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玉米淀粉—丙烯酰胺接枝共聚物的合成工艺及应用

降林华  
【摘要】:丙烯酰胺-玉米淀粉接枝共聚物(Graft Copolymerization)是—类新型的高分子材料,它们是既有多糖化合物的分子间作用力与反应性,又有合成高分子的力学与生物作用稳定性和线性链展开能力的网状大分子。与均聚聚丙烯酰胺相比,具有絮凝能力强,分子链稳定性增加,适用范围广及阳离子化学反应更容易进行等特点。具有增稠、絮凝、助沉和稳定胶体等功能,在高分子絮凝剂、高吸水材料、造纸工业助剂、油田化学材料、可降解地膜和塑料等多方面的实际应用中具有优异的性能。 本文以玉米淀粉为基材,以不同化学引发体系:过硫酸盐(KPS)、高锰酸钾(KMnO_4)/RH、Fe~(2+)/H_2O_2、硝酸铈铵(CAN)为引发剂系,通过游离基共聚反应将丙烯酰胺接枝到淀粉分子链上(St-g-AM),合成具有一定分子量的有机高分子絮凝剂,并研究了以Ce~(4+)离子为引发剂,玉米淀粉与丙烯酰胺接枝共聚的反应规律。探讨了引发剂浓度、单体浓度、淀粉浓度、反应温度、反应时间、玉米淀粉与丙烯酰胺的质量配比等因素对单体转化率、接枝率、接枝效率的影响,通过反应条件和正交试验,确定了最适宜的引发体系、反应条件和工艺路线,并用红外光谱、DSC等手段对反应产物进行了分析检测。实验结果表明,丙烯酰眩单体浓度与淀粉的质量配比,以及反应温度对单体转化率、接枝率的影响较大。当引发剂用量为1.1mmol/L,淀粉用量为35g/L,Am单体用量为1.48mol/L,反应温度为25℃,反应时间2h时,单体转化率达92.5%,接枝率最大值271.22%黏度最高可达587.83ml/g。红外光谱法证明淀粉接枝丙烯酰胺既具有玉米淀粉的特征吸收峰,又具有丙烯酰胺单体的特征吸收峰,表明淀粉与丙烯酰胺单体接枝成功。DSC表明聚合物玻璃化Tg(225℃)转化温度高于玉米淀粉(175℃),表明共聚物的热稳定性增加。 通过对煤泥水、高岭土的絮凝实验(测定表征絮凝效果)的透光率表明,淀粉与丙烯酰胺接枝共聚物絮凝效果与非离子型PAM相比,具有价廉、无毒、絮凝效果好等特点,且接枝率越高,絮凝效果越好。从而为形成一定的生产能力或进行技术转让提供成熟的技术。以满足选煤、环保事业的发展。


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