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反相乳液中淀粉接枝共聚物的合成及其絮凝性能的研究

曹亚峰  
【摘要】:以淀粉为基材,与乙烯基单体在反相乳液中进行接枝共聚反应,制得相应淀粉接枝共聚物系列产品。该系列产品用作污水处理用絮凝剂具有优良的性能。 在反相乳液中进行淀粉接枝共聚反应,可以得到高分子量、高聚合物浓度的乳液产品。而在低温下进行引发,可以提高接枝聚合反应的接枝效率。 研制了用于氧化还原体系引发接枝共聚反应的催化剂—磷钨杂多酸-硝酸过度金属盐络合物(DWG),实现了低溫引发淀粉接枝丙烯酰胺反应。 分别以过硫酸盐、过硫酸盐—尿素复合物、过硫酸盐—尿素—DWG复合物、过氧化苯甲酰—连二亚硫酸钠—DWG复合物为引发剂,引发反相乳液中的淀粉接枝丙烯酰胺的聚合反应,对引发过程温度、pH值、引发剂浓度、引发剂组成、共聚单体的种类等因素对单体转化率、接枝率、产品特性黏数的影响进行了研究。磷钨杂多酸-硝酸铬络合物作为氧化还原体系引发催化剂可以使引发温度降低10~20℃。 分别对以脂肪酸及其盐和非离子表面活性剂为乳化剂对接枝共聚反应的作用进行了研究,讨论了乳化剂种类、乳化剂组成、乳液形成方法、乳化剂用量对单体转化率、接枝率、接枝效率、产品特性黏数的影响。结果表明,脂肪酸盐作为乳化剂,低温情况下乳液具有更好的稳定性,而将单一的表面活性剂进行复配得到的混合物的乳化效果最好,其中油酸与油酸钠的复配物以及Span20和OP4的复配物为乳化剂时,单体转化率、接枝率、接枝效率和产品的特性黏数达到最大值。 对反相乳液中淀粉接枝丙烯酰胺等单体聚合反应过程中卤化钠、硫酸盐、低碳有机酸盐等作用进行了研究。发现卤化钠中氟化钠对接枝聚合反应有促进作用,氯化钠、溴化钠、碘化钠则对接枝聚合反应有阻聚作用。向淀粉接枝丙烯酰胺反相乳液聚合体系中加入硫酸盐时,不同种类的硫酸盐对接枝聚合反应的影响是有非常明显的差异:硫酸钠的加入,使接枝聚合反应的单体转化速率增加,而对接枝效率基本上不产生影响。硫酸镁的加入,使单体转化速率降低,接枝效率也降低;硫酸亚铁的加入,使接枝聚合反应速率急剧降低,而且接枝效率也降低;硫酸铜的加入,使接枝聚合速率降低幅度较大,但接枝效率降低的幅度却比硫酸镁和硫酸亚铁小。 以丙烯酰胺、丙烯酸、二甲基二烯丙基氯化铵、甲基丙烯酸二甲氨基乙酯、甲基丙烯酸二甲胺基乙酯氯化铵、丙烯酰氧基乙基三甲基氯化铵、甲基丙烯酰氧基乙基甜菜碱为聚合单体,合成出系列具有不同电荷性质、电荷分布、电荷密度的淀粉接枝共聚物。将合成的产品用于屠宰场污水、电瓷厂污水的处理。其中电瓷厂污水处理后可直接排放或回用,屠宰污水的处理同样得到很好的效果。


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