氟碳改性聚丙烯酰胺类聚合物的合成及其应用研究

摘要

自从聚丙烯酰胺被应用于水处理领域,聚丙烯酰胺类水处理剂就一直是研究的热点,各种新产品层出不穷。本文首先综述了丙烯酰胺及其聚合物的用途和发展状况。疏水缔合型聚丙烯酰胺是一种性能优良且被广泛使用的一类高聚物,具有增稠、耐温、耐盐、抗剪切等各种特殊性能,是最近十几年研究较多的一种高聚物。而本文合成的氟碳型聚合物就是其中一种,比起碳氢疏水单体,氟碳型疏水单体性能更加优良,疏水性更强,已有许多科研成果。本文重点综述了疏水型聚丙烯酰胺的类型、溶液性能、及其发展中存在的问题:讨论了疏水缔合型聚合物的合成方法,其合成方法多种多样,主要讨论了本实验所使用的方法:胶束共聚法,重点讨论了胶束共聚法的原理。
　　 阻垢剂是一种广泛应用于工业循环水中的一种必不可少的助剂,本文列举了各种水垢,重点探讨了各种阻垢剂的最新发展状况。絮凝剂也是工业水处理中的常用高分子助剂,其产品繁多,本文简单介绍了絮凝剂的研究现状。两性絮凝剂是一种含有阴阳离子基团的性能全面的絮凝剂,是最近十几年的研究热点,本文介绍了两性高分子絮凝剂的结构及其絮凝机理,然后介绍了它的种类,最后重点综述了两性絮凝剂的最新进展。
　　 在实验中,本文合成了一种氟碳型聚丙烯酰胺类的阻垢剂和一种两性絮凝剂,并考察了聚合条件和应用性能,对阻垢剂和絮凝剂进行了红外表征。实验的具体内容如下:
　　 以全氟辛基丙烯酸酯(PFMA)为疏水单体,与丙烯酰胺(AM)、丙烯酸(AA)通过自由基胶束共聚法制得氟碳型阻垢剂,研究影响共聚反应的各种因素和变化规律,讨论功能性单体的种类和含量对共聚物性能的影响,确定合理的聚合工艺条件。实验结果表明,在共聚反应温度为50℃、共聚反应时间为6h、引发剂质量分数(占(单)体质量)为0.3％、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸(AMPS)质量分数为15％、含氟单体质量分数为0.5％,SMR值为7时合成的三元共聚(物)具有优异的溶解性能。并对共聚物的阻垢性能进行了测试,结果表明,该共聚物具有优良的阻垢性能。
　　 以全氟辛基丙烯酸酯(PFMA)为疏水单体,与丙烯酰胺(AM)、二烯丙基二甲基氯化铵(DMDAAC)、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)通过自由基胶束共聚法制得氟碳型絮凝剂。结果表明,在n(AM):n(AMPS):n(DMDAAC)=4:2:4,PFMA含量为0.5％、单体质量分数为30％、引发剂质量分数(占单体质量)为0.3％,合成的四元共聚物对硅藻土悬浮液有较好的絮凝效果。当共聚物添加量为15mg/L、温度为50℃、pH值3时,硅藻士悬浮液的透光率和絮凝时间可达98.8％和14s。

目录

文摘

英文文摘

1 前言

1.1 水处理剂发展现状

1.2 聚丙烯酰胺

1.2.1 用途

1.2.2 国内外发展历史、现状及趋势

1.3 疏水缔合聚合物

1.3.1 疏水缔合聚合物类型

1.3.2 疏水缔合聚合物溶液性能

1.3.3 疏水缔合聚合物应用中存在的问题

1.4 胶束聚合疏水缔合聚丙烯酰胺共聚物的研究

1.4.1 胶束共聚法

1.4.2 胶束聚合的原理

1.5 阻垢剂

1.5.1 各种水垢

1.5.2 阻垢剂的分类

1.6 絮凝剂

1.6.1 絮凝剂研究现状

1.6.2 两性高分子絮凝剂结构及其絮凝机理介绍

1.6.3 两性型高分子絮凝剂现状

1.6.4 两性高分子絮凝剂的种类及研究进展

1.7 本课题的研究内容

2 阻垢剂

2.1 实验试剂和仪器

2.1.1 试剂和规格

2.1.2 主要仪器和设备

2.2 全氟辛基乙基丙烯酸酯、丙烯酰胺和丙烯酸阻垢剂的合成

2.2.1 实验原理

2.2.2 实验步骤

2.2.3 实验装置图

2.3 聚合物特性粘度[η]的测定

2.4 静态阻垢率的测定

2.4.1 配制试剂

2.4.2 阻垢率的测定

2.4.3 阻垢率的计算

2.5 三元聚合物红外光谱测定及其分析

2.6 结果与讨论

2.6.1 氟碳单体用量对阻垢率的影响

2.6.2 反应过程中丙烯酸AA含量对聚合物性能的影响

2.6.3 引发剂的影响

2.6.4 SMR值的影响

2.6.5 共聚物添加量对阻垢性能的影响

2.6.6 温度对阻垢性能的影响

2.7 实验小结

3 疏水缔和型两性絮凝剂的合成及其性能

3.1 实验试剂和仪器

3.1.1 试剂和规格

3.1.2 主要仪器和设备

3.2 疏水缔合型两性絮凝剂的合成

3.2.1 实验原理

3.2.2 实验步骤

3.3 特性粘数的测定

3.4 絮凝性能的测定

3.5 P(AM/PFMA/AA)共聚物红外结构表征

3.6 絮凝剂部分结果与讨论

3.6.1 主要单体配比的影响

3.6.2 PFMA的影响

3.6.3 单体质量分数的影响

3.6.4 引发剂用量对特性粘数的影响

3.7 絮凝剂的絮凝性能

3.7.1 共聚物添加量对絮凝性能的影响

3.7.2 温度对絮凝效果的影响

3.7.3 pH对絮凝效果的影响

3.8 实验小结

4 结论与展望

4.1 结论

4.2 展望

参考文献

致谢

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