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高分子量阳离子和两性聚丙烯酰胺的合成及其应用

张红杰  
【摘要】: 随着国内外造纸工业向着高速化、夹网型、封闭型和废纸回用的方向快速发展,造纸湿部的化学环境愈来愈复杂,这对湿部的化学添加剂无疑提出了严峻的考验——必须具备抗剪切和适应能力强等条件。因此,我国急需开发新型高效的造纸湿部助剂。本文采用复合引发体系,通过水溶液自由基聚合反应,制备出一系列不同分子量和不同电荷密度的高分子量阳离子聚丙烯酰胺(CPAM)和两性聚丙烯酰胺(AmPAM),并将其作为助留助滤剂用于造纸湿部和作为絮凝剂用于造纸工业废水的处理,优化其应用条件。同时,对其应用时的作用机理进行了探讨。通过中试,找出合理的实现工业化的工艺路线,以期为实际生产和应用提供依据。 本文第一部分研究了高分子量阳离子和两性聚丙烯酰胺的合成。根据自由基聚合原理,采用复合引发体系,对丙烯酰胺单体(AM)、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵单体(DMC)和2—丙烯酰胺基—2—甲基丙烯磺酸单体(AMPS)进行自由基共聚合反应,制备出一系列不同分子量和不同电荷密度的高分子量CPAM和AmPAM。分别研究了pH值、引发剂用量、聚合浓度、反应起始温度等因素对聚合物分子量的影响,优选出最佳合成工艺。 本文第二部分对所合成的高分子量阳离子聚丙烯酰胺的性能进行了研究。运用核磁共振、红外光谱、胶体滴定等一系列检测方法,对高分子量CPAM的性能进行了检测,说明采用该聚合方法是比较成功的。 本文第三部分研究了高分子量阳离子和两性聚丙烯酰胺对漂白麦草浆的助留助滤作用。其助留助滤性能,随CPAM阳离子化度的增加而增强,随AmPAM阴离子化度的增加也增强,随CPAM和AmPAM分子量和用量的增大而增强;在pH值4~10的范围内,CPAM和AmPAM的助留助滤性能变化不大,在中碱性环境略好;用CPAM和膨润土组成的微粒助留系统可显著提高浆料的留着率和滤水性能。同时考察了动态条件下搅拌速度、接触时间、CPAM用量、pH值以及微粒系统中膨润土用量对一次留着率的影响。 本文第四部分探讨了阳离子聚丙烯酰胺的助留机理。将胶体滴定技术和Zeta电位测定法相结合,分别对单独添加CPAM和先加入PAC后加入CPAM时浆料的电荷电位进行了分析,从理论上阐明了各自的作用机理。 本文第五部分研究了高分子量阳离子和两性聚丙烯酰胺对造纸工业废水 天津科技大学硕士学位论文 的絮凝作用。高分子量 CPAM和 AmPAM与无机絮凝剂复配处理废纸脱墨废 水,效果理想。超高分子量 CPAM和 PAC复配处理箱板纸生产废水,絮凝效 果显著。 本文第六部分介绍了高分子量CPAM合成的中间试验。按实验室的合成路 线,进行了中试。对中试产品的分子量和阳离子化度进行了检测,找出造成中 试产品分子量差异性的原因,其阳离子化度符合要求。通过中试,找出了合理 的实现工业化的工艺路线。


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