《高分子化学》课程教学资源（实验指导，打印版）实验60 阳离子型聚丙烯酰铵絮凝剂实验设计

实验60阳离子型聚丙烯酰铵絮凝剂实验设计 目的要求 1、掌握共聚合反应原理，达到理论与实际应用相结合。 2、进行聚合机理、聚合方法的选择及确定。 3、掌握聚合配方和聚合反应条件，在体系组成原理、作用、配方设计，用量等确定方 面得到初步锻炼。 4、对聚合工艺条件的设置有所了解，进一步掌握聚合温度、反应时间等因素的确定 二、基本原理 丙烯酰胶是一类应用广泛的水溶性单体，聚丙烯酰胺的用途，尤其在作为一种功能高分 子的驾凝剂的作用在实验5中已做了介绍。其作用原理是聚丙稀酰鞍的酰胺基可与许多物质 亲和、通过大分子上的电荷与粒子上的反电荷间的静电吸引作用，吸附形成氢健，在被吸 的粒子间形成 桥联 。使数个甚全数 个有 连接 起，生成絮团， 加速粒子 在聚丙烯酰胺大分子链上引入离子基团做成阳离子型或阴离子型聚丙烯酰胺，史利于在 某些领域使用。阴离子型聚丙烯酰胺山于具有良好的粒子絮体化性能，史宜于用在矿物悬浮 物的沉降分离，阳离子型豪丙烯酰胺的相对分子质量通常比阴离子型或非离子型的相对分子 质量低，其絮凝作用主要是通过电荷中和作用，即絮凝带负电荷的胶体，只有除浊、脱色等 适用于有机胶体含量高的废水，如染色、造纸、食品、水产品加工与发酵等工业废水 处理 阳离子型聚丙烯酰胺多数是通过丙烯酰胺与阳离子单体自山基共聚得到。常用的阳离了 单体有：2-丙烯酰氧基乙基二甲基氯化铵、N,N一二甲基甲基丙烯酰氧乙基丁基溴化铵、 烯丙基二甲基氯化铵、苯胺盐酸盐、水溶性氨基树脂、聚硫脉盐酸盐、聚乙烯基吡啶盐、聚 共聚物相对分子质量越大，阳离子含量越高，絮凝效果越好，提高相对分子质量的方法 有调节引发剂、单体浓度、链转移剂，控制反应温度及选择聚合方法等。 下面介绍两种比较成熟的品种： 1、丙烯酰胺-甲丙烯酸二基甲氨基乙酯氯甲烷盐共聚物，后者占25%，，氧化-还原引 发剂，水溶液聚合，单体浓度20% 丙烯酰 甲基丙基丙烯酰胺共聚物，后者占20%，偶氯类引发剂，水溶液聚合 单体浓度15%。 三、主要试剂 丙烯酰胶无色透明片状品体，无臭，有毒。比重1.12，熔点8485℃，沸点125℃。溶 于水、乙醇、微溶于苯、甲苯 丙烯酰胺-二烯丙基二甲基氯化铵的竞聚率1=1.95，=0.30 四、实验设计 (一)丙烯酰胺一二烯丙基二甲基氯化铵共聚物的自由基水溶液聚合 目标产物丙烯酰胺-二烯丙基二甲基氯化铵阳离子絮凝剂 提示 1、聚合机理及浆合方法自山基无规共紧，溶液聚合 2、反应装置1000ml聚合釜，装料系数60-70%·

3、聚合配方二烯丙基二甲基氯化铵含量30-35%(w%),水/单体=70-60/30-40(w w),以100份单体计(w)：偶氮类引发剂：0.03-0.04。 4、聚合工艺 反应温度55℃， 搅拌速率：约120r/min。 反应时间3h。 要求 1、根据目标产物性能，确定共聚物分子结构，给出简要解释。 2、确定聚合机理及聚合方法，给出简要解释，与出聚合反应基元反应。 3、根据提示计算出具体聚合配方。 4、确定聚合装置及主要仪器，画出聚合装置简图。 5、制定工艺流程，画出工艺流程框图。 6、确定聚合工艺条件，给出简要解释。 (二)丙烯酰胺-二烯丙基二甲基氯化铵共聚物的自由基反相乳液聚合 目标产物丙烯酰胺-二烯丙基二甲基氯化铵阳离子絮凝剂 提示 1、聚合机理及聚合方法自山基无规共聚，反相乳液聚合。 2、反应装置1000ml聚合釜，装料系数60-70%。 3、聚合配方二烯丙基二甲基氯化铵含量30-35%(w%),有机溶剂/单体=70-60/30-40 (ww),以100份单体计(w):氧化剂：0.10-0.25，还原剂：0.01-0.04，乳化剂：2-3。 4、聚合工艺 反应温度15-50℃， 搅拌速率：约120r/min。 反应时间反应3小时。 要求 1、根据目标产物性能，确定共聚物分子结构，给出简要解释。 2、确定聚合机理及聚合方法，给出简要解释，与出聚合反应基元反应。 3、根据提示计算出具体聚合配方。 4、确定聚合装置及主要仪器，画出聚合装置简图。 5、制定工艺流程，画出工艺流程框图。 6、确定聚合工艺条件，给出简要解释