基本信息
- 项目名称：
- 水包水聚丙烯酰胺乳液的制备及在造纸工业中的应用
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 能源化工
- 大类：
- 科技发明制作A类
- 简介：
- 阳离子聚丙烯酰胺（CPAM）是一种非常重要的水溶性聚合物，有着许多优异的特性，其中带季铵盐基团的丙烯酰胺系阳离子聚合物由于其良好的吸附与架桥作用，能有效与阴离子结合，产生优良的絮凝效果。阳离子聚丙烯酰胺在水处理、三次采油、造纸等领域，具有广阔的应用前景。
- 详细介绍：
- 水包水乳液，它将两种具有水溶性差异的高分子同时分散在水中形成乳液，使用时用大量水稀释，聚合物极易溶解于水水包水乳液与水溶液聚合得到的产品相比，固含量高，反应体系粘度易控制；与反相乳液聚合得到的产品相比，无有机溶剂，环保性极好；与粉末状聚丙烯酰胺相比，其生产过程中不需要消耗大量能源对产品进行干燥和粉末化，且水溶性更好。
作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 目的： 制备固含量在的30%以上的，稳定的(稳定时间在6个月以上)的低粘度的流动性好的水包水聚丙烯酰胺乳液，将其作为絮凝剂，助留剂和助滤剂用在造纸工业。 基本思路： 先从聚乙二醇，聚乙烯吡咯烷酮等中筛选出合适的种类及分子量的分散介质，然后将其用于双水相聚合。通过改变参加反应的单体种类及用量，稳定剂的种类以及用量，引发剂种类以及用量，以及反应条件（包括反应温度，搅拌速度，PH等），制备出不同类型的水包水聚丙烯酰胺乳液。 创新点： 采用的是水包水聚合，且聚合过程不添加任何有机溶剂，很环保；不添加表面活性剂，就能制备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单体。
科学性、先进性
- 本研究技术——水包水聚合法： 方法描述：将带有烯式不饱和键的单体a(AM含量在单体总含量的50%以上)溶解于水溶性高分子b的水溶液中进行聚合反应。该聚合过程不会因为粘度增加而导致体系很难或不能搅拌，所制备的乳液具有很优异的稳定性和良好的流动性，能在短时间内被水稀释成为透明的均相体系。
获奖情况及鉴定结果
- 无
作品所处阶段
- 实验室阶段
技术转让方式
- 待定
作品可展示的形式
- 产品
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- 产品特点： 与其它剂型产品相比，水包水型聚丙烯酰胺乳液具有如下优点： 1、分子量可调且分布窄，残余单体含量少。。 2、表观粘度低，流动性好。溶解速度很快，且无块状、颗粒状不溶物。 3、无毒无腐蚀性，不含溶剂、表面活性剂。4、应用范围广，适应性强。 技术原理及流程 1、电性中和。 2、嵌镶结合。 3、桥联结合。 适应范围：可用做造纸废水絮凝剂，助留剂和助滤剂。 推广的前景技术性： 该产品采用目前最为先进的乳液聚合方法，通过特殊的氧化—还原引发体系引发水溶性单体聚合，综合了无皂、种子及壳核乳液聚合之优点制备而成。 市场分析及效益预测： 该产品用做造纸助留剂、助滤剂,可显著提高纸纤维的留着率，并可同时提高造纸过程中的滤水性和纸张质量，还可用于污水处理，市场前景广阔。 总投资:本项目设备投资100万元，即可建成年产400吨的生产线，生产成本为10000元/吨，销售价格20000元/吨，效益可观。
同类课题研究水平概述
- 国外进展： 1976年 ,法国著名的高分子专家Riess教授等在将聚氧化乙烯（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这种水溶性聚合物溶液进行混合时得到了一种稳定的乳液体系，他们首次将这种体系称之为聚合物“‘水包水’乳液”（emulsion du typeeau dans eau）。随后，Hosoda等将丙烯酸钠（NaAA）在聚乙二醇（PEG）水溶液中进行自由基聚合得到了聚丙烯酸钠“水包水”乳液，20世纪90年代后，jaeger小组在NaCl水溶液中以低分子量聚电解质或PEO作为稳定剂，通过阳离子单体2-(甲基丙烯酰氧)乙基二甲基苄基氯化铵(MADAMBQ)、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(DMC)均聚或与AM共聚得到了水分散体系。21世纪初，cho等以低分子量阳离子聚电解质作为稳定剂，在(NH4)2SO4水溶液中分别进行AM的均聚以及AM和阳离子单体丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(DAC)的共聚得到了分子量达3106-6106g/mol、稳定的非离子及阳离子PAM水分散液。在此前后，国外知名的水溶性聚合物生产商Nalco、联合胶体公司、Cytec、ElfA to Chem、SNF、Rohm & Hass、Stockhausen、海茂株式会社等都先后开展了相关的研究。 国内进展： 近几年来，国内相关的研究机构和生产厂家在PAM“‘水包水’乳液”的研发上异常活跃。单国荣等以PEG作为稳定剂, 分别研究了纯水溶液中的AM均聚以及AM和DMC的共聚，重点考察了PAM-PEG-H2O三元体系相图和AM单体在两相中的分配和稳定性。 此外， Ye等和韩磊等分别以叔丁醇/水、甲醇/水的混合溶剂作为反应介质，以聚乙烯吡咯烷酮作为稳定剂，通过分散聚合制备了PAM，但由于使用了有机溶剂，因此这均非严格意义上的“‘水包水’乳液”。冯玉军等人采用(NH4)2SO4和其他无机盐的混合水溶液作为反应介质，利用自制的分散稳定剂，通过近4年的攻关，先后实现了阳离子、阴离子和疏水缔合PAM“‘ 水包水’乳液”的中试生产，并建成了500t/a的生产线；以武玉民所在团队的PAM“‘水包水’乳液”为具体探讨其性质和应用。
