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阳离子聚丙烯酰胺(CPAM)是使用最广泛的水溶性高分子,它被广泛的应用于石油、造纸、水处理、纺织、建材等工业中。近些年来,国外发展了一种水包水乳液,它与采用水溶液聚合,乳液聚合,反相乳液聚合,反相微乳液聚合等聚合方法聚合的CPAM产品相比较,水包水阳离子聚丙烯酰胺分散液具有表观黏度较低,固含量较大,产物可直接稀释使用,且没有机溶剂污染等特点。水包水阳离子聚丙烯酰胺共聚合的研究中,在保证产物具有良好的应用性能的前提下,如何克服水包水CPAM聚合体系不稳定、产品储存稳定性能较差的问题一直是该领域的研究的难点和重点。本课题采用分散聚合法,在盐-水分散介质中,首次选用PAE作为体系的分散稳定剂,制备能够稳定存在的水分散CPAM产品。
实验中围绕双水相聚合体系的稳定性、聚合产物黏度特性及平均粒径对各合成条件展开了讨论。发现,大分子分散稳定剂PAE在一定的添加量范围内可以有效的分散稳定CPAM体系,形成水包水型的CPAM水分散液。在讨论了聚合条件对体系稳定性及聚合物分子量的影响后,获得了较佳合成条件参数:采用分散聚合法,60℃下,AM、DMC、PAE、KPS及硫酸铵的质量百分数分别14%、5.6%、4.2%、0.01%及3.36%的条件下,恒温聚合5h,得到表观黏度为440mpa.s,特性黏数为436mL/g,平均分子量约为1.6×106,平均粒径为0.48μm的CPAM水包水水分散液,此分散液可稳定放置90d以上,且保持了较好的流动性。
将所得水包水CPAM作为纸张增强剂添加剂使用,加入到阔叶木纸浆中抄纸,测定纸张的强度(包括湿强度和干强度)、环压、耐破、耐折。以此为依据讨论了打浆度、体系pH值、及CPAM的添加量对于纸张性能的影响。发现纸张的性能随着打浆度的提高都有不同程度的增加,当打浆度大于50°SR后,纸张性能的增加速度有所减少;体系在碱性条件下的纸张性能参数要高于在酸性条件下的,湿强度对体系pH较为敏感;考察CPAM添加量对于纸张增强性能影响决定采用w(CPAM)=0.1%(占绝干浆)较为合适,纸张干抗张强度提高131%,湿强度提高了28%
通过对水包水CPAM的红外光谱、热失重、稳态流变测试以及分析,研究了该产品的结构性能。包括体系形貌特征、热力学性能、耐剪切性能。