本文關(guān)鍵詞：水基分散體交聯(lián)型CPAM助留助濾劑的合成與應(yīng)用

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【摘要】：水基分散體交聯(lián)型陽離子聚丙烯酰胺(CPAM)是一種新型的陽離子助留助濾劑,具有抗高剪切力與抗高電導(dǎo)率的作用。本研究以硫酸銨的水溶液作為分散介質(zhì),自制聚甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨(PDMC)為分散穩(wěn)定劑,丙烯酰胺(AM)和甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨(DMC)為主要單體,加入結(jié)構(gòu)改性助劑N,N-亞甲基雙丙烯酰胺(MBA),合成高分子量的交聯(lián)型CPAM水基分散體,并對其進行表征；研究通過玻璃膨脹計法,模擬交聯(lián)型CPAM的分散聚合動力學(xué)過程,采用數(shù)學(xué)方法擬合并計算出交聯(lián)型CPAM的分散聚合動力學(xué)方程,得出反應(yīng)活化能Ea,并對動力學(xué)方程進行反算驗證；將水基分散體交聯(lián)型CPAM助留助濾劑應(yīng)用到文化用紙中,并和線型CPAM進行對比,優(yōu)化出CPAM助留助濾劑的應(yīng)用條件,并對應(yīng)用機理進行探討。研究證明,當(dāng)總單體濃度為15%,DMC與AM的摩爾比為0.15,引發(fā)劑用量為單體總量的0.11%,MBA用量為4Omg/kg,甲基丙烯磺酸鈉(SMA S)用量為600mg/kg,反應(yīng)溫度為56℃時,所合成產(chǎn)品的性能最優(yōu)。在高剪切力與高電導(dǎo)率條件下,自制交聯(lián)型CPAM的助留助濾性能優(yōu)于市售線型CPAM'‘水包水”乳液。以偶氮二異丁基脒二鹽酸鹽(V50)為引發(fā)劑,AM和DMC為單體,加入交聯(lián)劑與分散劑,利用玻璃膨脹計,研究了水基分散體交聯(lián)型CPAM助留助濾劑的反應(yīng)動力學(xué),分別探討了單體總濃度、引發(fā)劑濃度、單體配比、交聯(lián)劑用量與分散劑濃度對化學(xué)反應(yīng)速率的影響。研究結(jié)果表明：聚合速率方程為Rp=K[M]1.99[I]0.71,分散聚合反應(yīng)的表觀活化能為103.59 KJ·mol-1,反應(yīng)速率常數(shù)表達式為K=4.001×1017·exp(-12.43/T),經(jīng)過公式計算所得數(shù)據(jù)與實驗值基本一致。將制得的交聯(lián)型CPAM“水包水”乳液進行了應(yīng)用實驗。測定了其在模擬文化用紙生產(chǎn)條件下的助留助濾效果,并與直鏈型CPAM進行了比較。當(dāng)在漿料中的添加量為0.04%,與漿料的接觸時間為30S時,具有較好的助留助濾性能,漿料首程留著率可達91%,填料留著率為85%,漿料打漿度(用來表示漿料濾水性)可降低至25°SR左右。在高鹽、高剪切力條件下,其助留助濾效果優(yōu)于線性高分子,具有抗鹽、抗剪切的效果。在天津某廠對水基分散體交聯(lián)型CPAM助留助濾劑進行生產(chǎn),成功設(shè)計了產(chǎn)品生產(chǎn)工藝與生產(chǎn)設(shè)備,對所得產(chǎn)品進行入庫檢測及性能評測,其具有較好的助留助濾作用；將其應(yīng)用到河北唐山某瓦楞紙廠,與膨潤土組成微粒助留助濾系統(tǒng),添加聚合氯化鋁(PAC),使白水濃度降低至2-5%,水線移動0.7 m(相對表示濾水性),提高了漿料利用率,解決了粘缸、斷紙問題,緩解了廢水處理難度。
【關(guān)鍵詞】：助留助濾劑 陽離子聚丙烯酰胺 水基分散體 交聯(lián) 膨脹計 動力學(xué)
【學(xué)位授予單位】：天津科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TS727
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-10
• 1 前言10-23
• 1.1 造紙濕部化學(xué)的現(xiàn)狀及展望10
• 1.2 助留助濾劑的概述10-12
• 1.2.1 助留助濾劑的發(fā)展與類別10-12
• 1.2.2 助留助濾機理12
• 1.3 聚丙烯酰胺的概述12-15
• 1.3.1 聚丙烯酰胺的種類及性能12-14
• 1.3.2 聚丙烯酰胺的應(yīng)用14-15
• 1.4 分散聚合15-18
• 1.4.1 分散聚合定義15
• 1.4.2 分散聚合機理15-18
• 1.5 “水包水”型陽離子聚丙烯酰胺18-22
• 1.5.1 水基分散體CPAM醇水體系工藝研究18-19
• 1.5.2 水基分散體CPAM鹽水體系工藝研究19-21
• 1.5.3 分散聚合動力學(xué)研究21-22
• 1.6 本研究的內(nèi)容和意義22-23
• 1.6.1 研究內(nèi)容22
• 1.6.2 研究意義22-23
• 2 材料與方法23-28
• 2.1 實驗藥品和設(shè)備23-24
• 2.1.1 實驗藥品23
• 2.1.2 實驗設(shè)備23-24
• 2.2 聚合物的制備24-25
• 2.2.1 分散穩(wěn)定劑PDMC的合成24-25
• 2.2.2 水基分散體交聯(lián)型CPAM助留助濾劑的合成25
• 2.3 CPAM乳液的分析與表征25-26
• 2.3.1 單體轉(zhuǎn)化率測定25
• 2.3.2 分子量測定25-26
• 2.3.3 電荷密度的測定26
• 2.3.4 CPAM表觀粘度的測定26
• 2.3.5 CPAM粒徑的測定26
• 2.3.6 CPAM顆粒形態(tài)的測定26
• 2.3.7 傅里葉紅外光譜分析(FT-IR)26
• 2.3.8 核磁共振波譜分析(HNMR)26
• 2.4 交聯(lián)型CPAM的分散聚合動力學(xué)研究方法26-27
• 2.5 CPAM乳液的應(yīng)用檢測27-28
• 2.5.1 填料留著率和漿料濾水性的測定27
• 2.5.2 紙頁物理性能的檢測27-28
• 3 結(jié)果與討論28-68
• 3.1 水基分散體交聯(lián)型CPAM的合成28-36
• 3.1.1 單體總濃度對聚合反應(yīng)的影響28-29
• 3.1.2 單體摩爾配比對聚合反應(yīng)的影響29-30
• 3.1.3 反應(yīng)溫度對聚合反應(yīng)的影響30-31
• 3.1.4 引發(fā)劑用量對聚合反應(yīng)的影響31-32
• 3.1.5 交聯(lián)劑用量對聚合反應(yīng)的影響32-33
• 3.1.6 鏈轉(zhuǎn)移劑用量對聚合反應(yīng)的影響33-34
• 3.1.7 交聯(lián)型CPAM的紅外光譜分析34-35
• 3.1.8 交聯(lián)型CPAM的核磁共振分析35
• 3.1.9 小結(jié)35-36
• 3.2 水基分散體交聯(lián)型CPAM的分散聚合動力學(xué)36-47
• 3.2.1 反應(yīng)單體總濃度對分散聚合速率的影響36-37
• 3.2.2 引發(fā)劑用量對分散聚合速率的影響37-39
• 3.2.3 單體摩爾配比對分散聚合速率的影響39-40
• 3.2.4 交聯(lián)劑用量對分散聚合速率的影響40-41
• 3.2.5 分散劑用量對分散聚合速率的影響41-43
• 3.2.6 反應(yīng)溫度對分散聚合速率的影響43-44
• 3.2.7 反應(yīng)速率常數(shù)K的計算44-46
• 3.2.8 交聯(lián)型CPAM分散聚合動力學(xué)方程的確定46-47
• 3.2.9 小結(jié)47
• 3.3 水基分散體交聯(lián)型CPAM助留助濾劑的應(yīng)用47-57
• 3.3.1 接觸時間對CPAM助留助濾性能的影響47-48
• 3.3.2 CPAM添加量對助留助濾性能的影響48-51
• 3.3.3 剪切力對CPAM助留助濾性能的影響51-52
• 3.3.4 電導(dǎo)率對CPAM助留助濾性能的影響52-54
• 3.3.5 pH對CPAM助留助濾性能的影響54-56
• 3.3.6 CPAM對手抄片物理性能的影響56-57
• 3.3.7 小結(jié)57
• 3.4 水基分散體交聯(lián)型CPAM助留助濾劑的工業(yè)化57-68
• 3.4.1 產(chǎn)品生產(chǎn)與應(yīng)用的可行性分析57-58
• 3.4.2 水基分散體交聯(lián)型CPAM助留助濾劑的生產(chǎn)58-64
• 3.4.3 HY-2053助留助濾劑的紙廠應(yīng)用64-66
• 3.4.4 小結(jié)66-68
• 4 結(jié)論68-70
• 5 展望70-71
• 6 參考文獻71-78
• 7 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表論文情況78-79
• 8 致謝79

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本文編號：931463