阳离子聚丙烯酰胺(CPAM)制备方法
根据单体共聚法的制备工艺流程变化,又可将其进一步以分为水溶液聚合法、模板聚合法、分散聚合法、反相(微)乳液聚合法、紫外光引发聚合法等。
2.1水溶液聚合法
水溶液聚合法是目前较为常用的CPAM制备方法,它将丙烯酰胺(AM)、阳离子单体、引发剂及其他聚合原料全部溶解于水中,并通过热或光引发聚合反应即可得到原始的胶状产品,然后将其干燥粉碎造粒后即可得到便于运输和使用的粉末状产品。
胡瑞等将AM与DMC按照1:1的摩尔配比,使用水溶液聚合法聚合CPAM,当复合引发剂质量浓度为0.2‰,单体质量浓度为35%,聚合溶液pH为5.5-6.5,尿素质量分数为AM的1‰,乙二胺四乙酸二钠质量分数为AM的0.2‰,β-二甲胺基丙腈质量分数为AM的0.3‰,反应时间在5到6个小时的反应条件时,制得产品的特性黏数η达到13.95dL/g。
水溶液聚合法的优点是生产工艺成熟,操作方便,工艺安全,现已实现规模工业化生产;缺点是产品中AM残留量高,聚合过程中易发生交联反应,使絮凝剂产品的溶解性变差,在聚合反应及干粉造粒过程中均需要加热,因此能耗较高。
2.2模板聚合法
模板聚合是指聚合时如果单体能沿着长分子链定向排列可以改变或控制聚合反应规律,并把长分子链物质的这种作用称为模板效应。目前关于模板聚合还没有一个严格的定义,广义上是指在聚合反应体系中加入一种特殊的高分子物质作为模板,在聚合过程中模板因含有特殊的化学基团可通过化学键作用力如离子键、范德华力、氢键、共价键,或物理作用力如静电作用等方式与反应物或反应过程中的中间物发生作用,从而改变聚合反应规律,例如聚合反应速率、单体竞聚率、聚合物分子序列分布、单体链段长度及分子结构等,最终达到改善聚合物性能的目的。所以模板聚合可视为模拟“生物复制”的化学过程,模板在这个过程中相当于对聚合单体起到了“组装”作用。选择适宜的模板可使聚合反应按照设想的规律和秩序进行,从而获得特定分子序列的高分子聚合物。