【正文】 能獲得穩(wěn)定性和流動性俱佳的水分散體系。 分散劑用量對水分散聚合工藝的影響結(jié)果表明：%~5%時，隨著PDMC用量的增大，聚合物分子量先增加后降低，并且顆粒的粒徑減小，粒度分布變寬。 無機鹽因素對水分散聚合工藝的影響結(jié)果表明：在無機鹽濃度為19%~27%條件下，可獲得穩(wěn)定的水分散體系；同時鹽水介質(zhì)對液相聚合反應(yīng)具有延遲效應(yīng)，并且硫酸銨濃度越高，延遲效應(yīng)越明顯。由于體系的復(fù)雜性，延遲效應(yīng)較難理解，無機鹽的存在除可產(chǎn)生靜電屏蔽效應(yīng)外，還會對水結(jié)構(gòu)、溶液pH產(chǎn)生影響，即無機鹽改變聚合物在水溶液中的溶解狀態(tài)（電離程度）和分子間的聚集行為（氫鍵解締合與水解締合），從而使聚合反應(yīng)發(fā)生一些復(fù)雜的變化。作者認為至少包括以下兩方面因素：① 硫酸銨濃度增大，靜電屏蔽作用增強，聚合物顆粒溶劑化程度減弱，從而低聚物的溶脹受到抑制，單體自由基向溶脹低聚物內(nèi)部的擴散速率減小，導(dǎo)致聚合速率下降；② 體系pH值隨硫酸銨濃度的增大而減小，導(dǎo)致偶氮引發(fā)劑的分解速率降低，即產(chǎn)生聚合延遲現(xiàn)象。 引發(fā)劑用量對水分散聚合工藝的影響結(jié)果表明：，聚合物分子量隨引發(fā)劑濃度的增加先增大然后降低，而其平均粒徑逐漸增大；這是因為除了其他的因素外，同時要考慮引發(fā)劑在鹽水介質(zhì)中的分解速率及低聚物分子的生成速率與吸附分散劑分子速率的平衡，從而控制體系粘度，使聚合過程平穩(wěn)進行；隨著反應(yīng)時間的延長，單體轉(zhuǎn)化率逐漸增大，當(dāng)聚合時間達到8h時單體轉(zhuǎn)化率達到90%左右，并趨于穩(wěn)定。溫度對水分散聚合工藝的影響結(jié)果表明：從50℃增加到75℃時，聚合物的相對分子量呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢。這是因為當(dāng)反應(yīng)溫度較低時，由引發(fā)劑分解產(chǎn)生的初級自由基數(shù)量較少，使得單體轉(zhuǎn)化率較低，相對分子量較低；但當(dāng)反應(yīng)達到一定溫度時，再升高反應(yīng)溫度會使反應(yīng)體系中的初級自由基數(shù)量過于飽和，導(dǎo)致體系中鏈轉(zhuǎn)移與鏈終止的可能性增大，并由于單體聚合速率過快放出大量聚合熱導(dǎo)致聚合物凝膠，相對分子量減小。 五因素四水平正交試驗法確定陽離子水分散型聚丙烯酰胺的最佳合成條件：:，硫酸銨濃度為21%，%，引發(fā)溫度為55℃。本研究的創(chuàng)新點突破水分散聚合反應(yīng)體系粘度控制、不同陽離子度聚丙烯酰胺系列水分散體合成等技術(shù)關(guān)鍵，研制出較高活性物含量和超高分子量的水分散聚合物產(chǎn)品，提高了產(chǎn)品的制備穩(wěn)定性和儲存穩(wěn)定性，為實現(xiàn)水分散聚合技術(shù)的工業(yè)化應(yīng)用提供了依據(jù)，這在水分散聚合領(lǐng)域具有一定的技術(shù)創(chuàng)新性。依據(jù)電性質(zhì)、粒度分布及對顆粒形貌和結(jié)構(gòu)測試結(jié)果，探索了無機鹽與分散劑之間的協(xié)同效應(yīng)，并嘗試利用膠體與界面化學(xué)理論剖析其分散穩(wěn)定機理。嘗試采用聚合反應(yīng)動力學(xué)理論解釋無機鹽濃度對聚合反應(yīng)的延遲效應(yīng)，這在水分散聚合領(lǐng)域尚未見國內(nèi)外文獻報道。系統(tǒng)研究了無機鹽濃度對水分散體系流變性影響的變化規(guī)律，這對研究水分散體系的流變學(xué)具有一定的創(chuàng)新意義。展望本論文對水分散型陽離子聚丙烯酰胺的合成及應(yīng)用性能進行了系統(tǒng)地實驗探索和理論研究，所制備水分散體產(chǎn)品的穩(wěn)定性及應(yīng)用性能已達到較為理想的指標，并得出了一些有意義的結(jié)論。由于水分散聚合過程中劇烈增粘現(xiàn)象的存在，使得如何縮短增粘期及減小增粘強度成為優(yōu)化聚合工藝，實現(xiàn)聚合反應(yīng)平穩(wěn)進行的關(guān)鍵。但是，應(yīng)當(dāng)指出，因為研究時間較短，加之聚合體系非常復(fù)雜，反應(yīng)因素之間交互影響較大，在進一步優(yōu)化聚合工藝、提高產(chǎn)品聚合物濃度及開展水分散聚合動力學(xué)研究等方面仍有很多重要內(nèi)容需要進行深入研究和探討。為此，對下一步的研究展望總結(jié)如下。 深入研究水分散聚合工藝的分段聚合技術(shù)，包括單體、引發(fā)劑、分散劑或無機鹽的分段加入，探討加入方式、加入批次和加入比例等因素對聚合反應(yīng)粘度控制、產(chǎn)品分子量和分子量分布及粒徑和粒徑分布的影響。為實現(xiàn)進一步提高聚合物濃度和控制反應(yīng)過程中粘度變化提供優(yōu)化途徑。 弄清無機鹽對引發(fā)劑分解和聚合反應(yīng)速率的影響，完善現(xiàn)有的引發(fā)體系，以獲得更高分子量的聚合物產(chǎn)品。 弄清陽離子單體與分散劑和無機鹽的作用機制，尋找最佳陽離子單體用量，提高水分散產(chǎn)品的應(yīng)用性能，擴大其應(yīng)用領(lǐng)域。 采用計算機模擬技術(shù)，進行設(shè)備選型及工藝參數(shù)優(yōu)化，對中試放大工藝進一步優(yōu)化，為實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)提供可靠依據(jù)。參考文獻[1] 方道斌等．丙烯酰胺聚合物[M]．北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2006，5[2] 張紅杰，陳夫山，胡惠仁，聚丙烯酰胺在造紙工業(yè)中的應(yīng)用前景，國際造紙，2002，21(2)：3234[3] 李建宗，程時遠，黃鶴，反相乳液聚合研究進展，高分子通報，1993，2：7177[4] 蔡開勇，王久芬，杜栓麗，引發(fā)體系對聚丙烯酰胺相對分子質(zhì)量的影響，華北工學(xué)院學(xué)報，1999，20(1)：8387[5] 馬喜平，邵定波，陽離子化聚丙烯酰胺的合成及絮凝性能研究，油田化學(xué)1999，16(1)：3740[6] 黃祥虎，粉狀陽離子聚丙烯酰胺的研制，高分子材料科學(xué)與工程，1992，4：120122[7] 李卓美，一種新型陽離子聚丙烯酰胺，廣州化工，1995，23(4)：6063[8] 陳菊琴，關(guān)一峰，顧文忠等，胺甲基聚丙烯酰胺的合成及其絮凝作用考察，工業(yè)水處理，1993，13(5)：2326[9] 楊旭，趙立志等，陽離子絮凝劑的研制，重慶環(huán)境科學(xué)，1995，15(4)：1719[10] 羅時中，用于鈦液凈化的改性聚丙烯酰胺研制，工業(yè)水處理，1992，12(1)：1921[11] 肖遙，鄧皓，陳尚冰，有機高分子絮凝劑的合成及應(yīng)用，工業(yè)水處理，1994，14(3)：1719[12] 王雅瓊，陳秉銓，趙麗君，陽離子絮凝劑的制備及絮凝性能，水處理技術(shù)，1994，20(5)：294297[13] 夏暢斌，新型陽離子絮凝劑的制備及其應(yīng)用，水處理技術(shù)，2000，26(6)：343346[14] 譚正德，龍有前，王碧蓮等，新型聚丙烯酰胺絮凝劑的研究，電鍍與涂飾，2002，21(3)：1529[15] 王進，趙傳山，陳夫山等，陽離子聚丙烯酰胺助留助濾作用的研究，造紙科學(xué)與技術(shù)，2002，21(2)：3033[16] 王進，趙傳山，陳夫山，夏效田，陽離子聚丙烯酰胺的助留助濾性能，造紙化學(xué)品，2003，1(1)：5658[17] 王進，陳克復(fù)，陳夫山，趙傳山，陽離子聚丙烯酰胺/微粒體系的助留助濾作用，中華造紙，2003[18] 王進，陳克復(fù)等，采用復(fù)合引發(fā)體系制備高相對分子質(zhì)量陽離子聚丙烯酰胺，中國造紙學(xué)報，2003，18(1)：8083[19] 孫艷霞，車吉泰，高相對分子質(zhì)量丙烯酰胺—DAC共聚物的研制，精細石油化工進展，2003，4(9)：4445[20] M. 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