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基本信息

項(xiàng)目名稱：
水包水聚丙烯酰胺乳液的制備及在造紙工業(yè)中的應(yīng)用
小類：
能源化工
簡介：
陽離子聚丙烯酰胺（CPAM）是一種非常重要的水溶性聚合物，有著許多優(yōu)異的特性，其中帶季銨鹽基團(tuán)的丙烯酰胺系陽離子聚合物由于其良好的吸附與架橋作用，能有效與陰離子結(jié)合，產(chǎn)生優(yōu)良的絮凝效果。陽離子聚丙烯酰胺在水處理、三次采油、造紙等領(lǐng)域，具有廣闊的應(yīng)用前景。
詳細(xì)介紹：
水包水乳液，它將兩種具有水溶性差異的高分子同時(shí)分散在水中形成乳液，使用時(shí)用大量水稀釋，聚合物極易溶解于水水包水乳液與水溶液聚合得到的產(chǎn)品相比，固含量高，反應(yīng)體系粘度易控制；與反相乳液聚合得到的產(chǎn)品相比，無有機(jī)溶劑，環(huán)保性極好；與粉末狀聚丙烯酰胺相比，其生產(chǎn)過程中不需要消耗大量能源對產(chǎn)品進(jìn)行干燥和粉末化，且水溶性更好。

作品專業(yè)信息

設(shè)計(jì)、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點(diǎn)、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)

目的： 制備固含量在的30%以上的，穩(wěn)定的(穩(wěn)定時(shí)間在6個月以上)的低粘度的流動性好的水包水聚丙烯酰胺乳液，將其作為絮凝劑，助留劑和助濾劑用在造紙工業(yè)。 基本思路： 先從聚乙二醇，聚乙烯吡咯烷酮等中篩選出合適的種類及分子量的分散介質(zhì)，然后將其用于雙水相聚合。通過改變參加反應(yīng)的單體種類及用量，穩(wěn)定劑的種類以及用量，引發(fā)劑種類以及用量，以及反應(yīng)條件（包括反應(yīng)溫度，攪拌速度，PH等），制備出不同類型的水包水聚丙烯酰胺乳液。 創(chuàng)新點(diǎn)： 采用的是水包水聚合，且聚合過程不添加任何有機(jī)溶劑，很環(huán)保；不添加表面活性劑，就能制備出高固含量的高分子量聚丙烯酰胺乳液；聚合中添加了表面活性單體。

科學(xué)性、先進(jìn)性

本研究技術(shù)——水包水聚合法： 方法描述：將帶有烯式不飽和鍵的單體a(AM含量在單體總含量的50%以上)溶解于水溶性高分子b的水溶液中進(jìn)行聚合反應(yīng)。該聚合過程不會因?yàn)檎扯仍黾佣鴮?dǎo)致體系很難或不能攪拌，所制備的乳液具有很優(yōu)異的穩(wěn)定性和良好的流動性，能在短時(shí)間內(nèi)被水稀釋成為透明的均相體系。

獲獎情況及鑒定結(jié)果

無

作品所處階段

實(shí)驗(yàn)室階段

技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式

待定

作品可展示的形式

產(chǎn)品

使用說明,技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢,適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說明,市場分析,經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測

產(chǎn)品特點(diǎn)： 與其它劑型產(chǎn)品相比，水包水型聚丙烯酰胺乳液具有如下優(yōu)點(diǎn)： 1、分子量可調(diào)且分布窄，殘余單體含量少。。 2、表觀粘度低，流動性好。溶解速度很快，且無塊狀、顆粒狀不溶物。 3、無毒無腐蝕性，不含溶劑、表面活性劑。4、應(yīng)用范圍廣，適應(yīng)性強(qiáng)。 技術(shù)原理及流程 1、電性中和。 2、嵌鑲結(jié)合。 3、橋聯(lián)結(jié)合。 適應(yīng)范圍：可用做造紙廢水絮凝劑，助留劑和助濾劑。 推廣的前景技術(shù)性： 該產(chǎn)品采用目前最為先進(jìn)的乳液聚合方法，通過特殊的氧化—還原引發(fā)體系引發(fā)水溶性單體聚合，綜合了無皂、種子及殼核乳液聚合之優(yōu)點(diǎn)制備而成。 市場分析及效益預(yù)測： 該產(chǎn)品用做造紙助留劑、助濾劑,可顯著提高紙纖維的留著率，并可同時(shí)提高造紙過程中的濾水性和紙張質(zhì)量，還可用于污水處理，市場前景廣闊。 總投資:本項(xiàng)目設(shè)備投資100萬元，即可建成年產(chǎn)400噸的生產(chǎn)線，生產(chǎn)成本為10000元/噸，銷售價(jià)格20000元/噸，效益可觀。

同類課題研究水平概述

國外進(jìn)展： 1976年 ,法國著名的高分子專家Riess教授等在將聚氧化乙烯（PEO）、聚2-乙烯基氯化吡啶和氧化乙烯-2-乙烯基氯化吡啶共聚物這種水溶性聚合物溶液進(jìn)行混合時(shí)得到了一種穩(wěn)定的乳液體系，他們首次將這種體系稱之為聚合物“‘水包水’乳液”（emulsion du typeeau dans eau）。隨后，Hosoda等將丙烯酸鈉（NaAA）在聚乙二醇（PEG）水溶液中進(jìn)行自由基聚合得到了聚丙烯酸鈉“水包水”乳液，20世紀(jì)90年代后，jaeger小組在NaCl水溶液中以低分子量聚電解質(zhì)或PEO作為穩(wěn)定劑，通過陽離子單體2-(甲基丙烯酰氧)乙基二甲基芐基氯化銨(MADAMBQ)、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨(DMC)均聚或與AM共聚得到了水分散體系。21世紀(jì)初，cho等以低分子量陽離子聚電解質(zhì)作為穩(wěn)定劑，在(NH4)2SO4水溶液中分別進(jìn)行AM的均聚以及AM和陽離子單體丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨(DAC)的共聚得到了分子量達(dá)3106-6106g/mol、穩(wěn)定的非離子及陽離子PAM水分散液。在此前后，國外知名的水溶性聚合物生產(chǎn)商N(yùn)alco、聯(lián)合膠體公司、Cytec、ElfA to Chem、SNF、Rohm & Hass、Stockhausen、海茂株式會社等都先后開展了相關(guān)的研究。 國內(nèi)進(jìn)展： 近幾年來，國內(nèi)相關(guān)的研究機(jī)構(gòu)和生產(chǎn)廠家在PAM“‘水包水’乳液”的研發(fā)上異?；钴S。單國榮等以PEG作為穩(wěn)定劑, 分別研究了純水溶液中的AM均聚以及AM和DMC的共聚，重點(diǎn)考察了PAM-PEG-H2O三元體系相圖和AM單體在兩相中的分配和穩(wěn)定性。 此外， Ye等和韓磊等分別以叔丁醇/水、甲醇/水的混合溶劑作為反應(yīng)介質(zhì)，以聚乙烯吡咯烷酮作為穩(wěn)定劑，通過分散聚合制備了PAM，但由于使用了有機(jī)溶劑，因此這均非嚴(yán)格意義上的“‘水包水’乳液”。馮玉軍等人采用(NH4)2SO4和其他無機(jī)鹽的混合水溶液作為反應(yīng)介質(zhì)，利用自制的分散穩(wěn)定劑，通過近4年的攻關(guān)，先后實(shí)現(xiàn)了陽離子、陰離子和疏水締合PAM“‘ 水包水’乳液”的中試生產(chǎn)，并建成了500t/a的生產(chǎn)線；以武玉民所在團(tuán)隊(duì)的PAM“‘水包水’乳液”為具體探討其性質(zhì)和應(yīng)用。
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