聚丙烯酰胺天然高分子接枝改性

    天然高分子物质由于具有相对分子质量分布宽、活性基团作用点多、结构多样化等特点, 易于制成性能优良的絮凝剂。常用的天然高分子按其来源不同大体可分为淀粉衍生物、纤维素衍生物、植物胶改性产物、多聚糖类及蛋白质类等。目前对淀粉的阴离子改性和丙烯酰胺的接枝改性方面的研究已经很多, 但是对天然高分子阳离子改性方面的研究近几年才成为国内外的热点。
    用铈离子作为引发剂, 制备了6种聚丙烯酰胺接枝羟丙基瓜哇胶(HPG)共聚物, 并与3种商用絮凝剂进行了比较, 发现聚丙烯酰胺PAM接枝HPG是非常有效的絮凝剂, 可用于污水处理, 并且指出含有较多、较长聚丙烯酰胺的HPG的絮凝效果较好。利用含有不同氮原子的铵盐制备了阳离子接枝淀粉, 并指出聚丙烯酰胺的絮凝能力取决于以下2点:1、氮含量, 聚丙烯酰胺絮凝能力从大到小顺序为: 季铵>叔胺>仲胺>伯胺; 2、聚丙烯酰胺絮凝剂的化学结构: 经接枝改性比经过醚化的絮凝剂有更好的絮凝能力。絮凝能力随相对分子质量及氮含量的增加而增加, 在pH为6时比pH为8时有更好的絮凝效果。在NaOH存在下使N-(3-氯-2-羟丙基)三甲基氯化铵反应生成2, 3-环氧丙基三甲基氯化铵阳离子醚化剂, 然后利用其对淀粉进行改性。
    由于我国的天然高分子资源丰富, 因此国内对淀粉的接枝改性也很活跃。用硝酸铈铵为引发剂, 使玉米淀粉与AM接枝共聚, 再加入甲醛与二甲胺进行阳离子化制得一种新型的阳离子聚丙烯酰胺絮凝剂( CSGM) 。以N-(2,3-环氧丙基)三甲基氯化铵(GTA)为阳离子化试剂, 采用干法制备了高取代度季铵型阳离子淀粉, 并考察了碱催化剂BZ-1、含水量、反应温度和反应时间对取代度和反应效率的影响, 当淀粉用量为515g、GTA为3g时, 最佳反应条件为: 碱催化剂1018g、反应温度60℃、反应时间4h, 反应体系含水质量分数24%, 取代度可达0.56, 反应效率为88%。利用硫酸铈和过硫酸钾复合引发体系, 在淀粉上接枝AM和DMDAAC聚合物, 结果显示, 复合引发体系更能有效地引发聚合, 在造纸过程中添加质量分数为0.05%的该接枝共聚物比阳离子淀粉和具有阳离子度为22%、特性黏度为7.35dL/g的P(AM-DMDAAC)有更好的填料保持效果。利用反相乳液聚合法合成了壳聚糖- 甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵- 丙烯酰胺强阳离子型天然高分子絮凝剂, 接枝率可达42.4%。
    改性天然高分子聚丙烯酰胺可生物降解, 是环保型高分子聚丙烯酰胺型絮凝剂。但是它的可生物降解性也导致了储存时间短、相对分子质量降低等缺点, 这类絮凝剂远远不及有机合成高分子的高效和稳定, 而且阳离子淀粉对溶液pH、浓度和阴离子电荷都很敏感。

本文关键词为：聚丙烯酰胺,天然高分子,改性

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