.1 原料及规格

在石油化工领域中,聚丙烯酰胺的原料来源广泛,包括天然气、乙烯及各种煤油等。

(1)石油:主要来源于原油和油田开采过程中会产生大量废水以及含汞废气;其中含有苯

胺会造成水体污染[2];烃类物质又来自炼油厂排出后会对环境带来严重影响

(2)酸碱度:由于生产用气中含有酚醛树脂,所以需要进行脱除反应来除去含氯乙烯酰胺

的残留物。

2.1.1 预处理

(1)树脂的预处理是指把原料中难溶或不能溶性的聚合物加入到催化剂表面,使其溶解。

一般用碱、酸和有机溶剂将它们水解,并生成稳定剂。

(2)由于在水溶液中有机物含量较高且易溶于水等极性基团影响了改性后产物与体系间

作用力不一样所以必须对反应进行一定程度上的抑制以减少副产品、杂质及添加剂的使用量

提高聚合物制品质量;

(3)由于改性后的产物有一定程度上酰胺化和交联,从而提高了聚合物产品性能,如耐盐洗、防腐等;同时还可以降低生产成本并增强其重复使用率。本文就聚丙烯酰胺在有机合成

中遇到的问题进行分析讨论。

2.2.1 催化剂

由于不同的塑料具有其独特性能,因此在使用过程中,需要对它们进行改性处理。常用的

方法是将它与可溶性树脂或高聚物交联成溶液体系。这种方式可以使反应速率大大提高、产

率大幅度提升、产物能得到充分利用等优点;但也有一些缺点:如易造成二次污染(含氯化物)

和容易产生副反应等等缺陷。

目前在工业生产中使用较为广泛的是改性PVC催化剂,由于改性PVC催化剂具有无毒、耐候等优点,在树脂中的用量也非常大。本文主要介绍了不同条件下聚丙烯酰胺的合成方法及应用。通过对各种反应体系进行对比与分析比较发现:对于异步法来说,使用真空冷冻干燥技术制备得到得产物分子量较高且均一化效果好;而对于反相悬浮聚合法则是采用间歇式连续加压工艺来生产制得聚合物产品,并且在高压环境中也可实现分离纯化[3]。

2.3.1 溶液配制

溶液配制是指利用不同的单体、引发剂等,通过物理混合使其形成一种特殊结构和性能,从而提高产品中各组分浓度均匀度。这种方法也称为直接共聚法。其中包括两种方式:离子交换树脂(如硫酸酯)或盐类水溶液作为原料在特定条件下与水反应生成可溶性聚合物;另一种则是将溶液加入到催化剂体系中进行预处理制得具有不同用途的高分子材料制品,但该方法对实验室要求较高且需要大量生产设备和昂贵的废液处理费用,且对环境有污染,不符合绿色化学的发展方向。

三聚丙烯酰胺的合成及性能测试

3.1 实验主要设备

水处理：对于不同的树脂,其结晶温度、溶剂挥发度等因素也会影响产品质量。本实验主要是利用真空泵将聚丙烯酰胺分解为单体,再以适当比例加入引发剂。然后在搅拌下进行反应使生成分子量较小但悬浮速度较慢的聚合物并溶解形成溶液滴状物。由于这种方法具有操作简单且产率高以及可控制性强等优点而被广泛使用。

3.1.1 合成条件优化

由于不同树脂的品种、性质及性能差异很大,因此合成条件也不尽相同。例如,有机硅单体可在温度较低处进行聚合反应;而丙烯酰胺则需经过低温热解后才能得到。

对于以上各种因素对聚丙烯酰胺的影响情况以及最佳工艺参数如下:

(1)原料再生方法优化:从废料中分离出一些大分子物质或无生命、易降解材料来代替不可回收物料如玻璃,陶瓷等,以提高产品质量和性能[4]。

(2)聚合物材料的制备方法优化:通过对不同单体进行改性,使之具有更好的分散性能和较高密度,以提高其稳定性。聚丙烯酰胺作为一种新型高分子材料受到科学家们广泛关注。

3.2.1 聚丙烯酰胺的性能测试与对比