聚丙烯酰胺开题报告.pdf

开开 题题 报报 告告 一 一 课题名称课题名称 聚 丙 烯 酰 胺 的 制 备 一 主 要 原 料 极 其 规 格 丙 烯 酰 胺聚 合 级 工 业 品 METAMS工 业 级 甲 基 氧 代 乙 基 二 甲 基 氨 甲 基 硫 酸 酯 二 制 法 丙 烯 酰 胺 与 适 宜 的 阳 离 子 单 体 如 METAMS 在 水 特 丁 基 醇 TBA 中 自 由 基 催 化 下 发 生 沉 积 共 聚 合 反 应 而 制 得 聚 丙 烯 酰 胺 三 流 程 说 明 配 制 好 的 50 液 态 丙 烯 酰 胺 单 体 溶 液 通 过 离 子 交 换 塔 除 去 聚 合 抑 制 剂 铜 离 子 后 间 断 的 加 入 沉 积 共 聚 合 反 应 器 然 后 加 入 精 致 水 蜜 白 胺 和 循 环 的 TBA 溶 剂 再 加 入 液 态 缓 冲 剂 氯 化 铵 用 氮 气 吹 扫 除 去 残 余 的 氧 后 再 加 入 催 化 剂 活 化 剂 溶 液 在 聚 合 反 应 器 中 进 行 绝 热 反 应 温 度 为 50 60 度 反 应 时 间 5 6h 聚 合 物 的 收 率 是 定 量 的 产 物 为 悬 浮 于 水 和 TBA 中 的 微 粒 通 过 离 心 机 分 出 水 和 TBA 再 将 粒 料 在 干 器 中 进 行 干 燥 包 装 出 厂 母 液 经 精 制 循 环 使 用 二 二 课题研究的目的和意义课题研究的目的和意义 设 计 一 种 聚 丙 烯 酰 胺 的 生 产 工 艺 流 程 能 用 于 中 试 生 产 工 业 及 民 用 水 处 理 的 需 求 聚 丙 烯 酰 胺 再 合 成 水 溶 性 聚 合 物 中 是 用 途 最 广 用 量 最 大 的 自 五 十 年 代 用 于 造 纸 工 业 作 为 添 加 剂 已 有 四 十 多 年 的 历 史 采 用 不 同 的 聚 合 工 艺 引 入 不 同 的 官 能 团 可 得 到 一 系 列 具 有 不 同 分 子 量 和 不 同 电 荷 密 度 的 产 品 使 其 应 用 范 围 更 加 广 泛 现 已 被 称 为 标 准 的 造 纸 助 剂 据 报 道 美 国 1985 年 用 于 造 纸 作 为 助 流 助 滤 剂 的 PAM 为 8700 吨 1985 1990 年 间 增 长 6 10 因 此 研 究 和 开 发 高 质 量 的 PAM 具 有 一 定 的 理 论 价 值 和 实 际 意 义 本 课 题 的 目 的 是 研 制 出 一 种 固 含 量 高 分 子 量 高 溶 解 迅 速 稳 定 好 单 体 残 存 量 少 的 聚 合 物 乳 胶 产 品 要 求 其 生 产 工 艺 简 单 生 产 成 本 低 的 生 产 工 艺 流 程 三 三 课题研究的对象课题研究的对象 聚 丙 烯 酰 胺 产 品 规 格 有 聚 丙 烯 酰 胺 粉 剂 非 离 子 型 和 阴 离 子 型 干 粉 胶 体 等 聚 丙 烯 酰 胺 产 品 用 途 用 作 油 田 泥 浆 处 理 剂 污 水 处 理 剂 纺 织 上 浆 纸 张 补 强 剂 絮 凝 剂 等 广 泛 应 用 于 石 油 冶 金 纺 织 食 品 等 工 业 1 石 油 工 业 聚 丙 烯 酰 胺 虽 然 对 水 的 表 面 张 力 降 低 很 小 但 分 子 中 有 活 性 基 团 吸 附 于 界 面 之 后 能 改 变 界 面 状 态 多 年 来 作 为 增 稠 剂 降 失 水 剂 絮 凝 剂 分 散 剂 降 阻 剂 阻 垢 剂 流 度 控 制 剂 用 于 石 油 工 业 提 高 钻 井 流 体 流 动 性 和 石 油 采 收 率 并 减 少 流 体 阻 力 作 为 泥 浆 性 能 调 整 剂 经 常 使 用 的 是 部 分 水 解 聚 丙 烯 酰 胺 其 作 用 是 调 节 钻 井 液 的 流 变 性 携 带 岩 屑 润 滑 钻 头 减 少 流 体 流 失 等 用 PAM 调 节 的 钻 井 泥 浆 相 对 密 度 低 固 体 含 量 少 能 减 轻 对 油 气 层 的 压 力 和 堵 塞 容 易 发 现 油 气 层 并 有 利 钻 井 此 外 还 可 大 大 减 少 卡 钻 事 故 减 轻 设 备 磨 损 并 能 防 止 井 漏 和 坍 塌 使 井 径 规 则 在 提 高 石 油 采 收 率 的 三 次 采 油 方 法 中 聚 合 物 驱 油 技 术 占 有 重 要 地 位 在 油 田 生 产 过 程 中 由 于 地 层 的 非 均 质 性 常 产 生 水 浸 问 题 需 要 进 行 堵 水 PAM 类 堵 水 剂 的 发 展 甚 快 用 量 大 具 有 对 油 和 水 渗 透 能 力 的 选 择 性 选 择 性 堵 水 这 一 点 是 其 他 堵 水 剂 所 没 有 的 采 用 PAM 还 可 调 整 地 层 内 吸 水 剖 面 及 封 堵 大 管 道 实 践 中 已 见 到 良 好 效 果 从 70 年 代 以 来 国 际 上 发 展 起 来 一 种 新 型 发 醇 产 品 黄 原 胶 它 是 由 甘 蓝 黑 腐 单 细 胞 菌 以 碳 水 化 合 物 为 主 要 原 料 如 玉 米 淀 粉 等 经 生 物 工 程 的 手 段 得 到 的 一 种 高 分 子 微 生 物 聚 合 物 由 于 它 具 有 流 边 学 特 性 耐 盐 性 能 增 稠 效 果 等 在 油 田 开 发 方 面 较 之 PAM 有 明 显 的 技 术 优 势 对 钻 井 泥 浆 防 止 井 喷 有 明 显 的 作 用 以 后 可 能 取 代 PAM 用 于 三 次 采 油 2 医 药 工 业 PAM 水 凝 胶 的 特 点 之 一 是 某 一 零 界 温 度 下 它 在 水 中 的 溶 胀 性 随 温度的微小变化发生激剧的突变 体积变化可达几十至几百倍 根据这一性质可用于某些水 溶液的提浓过程 而免除使用高温 这对一些有机物质或生物物质的提取很有价值 除可用 来分离保持生物活性的物质外 PAM 的水凝胶还可用于药物的控制释放和酶的包埋 蛋白 质电泳 人工器官材料 接触眼睛片等 PAM 还 是 制 备 农 药 可 湿 性 粉 剂 的 最 重 要 的 分 散 剂 3 化 工 工 业 聚 丙 烯 酰 胺 在 化 工 方 面 的 应 用 是 其 主 要 的 用 途 在 精 制 硫 酸 亚 铁 硫 酸 铜 无 水 芒 硝 氢 氧 化 铝 以 及 水 处 理 的 过 程 中 聚 丙 烯 酰 胺 都 发 挥 着 重 要 的 作 用 1 亚 铁 七 水 化 合 物 是 生 产 钛 白 的 主 要 副 产 品 其 产 量 约 为 钛 白 的 3 倍 这 些 副 产 品 如 不 加 以 综 合 利 用 在 经 济 上 是 极 大 的 浪 费 也 造 成 环 境 污 染 而 从 硫 酸 亚 铁 出 发 可 制 造 一 系 列 有 价 值 的 铁 化 合 物 为 它 们 提 供 了 一 种 廉 价 而 又 方 便 的 含 铁 原 料 来 源 用 聚 丙 烯 酰 胺 作 絮 凝 剂 精 制 硫 酸 亚 铁 是 关 键 的 一 个 环 节 2 聚 丙 烯 酰 胺 也 可 以 作 为 絮 凝 剂 用 于 生 产 硫 酸 铜 的 新 工 艺 由 于 铜 盐 有 着 广 泛 的 用 途 又 加 上 近 年 来 微 肥 和 饲 料 工 业 对 硫 酸 铜 新 的 需 求 更 加 剧 了 硫 酸 铜 的 供 求 矛 盾 旧 工 艺 已 远 远 不 能 满 足 市 场 需 要 所 以 开 发 了 一 种 制 取 硫 酸 铜 的 新 工 艺 以 铜 精 粉 为 原 料 生 产 硫 酸 铜 不 但 能 连 续 大 量 生 产 而 且 由 于 铜 精 粉 比 废 紫 铜 价 格 低 并 能 节 约 电 能 古 市 场 前 景 很 好 在 新 工 艺 中 对 静 化 除 杂 后 的 硫 酸 铜 液 进 行 剧 烈 搅 拌 后 加 入 改 性 聚 丙 烯 酰 胺 进 行 液 固 分 离 3 在 制 无 水 芒 硝 的 过 程 中 聚 丙 烯 酰 胺 与 碳 酸 氢 钠 浑 硝 水 一 起 作 为 助 沉 剂 无 水 芒 硝 是 大 吨 位 产 品 用 它 可 以 生 产 硫 化 碱 硅 酸 钠 和 群 青 染 料 在 造 纸 工 业 中 可 用 于 生 产 硫 酸 盐 纸 浆 在 玻 璃 工 业 中 可 代 替 纯 碱 使 用 在 医 药 工 业 中 可 作 为 利 尿 药 和 泻 药 故 在 国 民 经 济 中 有 着 重 要 意 义 随 着 国 民 经 济 的 发 展 我 国 无 水 芒 硝 工 业 开 始 较 大 规 模 的 发 展 对 聚 丙 烯 酰 胺 的 需 求 也 将 大 大 增 加 4 陶 瓷 工 业 作 为 电 子 陶 瓷 的 分 散 剂 要 求 它 必 须 与 黏 合 剂 塑 化 剂 等 组 分 相 匹 配 且 能 烧 尽 不 流 炭 或 其 他 污 染 并 且 价 格 不 高 而 聚 丙 烯 酰 胺 作 为 活 性 剂 由 于 亲 水 基 疏 水 基 位 置 大 小 可 调 分 子 结 构 可 程 梳 状 又 可 程 现 多 支 链 化 对 分 散 微 粒 表 面 覆 盖 及 包 封 效 果 比 普 通 表 面 活 性 剂 强 得 多 分 散 体 系 更 易 稳 定 流 动 因 此 多 选 用 PAM 5 纺 织 印 染 工 业 在 纺 织 印 染 工 业 中 PAM 用 作 上 浆 剂 织 物 整 理 剂 利 用 起 吸 湿 性 强 的 特 点 能 减 少 纺 细 纱 时 的 断 线 率 用 作 涂 料 印 花 助 剂 时 牢 度 大 鲜 艳 度 高 还 可 用 作 匀 染 剂 等 6 建 筑 工 业 1 聚 丙 烯 酰 胺 可 用 来 提 高 湿 法 水 泥 制 造 中 沉 降 槽 的 生 产 能 力 和 水 泥 的 可 滤 性 改 善 窑 料 均 一 性 改 进 无 机 材 料 和 木 质 纤 维 为 基 础 的 绝 热 板 中 纤 维 和 添 加 剂 的 留 着 率 2 在 土 壤 改 良 中 PAM 可 以 增 加 土 壤 团 粒 结 构 的 坚 固 性 增 加 土 壤 的 含 水 率 及 土 壤 结 构 的 承 载 负 荷 3 PAM 凝 胶 可 用 于 建 筑 物 的 填 缝 修 复 及 堵 漏 4 可 用 作 墙 板 纸 石 棉 制 品 等 的 胶 粘 剂 5 还 可 用 作 矿 床 池 塘 水 坝 地 基 等 的 灌 浆 材 料 7 造 纸 工 业 在 纸 料 中 加 入 PAM 能 提 高 细 小 纤 维 和 填 料 粒 子 在 网 上 的 留 着 率 加 速 纸 料 本 身 的 脱 水 这 在 脱 水 的 最 初 阶 段 非 常 明 显 PAM 的 作 用 机 理 是 浆 料 中 的 颗 粒 靠 电 中 和 或 架 桥 而 絮 凝 使 固 体 颗 粒 相 互 团 集 得 以 在 滤 布 上 保 留 下 来 同 时 絮 块 的 形 成 也 能 使 浆 料 中 的 水 更 易 滤 出 此 外 还 能 减 少 纤 维 在 白 水 中 的 流 失 量 有 利 于 提 高 过 滤 和 沉 淀 等 回 收 设 备 的 效 率 提 高 纸 的 湿 强 度 和 干 强 度 促 进 长 纤 维 抄 纸 时 的 分 散 增 加 纸 浆 液 的 稳 定 性 及 填 料 和 颜 料 的 粘 结 等 8 采 矿 业 在 采 矿 过 程 中 通 常 使 用 大 量 的 水 最 后 常 需 回 收 水 中 有 用 固 体 物 并 将 废 水 净 化 回 收 使 用 应 用 PAM 絮 凝 可 促 进 固 体 的 下 沉 液 体 的 澄 清 和 泥 饼 的 脱 水 从 而 可 提 高 生 产 效 率 减 少 尾 矿 流 失 和 水 的 消 耗 降 低 设 备 投 资 和 加 工 成 本 并 免 除 环 境 污 染 铀 矿 提 取 是 PAM 最 早 的 应 用 之 一 用 酸 或 磺 酸 盐 溶 液 沥 取 铀 矿 石 时 在 沥 取 和 浓 缩 的 过 程 中 添 加 PAM 处 理 非 常 有 效 9 其 他 方 面 PAM 与 硅 溶 胶 复 合 为 XG 1 消 光 剂 可 降 低 革 面 的 光 泽 防 止 因 树 脂 涂 层 过 于 光 亮 而 引 起 的 塑 料 感 以 满 足 人 们 追 求 真 皮 感 风 格 故 其 作 为 涂 饰 助 剂 越 来 越 受 到 重 视 把 一 种 分 子 量 达 1600 1800 万 的 PAM 的 氧 化 物 加 入 水 中 与 水 分 子 结 合 成 聚 集 体 在 超 高 压 超 高 速 喷 射 时 这 种 水 合 的 大 分 子 来 不 及 进 行 结 构 调 整 和 结 构 松 弛 结 果 是 大 大 增 加 了 喷 射 液 的 刚 度 从 而 大 大 提 高 了 喷 射 液 的 穿 透 和 切 割 能 力 以 及 切 割 精 度 此 法 特 别 适 用 于 切 割 橡 胶 和 橡 胶 制 品 具 有 良 好 的 应 用 前 景 在 制 糖 过 程 中 添 加 1 4ppm 高 分 子 量 HPAM 可 加 速 蔗 汁 中 微 细 粒 子 的 下 沉 促 进 过 滤 和 提 高 滤 液 的 清 澈 度 采 用 PAM 的 季 铵 盐 能 有 效 地 脱 除 糖 水 溶 液 的 颜 色 在 电 镀 液 中 添 加 PAM 能 使 金 属 沉 淀 匀 化 使 镀 层 更 加 光 亮 利 用 线 性 大 分 子 在 液 体 流 动 中 的 剪 切 取 向 可 抑 制 湍 流 发 展 减 少 能 耗 因 而 能 用 于 流 体 输 送 中 管 路 的 减 阻 此 外 PAM 涂 于 船 舶 表 面 可 降 低 航 行 阻 力 PAM 尚 可 用 作 金 属 铸 造 中 的 砂 模 胶 合 剂 金 属 的 防 锈 保 护 膜 化 肥 结 团 剂 以 及 油 墨 涂 料 乳 胶 漆 的 稳 定 剂 等 随 着 科 技 的 发 展 和 化 工 工 业 的 进 步 聚 丙 烯 酰 胺 的 用 途 将 会 更 加 广 泛 需 求 量 也 将 大 大 增 加 四 四 国内外研究现状 水平和发展趋势国内外研究现状 水平和发展趋势 由 于 PAM 系 列 产 品 主 分 子 链 上 带 有 较 活 泼 的 侧 基 酰 胺 基 因 此 使 其 具 有 絮 凝 剂 增 稠 剂 表 面 活 性 剂 减 阻 剂 阻 垢 剂 稳 定 剂 等 作 用 目 前 该 类 产 品 已 广 泛 地 应 用 于 造 纸 选 矿 采 油 冶 金 建 材 食 品 加 工 污 水 及 引 进 水 处 理 等 行 业 1989 年 世 界 产 量 已 超 过 20 万 吨 我 国 于 70 年 代 初 开 始 生 产 和 应 用 PAM 及 其 衍 生 物 产 品 主 要 应 用 于 石 油 工 业 中 的 钻 井 和 采 油 等 其 使 用 产 品 至 今 仍 以 丙 烯 酰 胺 及 其 衍 生 物 的 水 溶 液 聚 合 产 物 为 主 80 年 代 初 国 外 已 开 发 通 过 反 向 乳 液 聚 合 制 得 的 PAM 乳 胶 产 品 其 性 能 明 显 优 于 水 溶 液 聚 合 产 品 近 几 年 我 国 也 正 开 展 这 方 面 的 研 究 工 作 并 取 得 了 一 些 进 展 但 与 国 外 先 进 水 平 相 比 还 有 一 定 的 差 距 采 用 水 溶 液 法 反 向 悬 浮 法 和 反 向 乳 液 法 均 可 制 备 PAM 国 内 市 场 上 的 PAM 主 要 是 水 溶 液 聚 合 产 物 存 在 着 溶 解 慢 溶 解 不 完 全 等 缺 点 反 向 乳 液 聚 合 法 有 利 于 反 映 热 的 散 发 可 制 备 分 子 量 高 溶 解 性 好 的 产 品 但 工 艺 较 复 杂 生 产 成 本 较 高 难 制 得 稳 定 的 乳 液 而 且 乳 状 产 品 运 输 不 方 便 反 向 悬 浮 法 是 近 十 几 年 来 发 展 起 来 的 新 方 法 这 方 面 的 研 究 性 文 章 最 早 由 M V Dimonie 等 人 于 1982 年 发 表 反 向 悬 浮 聚 合 法 能 克 服 上 述 两 法 的 不 足 生 厂 工 艺