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大家都知道水溶液聚合是工業上使采用最早并沿用至今的生產PAM的方法。用此方法生產水溶膠,設備簡單,投資少,易操作,不用干燥,能耗小,成本低。但由于受產品的黏度、流動性和溶解性的限制,固含量通常在3%--10%。由此帶來了包裝、運輸、貯存上的麻煩,使水溶膠產品的應用受到限制,占市場的比例很小。采用水溶液聚合制造PAM干粉產品是目前國內外使用最多的PAM生產方法。和上述生產水溶膠的工藝不同,聚合時的單體濃度都比較高,一般達到20—50%。在聚合完成后,都變成了不能流動的凝膠,再將凝膠切割、制粒、干燥、粉碎、篩分、包裝成干粉產品。該聚合工藝又按聚合體的形態分成帶式片狀聚合和大塊聚合釜聚合。
在我們使用的聚丙烯酰胺中,中、高濃度水溶液聚合生產PAM干粉產品,在工程上存在幾多難點。首先,聚合開始后,聚合體系黏度迅速變大,很難進行有效攪拌,加上聚合凝膠塊是不良熱導體,聚合時產生的聚合熱不易從膠塊內傳出,使體系溫度迅速上升。而隨著溫度上升,反應速度加快,放熱加大,又推溫度上升,如此循環促進,使反應到了不可控制的狀態。其次,聚合體在切割、制粒過程中,不可避免的有些PAM的大分子鏈被打斷,造成分子量的下降。另外,制成顆粒的PAM凝膠粒子,仍然不易傳熱和傳質,需要在較高的溫度下長時間干燥,使PAM進一步降解。在高溫下,易產生熱交聯,形成不溶物或難溶物,導致產品溶解性能的劣化。
但是在以前的工藝中還是有很多的不足點,同時為了克服大塊聚合不易散熱的缺點,帶式片狀聚合工藝發展起來了。此法是將丙烯酰胺(AM)類單體水溶液流延在槽形鋼板或傳輸鋼帶上進行薄層聚合。用氧化還原和偶氮化合物引發劑,或者用光(紫外線)或γ射線來引發聚合反應。在鋼帶下面可用冷媒冷卻,降低聚合體溫度。可以控制傳輸鋼帶的帶速,使片狀的反應體到達一定位置時,聚合反應完全。片狀聚合體干燥一般分兩個階段,先切成小塊預干燥,再粉碎成小顆粒二次干燥,最后粉碎成聚合物粉末產品。
隨著經濟的發展和環境的保護,為了節約能源,生產和使用過程無污染,對環境友好,在涂料行業、聚丙烯酰胺行業,競相研究與開發不用有機溶劑的水性涂料和“水包水”乳劑的生產技術。雖然涂料行業和聚丙烯酰胺行業都是想用水代替有機溶劑,但兩個行業面臨問題的實質是不一樣的。水性涂料使用的聚合物大都是有機溶劑溶解型的,要解決的問題是:如何將非水溶性的高聚物均勻的分散在水中形成穩定的乳液。而聚丙烯酰胺本身就是水溶性的,要解決的問題是:如何將水溶性的高聚物分散在水中,不變成溶液和水凝膠,而要成為乳液。
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