聚丙烯酸鈉的合成與防垢消垢作用

聚丙烯酸鈉的合成與防垢消垢作用

聚苯乙烯鈉是近年來(lái)開(kāi)發(fā)的重要精細(xì)化工產(chǎn)品之一。根據(jù)不同的聚合條件，純度可達(dá)數(shù)百至數(shù)千毫克。不同分子量的聚丙烯酸鈉有不同的用途,可應(yīng)用于日用化學(xué)工業(yè)、農(nóng)業(yè)、石油工業(yè)、工業(yè)循環(huán)水系統(tǒng)、礦業(yè)、涂料、造紙、紡織、建筑和醫(yī)藥等行業(yè)。根據(jù)分子量不同,聚丙烯酸鈉分為低分子量(1000~5000)、高分子量(104~107)和超高分子量(107以上)三種。低分子量聚丙烯酸鈉主要起分散作用,中高分子量的聚丙烯酸鈉主要做增稠劑和絮凝劑,超高分子量的聚丙烯酸鈉不再溶于水,在水中溶脹生成水凝膠,主要用作吸水劑。1低分子量聚丙烯鈉的制備1.1帶負(fù)電荷的顆粒低分子量的聚丙烯酸鈉可以吸附在膠體顆粒表面,由于分子中含有大量的羧基,電離后帶負(fù)電荷,增大了顆粒之間的靜電斥力,使顆粒更容易分散。楊建紅等人用自制的聚丙烯酸鈉(分子量2200)添加到陶瓷泥漿中,改善了泥漿的分散性,降低了泥漿的粘度,效果明顯高于市場(chǎng)上常見(jiàn)的分散劑。1.2聚丙烯酸鈉采用低分子量聚丙烯酸鈉作水質(zhì)穩(wěn)定劑,其防垢效果顯著。循環(huán)冷卻水中添加低分子量聚丙烯酸鈉后,一方面由于聚丙烯酸鈉可以螯合鈣離子,使鈣離子的飽和濃度提高幾倍;鈣離子濃度很高時(shí),也能有水垢析出,然而由于聚丙烯酸鈉被吸附在水垢微粒表面,阻礙水垢聚集形成大顆粒而沉淀;即使形成水垢層也很疏松,易被水流沖刷掉,從而達(dá)到防垢、消垢的目的。1.3聚丙烯酸鈉用于提高水泥性能的添加劑低分子量聚丙烯酸鈉添加到水泥中,可以提高坍落度,或者在坍落度不變的情況下,減少水的用量,同時(shí)提高混凝土的強(qiáng)度,聚丙烯酸鈉已經(jīng)成為提高水泥性能的一種重要添加劑。1.4鉆井泥漿減少劑在鉆井泥漿中加入聚丙烯酸鈉可提高泥漿的潤(rùn)滑性和穩(wěn)定性,降低鉆井泥漿的失水,有效地防止卡鉆和解卡鉆,提高鉆井效率。2高分子量聚丙烯鈉的制備2.1酸鈉與氧化鋁高分子量的聚丙烯酸鈉仍具有良好的水溶性,長(zhǎng)分子鏈在水中伸展開(kāi)后,阻礙了膠體顆粒的自由運(yùn)動(dòng),同時(shí)還具有“橋聯(lián)”作用,可以作為增稠劑和絮凝劑.聚丙烯酸鈉溶解在水中后,水中的微小顆?？梢酝ㄟ^(guò)高分子鏈的橋架作用而連接在一起,形成大顆粒而沉淀。所以,聚丙烯酸鈉可用于天然水的澄清。即使是渾濁的黃河水,加入10ppm的這種絮凝后也會(huì)很快澄清。氧化鋁生產(chǎn)工藝中,拜耳法赤泥的分離洗滌采用沉降槽。為了加速赤泥沉降,傳統(tǒng)的辦法是添加面粉、麥麩等天然高分了絮凝劑。隨著氧化鋁產(chǎn)量的不斷提高,沉降槽常有渾濁現(xiàn)象出現(xiàn)。改用聚丙烯酸鈉絮凝,大大增加了拜耳法赤泥的沉降速度,澄清效果好,從而提高沉降槽的產(chǎn)能和精液質(zhì)量。2.2羧甲基纖維素鈉/海藻酸鈉聚丙烯酸鈉是具有親水基團(tuán)的高分子化合物,緩慢溶于水形成極粘稠的透明溶液,其不像羧甲基纖維素鈉和海藻酸鈉那樣吸水膨脹,而是由于分子內(nèi)有許多親水基團(tuán)(羧基),使分子伸展開(kāi)來(lái),形成高粘性溶液。其粘度是羧甲基纖維素鈉和海藻酸鈉的20倍,長(zhǎng)期放置粘度變化極小,不容易腐敗,安全無(wú)毒,被廣泛用于食品添加劑,如可以增加果汁和果胨的粘度,改善它們的外觀和口感。從2000年開(kāi)始,我國(guó)衛(wèi)生部已經(jīng)正式批準(zhǔn)聚丙烯酸鈉為食品級(jí)增稠劑。3聚丙烯酸鈉高吸水性樹(shù)脂的應(yīng)用超高分子量聚丙烯酸鈉不再溶于水,在水中溶脹生成水凝膠,可制備各種高性能吸水樹(shù)脂。紙、棉等常用的吸水材料只能吸收自身重量10~20倍的水,而聚丙烯酸鈉高吸水樹(shù)脂可吸收自身重量幾百甚至幾千倍重量的水,可見(jiàn)其吸水效率之高。聚丙烯酸鈉高吸水性樹(shù)脂不僅具有吸水量大、保水性強(qiáng)、而且安全無(wú)毒,產(chǎn)品形態(tài)多樣,不同的形態(tài)分別滿足不同的用途。在衛(wèi)生用品方面,如粉狀樹(shù)脂可夾到多層片當(dāng)中制成兒童紙尿片和婦女衛(wèi)生巾,具有重量輕、吸液量大、保水性好等優(yōu)點(diǎn);在化妝品方面,如在制香水、花露水等化妝品的過(guò)程中加人0.5~1.0%的高吸水性樹(shù)脂,即可防止香料和酒精的揮發(fā)又可保持香味持久。在農(nóng)林與園藝方面,可用于農(nóng)作物育種,將樹(shù)脂凝膠涂敷在種子表面,利用其吸水保水作用,提高種子發(fā)芽率和發(fā)芽蘇速率;作為化肥緩釋劑,如把固氮細(xì)菌或植物生長(zhǎng)微量元素與樹(shù)脂棍合使用可提高作物產(chǎn)量;高吸水性樹(shù)脂還可用做土壤保濕劑,改良沙土地和土壤造田,這對(duì)人多地少的我國(guó)具有深遠(yuǎn)意義。4聚丙烯酸鈉上業(yè)化生產(chǎn)近十年來(lái),國(guó)內(nèi)外化學(xué)工作者在聚丙烯酸鈉的應(yīng)用方面做了大量的工作,但仍存在不足,如作為絮凝劑使用的聚丙烯酸鈉,要求分子量高且溶解速度快,但溶解速度快和分子量高存在著矛盾,目前還沒(méi)有有效的解決辦法;聚丙烯酸鈉高吸水性樹(shù)脂吸水性很好,但耐鹽性、生物降解性欠佳;以及合成聚丙烯酸鈉大部分在實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行,