阳离子型聚丙烯酰胺接枝淀粉絮凝剂的制备及其在造纸中的初步应用研究

主要研究阳离子型聚丙烯酰胺接枝淀粉絮凝剂的合成工艺及它在造纸中的应用。实验结果表明,接枝共聚物合成的最佳工艺条件为:接枝反应时,硝酸铈铵量浓度为1.O×10^(-3)mol/L,淀粉与丙烯酰胺单体质量比为1:3,接枝聚合反应温度及时间分别为50℃和3h;阳离子化时,n(接枝物):n(甲醛):n(二甲胺)=1.0:1.0:1.5,反应温度为70℃,反应时间为2h。该产品对造纸网下白水具有良好的絮凝效果。

淀粉接枝丙烯酰胺与聚丙烯酰胺对高岭土动态絮凝差异的研究

高岭土等黏土矿的存在是煤泥水沉降效果差的主要原因,目前尚未有关于难沉降煤泥水动态絮凝过程的研究。相较于聚丙烯酰胺(PAM)合成单体的毒性,淀粉接枝丙烯酰胺(SAM)合成的单体可降解性好。为此,以高岭土为研究对象,系统对比了SAM与PAM对高岭土动态絮凝过程的影响。首先,考察了不同SAM与PAM用量下的沉降速度和絮凝效果。随后,通过聚焦光束反射测量(FBRM)和颗粒录影显微镜(PVM)技术研究了高岭土悬浮液在SAM和PAM作用下的不同粒级颗粒数量变化。沉降实验和FBRM-PVM测试结果表明,PAM能够形成更多的+100μm大絮团,使得PAM具有更好的沉降效果;SAM形成的絮团更稳定,对细颗粒的絮凝效果更好。最后,通过FBRM获得的数据,基于Smoluchowski模型计算了PAM和SAM作用下高岭土的絮凝动力学参数,发现PAM作用下的絮凝指数明显高于SAM,同时-30μm和30~60μm颗粒数量的动态变化主导了絮凝动力学中絮团的形成过程。总体而言,PAM可以形成更多的、松散的大絮团,有利于高岭土的快速沉降,但对微细颗粒絮凝效果不佳。相较于PAM,SAM独特的多链立体网状结构,有利于微细颗粒絮凝和形成稳定的絮团,从而避免选煤厂洗水系统中细泥的循环积聚。

木薯淀粉-丙烯酰胺接枝共聚物的结构与性能

为消除传统人造板的甲醛释放对人体健康和环境造成的危害,将木薯淀粉(CS)降解后与丙烯酰胺(AM)接枝共聚,制备木薯淀粉-丙烯酰胺接枝共聚物(CS-AAGC)胶黏剂,并对其外观、黏度、固含量等基本性能进行测定。通过傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、核磁共振碳谱(13C NMR)及X射线光电子能谱(XPS)对其结构进行分析,采用差式扫描量热分析(DSC)及扫描电镜(SEM)分析其固化性能,探究木薯淀粉与丙烯酰胺(AM)的物质的量比对木薯淀粉-丙烯酰胺接枝共聚物胶黏剂胶合强度的影响。结果表明:合成的木薯淀粉-丙烯酰胺接枝共聚物胶黏剂外观为乳白色均一液体,随着丙烯酰胺添加量的增加,共聚物的黏度也随之增加;丙烯酰胺上的双键与淀粉中的羟基发生了反应;当n(淀粉基本单元)∶n(AM)=1∶5时,相应的木薯淀粉-丙烯酰胺接枝共聚物的胶合性能相对最好,以其制备的胶合板干状剪切强度为1.46 MPa、(23±2)℃冷水浸泡24 h后的剪切强度为0.87 MPa、(63±1)℃热水浸泡3 h后的剪切强度为0.84 MPa,符合GB/T 9846—2015《普通胶合板》对Ⅱ类胶合板的要求。

腈乙基淀粉接枝阳离子聚丙烯酰胺纸张增干强剂的制备及性能

以阳离子淀粉(CS)、丙烯腈(AN)、丙烯酰胺(AM)为主要原料,采用无皂乳液两步聚合法合成了腈乙基淀粉接枝阳离子聚丙烯酰胺纸张增强剂,对合成工艺条件等的影响进行了探讨。确定了较佳的合成条件为无皂乳液聚合,m(阳离子淀粉)∶m(丙烯酰胺)=1.0∶1.0,w(GMA)=0.8%~0.9%,反应温度80~85℃进行接枝共聚,反应时间5 h,得到的乳液型腈乙基淀粉接枝阳离子聚丙烯酰胺纸张增强剂对增加纸张环压强度、耐破度有明显效果,用量为绝干浆质量的0.4%时,可使纸的环压强度相对空白原纸提高29.5%,耐破度提高45%。对这种接枝共聚物的结构与性能进行了表征。

自交联阳离子淀粉接枝两性聚丙烯酰胺环压增强剂的制备及性能

以阳离子淀粉为分散剂,γ-甲基丙烯酰氧乙基三甲氧基硅烷(KH-570)为交联单体,丙烯酰胺(AM)、二甲基二烯丙基氯化铵(DADMAC),α-甲基丙烯酸(MAA)为单体制得自交联阳离子淀粉接枝两性聚丙烯酰胺环压增强剂。讨论了反应物各组分对环压增强效果的影响。初步应用结果表明,在纸浆中加入质量分数为0.4%的接枝共聚物,可使纸张的环压强度(较空白)提高20%以上。用扫描电镜(SEM)、红外光谱(FT-IR)、X-射线衍射(X-ray)等手段对其结构和性能进行表征,证实在阳离子淀粉上成功接枝了两性聚丙烯酰胺,并有交联基团存在,接枝共聚物具有无定型结构。

氰乙基淀粉接枝阳离子聚丙烯酰胺树脂的结构与性能

以阳离子淀粉、丙烯腈、丙烯酰胺为主要单体,氧氯化锆(ZrOCl_2·8H_2O)为交联剂,采用无皂乳液两步聚合法制备了氰乙基淀粉接枝阳离子聚丙烯酰胺树脂(AS-CPAM)。用红外光谱(FT-IR)、X射线衍射(XRD)、差示扫描量热分析(DSC)和热重分析(TG)对聚合物结构进行了表征,结果表明,AS-CPAM中各单体单元的存在,且AA-CPAM树脂属于非晶态聚合物,聚合体系中主要成分AS及CPAM由于交联剂的存在其相对依赖性增加;聚合物在198.3℃开始分解,符合造纸工艺的温度要求。扫描电镜(SEM)观察了纸张表面及断面的微观结构,显示出纤维之间结合得更加紧密,为提高纸张干强度提供了依据。当(AS-CRAM)用量增至1%时,纸张表面强度逐渐增大,环压强度提高27.8%,耐破度提高45%。

非离子型瓜尔胶/淀粉接枝聚丙烯酰胺二元体系在新闻纸应用效果的研究

研究了非离子型瓜尔胶(NGG)与淀粉接枝聚丙烯酰胺(St-PAM)二元体系,对新闻纸浆料及成纸性能的影响。通过与空白样及只添加非离子瓜尔胶的纸样进行对比,分析得出非离子型瓜尔胶与淀粉接枝共聚物二元体系可以明显提高纸浆的滤水性能,提高浆料的Zeta电位;并可以提高纸张的抗张指数、碳酸钙的留着率和紧度,但会降低撕裂指数。NGG/St-PAM二元体系是一种可获得更优性能的助剂添加方式。

淀粉接枝阳离子聚丙烯酰胺水分散体系的应用研究

以聚甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(PDMC)为分散剂,以过硫酸铵/亚硫酸氢钠氧化/还原体系为引发剂,在硫酸铵水溶液中进行了淀粉与丙烯酰胺(AM)和甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(DMC)的接枝共聚反应。考察了阳离子单体含量、引发剂浓度、反应时间对接枝率的影响。红外光谱(IR)结果表明,淀粉与AM、DMC进行了接枝共聚反应。将制得的淀粉接枝阳离子聚丙烯酰胺(S-g-CPAM)水分散体系用于高岭土悬浊液模拟废水实验,结果表明,在阳离子度为10.0%,接枝率为221%时,絮凝性能最好,其最佳投加质量浓度为2.0mg.L-1。

阳离子淀粉-壳聚糖-丙烯酰胺的接枝共聚

以硝酸铈铵为引发剂,合成阳离子淀粉(CS)-壳聚糖(CTS)-丙烯酰胺(AM)接枝共聚物,讨论了反应温度、引发剂浓度、单体用量、反应时间以及壳聚糖用量对接枝共聚反应的影响。结果表明:淀粉中葡萄糖环浓度(cAGU)为0.20 mol/L,mCTS/mCS=1/6,cAM=1.0mol/L,cCe4+=5 mmol/L,反应温度60℃,反应时间3 h时,转化率和接枝效率可分别达到88%和92%以上;转化率随mCTS/mCS增大而增大,接枝效率则随着CTS用量增大降低,CTS的存在使AM均聚的几率增大。

一种新型阳离子型淀粉接枝改性絮凝剂的制备

采用自制引发剂,通过水溶液聚合制备了淀粉(St)、丙烯酰胺(AM)接枝共聚物。并以此为原材料进行羟甲基化反应,再与二氰二胺缩合脱水,制备出了阳离子淀粉接枝絮凝剂。羟甲基化反应最佳反应条件为:温度θ=50℃;pH=10;n(HCHO)∶n(St-AM)=1.1∶1.0;t=2 h;与二氰二胺缩合脱水的最佳反应条件:羟甲基化接枝物与二氰二胺的摩尔比为1∶1;pH=4;t=3 h;温度θ=45℃。产品特性黏数为1 023 mL/g,阳离子化度为50%。

阳离子淀粉-丙烯酰胺接枝共聚物絮凝剂的制备及其絮凝性能

研究了阳离子淀粉与丙烯酰胺接枝共聚反应制备阳离子型絮凝剂的工艺,并用硅藻土悬浊液及实际水样对产物的絮凝性能进行了考察。其最佳合成条件:阳离子淀粉与丙烯酰胺的质量比为1∶4,引发剂加入量为丙烯酰胺质量的0.1%,反应温度50℃,反应时间3h。絮凝效果实验中,接枝共聚物絮凝剂的最佳加入量为4m g/L。与阳离子淀粉和阳离子聚丙烯酰胺絮凝剂相比,接枝共聚物絮凝剂对渭河水及造纸网下白水的絮凝效果更好。

复合离子型乳化剂对淀粉接枝丙烯酰胺的聚合反应作用

采用反相乳液聚合法,合成了淀粉接枝聚丙烯酰胺的反相乳液产品,研究了反相乳液聚合工艺条件。考察了乳化剂种类,乳化剂组成、乳化剂用量以及乳液形成方式对单体转化率、接枝率、乳胶粒径和产品特性黏度的影响。结果表明,以脂肪酸(盐)为乳化剂,乳液具有良好的稳定性和低温溶解性;将表面活性剂进行复配得到的混合乳化剂的乳化效果优于单一乳化剂。以油酸与油酸钠复配物为乳化剂时,合成了单体转化率98%,接枝率80%,特性黏度1 300 mL/g的淀粉接枝丙烯酰胺反相乳液产品。考察了过硫酸铵、过硫酸铵-尿素引发剂体系对单体转化率、产品特性黏度的影响。

低取代度阳离子淀粉-丙烯酰胺接枝共聚物的制备及应用

以低取代度的阳离子淀粉为原料,硝酸铈铵为引发剂,制备了低取代度阳离子淀粉-丙烯酰胺接枝共聚物。研究了丙烯酰胺与阳离子淀粉质量比、反应温度、反应时间和引发剂浓度对接枝率和接枝效率的影响。结果表明:接枝率和接枝效率最高的条件为:m(丙烯酰胺)∶m(阳离子淀粉)=2.5∶1,反应温度为55℃,反应时间为3 h,c(引发剂)=2 mmol/L。将合成的聚合物用于纸张增强,当低取代度阳离子淀粉-丙烯酰胺接枝共聚物的用量为1.0%时,对纸张的增强效果最好,可使纸张抗张指数增加23.0%,撕裂指数增加12.7%,耐破指数增加63.7%,耐折度增加115.1%。

高取代度阳离子淀粉—丙烯酰胺接枝共聚物的制备及应用

以高取代度的阳离子淀粉为原料,硝酸铈铵为引发剂,制备了高取代度阳离子淀粉—丙烯酰胺接枝共聚物,研究了丙烯酰胺与阳离子淀粉质量比、反应温度、反应时间、引发剂浓度对接枝率和接枝效率的影响。结果表明:接枝率和接枝效率最高的条件为丙烯酰胺与阳离子淀粉质量比2.5∶1,反应温度55℃,反应时间3h,引发剂浓度2.5mmol/L。将合成的聚合物用于废水处理,高取代度阳离子淀粉—丙烯酰胺接枝共聚物的用量为4mg/L对麦草浆中段废水的处理效果最好,废水CODcr去除率为34.1%,浊度的去除率为13.5%。

阴、阳离子型淀粉接枝共聚物W/O超浓乳液的合成研究

以 ＳＰＡＮ－ＴＯＷＥＮ为复合乳化剂、ＩＳＯＰＡＮ－Ｍ５０为分散介质、直链淀粉为骨架，在不搅拌条件下，通过程控升温，用越浓 Ｗ／Ｏ乳液接枝聚合直接合成了 Ｆｄ≥０．７６的交联共聚合物 Ｗ／Ｏ超浓乳液阴离子型 ＡＧＵ－ＰＡＭ－ＰＡＡＮａ（Ⅰ）及阳离子型 ＡＧＵ－ＰＡＭ－ＰＤＭＤＡＡＣ（Ⅱ）。（Ⅰ）程控升温聚合的最佳升温速率为２．５℃／ｍｉｎ，（Ⅱ）的为 ３．８℃／ ｍｍ；（Ⅰ）、 （Ⅲ）的最高温升分别为９０±１℃和９８±１℃。动力学研究表明以内相为引发场所的超浓Ｗ／Ｏ乳液聚合不同于超浓Ｏ／Ｗ乳液聚合，而更接近悬浮聚合机理，ＤＭＤＡＣ的聚合速度比 ＡＡＮａ的大， ＡＧＵ对阴、阳离子的反应均有促进作用。（Ⅱ）、（Ⅰ）经水稀释后分别得到水膨胀型正、负粒子的乳液制剂（Ｃ）、（Ａ）、（Ｃ）、（Ａ）的流变学行为均呈假塑性流体行为，显现了ＥＯＲ功能特征。

阳离子淀粉的制备及其与丙烯酰胺的接枝共聚

本文采用盐酸三甲胺和环氧氯丙烷制得阳离子醚化剂 ,在碱性条件下与淀粉反应来制备阳离子淀粉。阳离子淀粉在引发剂的作用下与丙烯酰胺发生接枝共聚反应。研究了某些聚合反应因素(引发剂浓度、pH值、反应温度、阳离子淀粉与丙烯酰胺比例 )对接枝共聚的接枝率、接枝效率和单体转化率的影响。

正交试验在淀粉接枝丙烯酰胺聚合物阳离子化产物合成中的应用

介绍了正交试验在淀粉接枝丙烯酰胺聚合物阳离子化产物合成中的应用,通过正交试验得出了淀粉接枝丙烯酰胺聚合物阳离子化产物对煤矿废水处理的最优合成条件。引发剂:1.0×10-3mol/L;单体质量比:1∶2;原料配比:1.0∶1.0∶1.5;反应温度65℃。