CN106432598A - 一种用作助留助滤剂和絮凝剂的两性聚丙烯酰胺的合成 - Google Patents

Abstract

一种用作助留助滤剂和絮凝剂的两性聚丙烯酰胺的合成。本发明通过以酰胺类、有机酸、季铵盐为主要单体，去离子水为溶剂，在氧化还原引发剂下低温引发聚合成了一种分子量适中的两性聚丙烯酰胺。该两性聚丙烯酰胺兼具阴、阳两种离子基团，在抄纸过程中，阴、阳两种离子基团可以很快吸附，桥联，絮凝，显著提高纤细物和填料的留着率，加快纸料在纸机网部的滤水性。而且该两性聚丙烯酰胺也可用作造纸污水的处理，被处理过的污水上清液透光率较高，泥饼含水率低且用量较少，已成为国内外研究的热点之一。

Description

一种用作助留助滤剂和絮凝剂的两性聚丙烯酰胺的合成

技术领域

本发明涉及造纸领域，特别涉及一种造纸助留助滤、造纸污泥废水所用到的两性聚丙烯酰胺絮凝药剂。

背景技术

在近年来，由于废纸张的大量使用，短纤维原料的增加，纸机车速的不断提高，造纸白水的高度循环利用，造纸系统向中性／碱性体系的发展等等，使造纸湿部产生了一个新的障碍，即阴离子杂质的聚集和积累，致使纸页的成型条件恶化，大大削弱了阴离子型聚丙烯酰胺助留助滤体系的效果，甚至完全失效。这使得纸机湿部的助留助滤技术变得越来越重要。

两性聚丙烯酰胺的开发是针对水处理问题立项的，主要用作絮凝剂、分散剂等。用在造纸助留助滤和造纸污水絮凝处理也取得了良好的效果。

两性PAM通过架桥絮凝作用可以显著提高抄纸过程中纤细物和填料的留着率，加快纸料在纸机网部的滤水性并且可以在大范围的pH值内使用。此外两性聚丙烯酰胺也可用作造纸污泥废水的絮凝处理，阳离子、阴离子非离子基的不同比例和被处理污泥的种类和性状不同，都会对絮凝效果产生一定的影响。采用两性聚丙烯酰胺处理废水，能达到较低的滤饼含水率，综合性能优于粉状阳离子聚丙烯酰胺絮凝剂，因此，开发不同分子量的两性聚丙烯酰胺势在必行。

发明内容

本发明通过合成一种兼具絮凝作用的两性聚丙烯酰胺助留助滤药剂，主要用在造纸湿布工艺和造纸污泥废水的絮凝处理。

一种兼具絮凝作用的两性聚丙烯酰胺助留助滤剂，含酰胺类、有机酸、季铵盐、引发剂、pH调节剂、稳定剂和去离子水。各组分的重量百分比为：

酰胺类： 20%~30%

季铵盐： 5%~10%

有机酸： 0.5%~5%

引发剂： 0.1%~0.2%

pH值调节剂： 0.5%~1%

稳定剂： 0.1%~1%

其余为去离子水。

所述的酰胺类为丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、N-羟甲基丙烯酰胺的一种，本实验选用丙烯酰胺50%水溶液。

所述的有机酸为丙烯酸。

所述的季铵盐为丙烯酸二甲氨基乙酯或甲基丙烯酸二甲氨基乙酯与氯甲烷、氯乙烷、氯化苄、烯丙基氯、丙烯溴、硫酸二甲酯等形成的DM的阳离子季铵化物。

所述的pH调节剂为盐酸、硫酸、磷酸的一种，控制反应体系的pH值为3~6。

所述的引发剂为过氧化氢-氯化亚铁、过硫酸钾-氯化亚铁、过硫酸钾-亚硫酸氢钠、过硫酸铵-亚硫酸氢钠、异丙苯过氧化氢-氯化亚铁的一种（氧化剂与还原剂的质量比为1:1或1:2）。

所述的稳定剂选定为草酸。

具体实施方式：

下面通过实施例对本发明进行详细说明，本发明的保护不限于所列举的实施例。还应包括在不偏离本发明范围条件下，对公开的方法进行本领域技术人员显而易见的各种改变。

实施例1：

在配有温度计、恒压滴定管、搅拌器的三口烧瓶中依次加入55份水，20份丙烯酰胺50%水溶液，2.5份丙烯酸，7.5份N,N’-二甲基，N-乙基甲基丙烯酰氧乙基铵，用HCl调节上述的溶液的pH为3~4，通氮气吹扫除氧30 min，加入过硫酸钾-亚硫酸氢钠氧化还原引发剂0.1%份，在25 oC下低温引发聚合6 h，达到预期的粘度和分子量，再继续升温到70 oC，在70 oC下高温老化2 h以上以进一步提高转化率。老化后补加稳定剂草酸和多余的水继续搅拌30min即可得到透明的胶状聚丙烯酰胺。

实施例2：

在配有温度计、恒压滴定管、搅拌器的三口烧瓶中依次加入55份水，20份丙烯酰胺50%水溶液，2.5份丙烯酸，7.5份N,N’-二甲基，N-乙基甲基丙烯酰氧乙基铵，用HCl调节上述的溶液的pH为3~4，通氮气吹扫除氧30 min，加入过硫酸钾-亚硫酸氢钠氧化还原引发剂0.2%份，在30oC下低温引发聚合2.5 h，达到预期的粘度和分子量，再继续升温到70oC，在70oC下高温老化6 h以上以进一步提高转化率。老化后补加稳定剂草酸和多余的水继续搅拌30min即可得到透明的胶状聚丙烯酰胺。

产品的性能测试与比较：

将上述实验1所述产品进行特性粘数和分子量的测定，特性粘数为12.0 dl/g，分子量在500~1200万之间，透明度较高。将本实验制备的产品和江苏某厂生产的粉状阳离子聚丙烯酰胺作用于威海市某造纸厂进行造纸污水的絮凝实验，加药量为千分之一，通过对比发现：本实验合成的聚丙烯酰胺絮凝剂絮凝速率快，上层清液透明度高，透光率分别为98.6%和93.7%；脱水率分别为72.5%和54.5%。絮凝效果优于国内同类产品。

将上述实验2所述产品进行打浆度和成纸灰分的测定，本实验所合成的两性聚丙烯酰胺用量在0.05%，打浆度相比空白样降低了8 oSR，助虑性能有所提高。灰分由原来的14.5%提高到17%，助留效果也有所提高。

以上所述，仅是本发明的最佳实施例而已，并非对本发明的技术方案做任何形式上的限制，凡是根据本发明的技术实质对以上实施例所作的简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明的技术方案范围。

Claims (8)

1.一种两性聚丙烯酰胺助留助滤剂，含酰胺类、有机酸、季铵盐、引发剂、pH调节剂、稳定剂和去离子水。

2.各组分的重量百分比为：

酰胺类： 20%~30%

季铵盐： 5%~10%

有机酸： 0.5%~5%

引发剂： 0.1%~0.2%

pH值调节剂： 0.5%~1%

稳定剂： 0.1%~1%

其余为去离子水。

3.根据权利要求1所述的两性聚丙烯酰胺助留助滤剂所述的酰胺类为丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、N-羟甲基丙烯酰胺的一种，本实验优选丙烯酰胺。

4.根据权利要求1所述的两性聚丙烯酰胺助留助滤剂所述的有机酸为丙烯酸。

5.根据权利要求1所述的两性聚丙烯酰胺助留助滤剂所述的季铵盐为丙烯酸二甲氨基乙酯或甲基丙烯酸二甲氨基乙酯与氯甲烷、氯乙烷、氯化苄、烯丙基氯、丙烯溴、硫酸二甲酯等形成的DM的阳离子季铵化物。

6.根据权利要求1所述的两性聚丙烯酰胺助留助滤剂所述的引发剂为过氧化氢-氯化亚铁、过硫酸钾-氯化亚铁、过硫酸钾-亚硫酸氢钠、过硫酸铵-亚硫酸氢钠、异丙苯过氧化氢-氯化亚铁的一种。

7.根据权利要求1所述的两性聚丙烯酰胺助留助滤剂所述的pH调节剂为盐酸、硫酸、磷酸的一种，控制反应体系的pH值为3~6。

8.根据权利要求1所述的两性聚丙烯酰胺絮凝剂所述的稳定剂选定为草酸。