温度对聚酰胺粘度的影响
温度是分子无规则热运动激烈程度的反映,分子的运动必须克服分子间的相互作用力,而分子间的相互作用,如分子间键、内摩擦、扩散、分子链取向、缠结等,直接影响粘度的大小,故高聚物溶液的粘度会随温度发生变化。温度改变对高聚物溶液粘度的影响是显着的。聚酰胺溶液的粘度随温度的升高而降低,其原因是高分子溶液的分散相粒子彼此纠缠形成网状结构的聚合体,温度越高时,网状结构越容易破坏,故其粘度下降。
2、水解时间对聚酰胺粘度的影响
聚酰胺溶液粘度随水解时间的延长而改变,水解时间短,粘度较小,这可能是由于高聚物还来不及形成网状结构所致;水解时间过长,粘度下降,这是聚酰胺在溶液中结构发生松解所致。部分水解聚酰胺溶于水后离解成带负电荷的大分子,分子间静电排斥作用以及同一分子上不同链节之间的阴离子排斥力导致分子在溶液中伸展并能使分子之间相互缠绕,这就是部分水解聚酰胺能使其溶液粘度明显增加的原因。
*三阶段是,20世纪80年代后期,开发了锥形釜聚合工艺,由核工业部五所在江苏江都化工厂试车成功。该工艺在锥形釜下部带有造料旋转刀,聚合物在压出的同时,即成粒状,经转鼓干燥机干燥,粉碎得产品。
为了避免聚酰胺胶块黏附在聚合釜釜壁上,有的技术采用氟或硅的高分子化合物涂覆在聚合釜的内壁上,但此涂覆层在上产过程中易脱落而污染聚酰胺产品。
也有可旋转的锥形釜,聚合反应完成后,聚合釜倒转将聚酰胺胶块倒出)、造粒方式 (**械造粒、切割造粒,也有湿式造粒即分散液中造粒)、干燥方式(有采用穿流回转干燥,也有用振动流化床干燥)及粉碎方式。这些不同中有些是设备质量上有差异,有些是采用的具体方式上的油差异,但总的来看,聚合技术趋向于固定锥形釜聚合,振动流化床干燥技术。
微生物催化酰胺单体生产技术,首先由日本在1985年建立了6000t/a的酰胺装置,其后俄罗斯也掌握了此项技术,20世纪90年代时日本和俄罗斯相继建立了万吨级微生物催化酰胺装置。我国是继日本、俄罗斯之后,世界上*三个拥有此技术的国家。微生物催化剂活性为2857**生化单位,已经达到了**水平。我国微生物催化酰胺单体生产技术是由上海市农药所经过“七五”、“八五”和“九五”等3个五年计划开发完成的,微生物催化剂腈水合酶是在1990年筛选出的,是由泰山山脚土壤中分离出163菌株和无锡土壤中分离出145菌株,经种子培养得到的腈水合酶,代号为Norcardia-163。该技术现已在江苏如皋、江西南昌、胜利油田及河北万全先后投产,质量上乘,达到了生产**高相对分子质量聚酰胺的质量指标。标志着我国微生物催化酰胺技术已经达到了****水平。
矿化度对聚酰胺粘度的影响
聚酰胺分子链中阳离子基团相对于阴离子基团数目较多,净电荷较多,极性较大,而H20是极性分子,根据相似相溶原理,聚合物水溶性较好,特性黏度较大;随着矿物质含量的增加,正的静电荷部分被阴离子包围形成离子氛,从而与周围正的静电荷结合,聚合物溶液极性减小,黏度减小;矿物质浓度继续增加,正、负离子基团形成分子内或分子间键的缔合作用(导致聚合物在水中的溶解性下降),同时加入的盐离子通过屏蔽正、负电荷,拆散正、负离子间缔合而使已形成的盐键受到破坏(导致聚合物在水中的溶解性增大),这两种作用相互竞争,使得聚合物溶液在较高的盐浓度(>0.06 mol/L)下粘度保持较小。
4、分子量对聚酰胺粘度的影响
聚酰胺溶液的粘度随高聚物分子量的增大而增大,这是由于高分子溶液的粘度由分子运动时分子间的相互作用产生。当聚合物相对分子质量约为106时,高分子线团开始相互渗透,足以影响对光的散射。含量稍高时机械缠结足以影响粘度。含量相当低时,聚合物溶液可视为网状结构,链间机械缠结和键共同形成网的节点。含量较高时,溶液含有许多链-链接触点,使高聚物溶液呈凝胶状。因此,高聚物相对分子质量越大,分子间越易形成链缠结,溶液的粘度越大。
使用原则
聚酰胺的使用要遵循如下原则:
1、颗粒状聚酰胺絮凝剂不能直接投加到污水中。使用前必须先将它溶解于水,用其水溶液去处理污水。
2、溶解颗粒状聚合物的水应该是干净(如自来水),不能是污水。常温的水即可,一般不需要加温。水温**5℃时溶解很慢。水温提高溶解速度加快,但40℃以上会使聚合物加快降解,影响使用效果。一般自来水都适合于配制聚合物溶液。强酸、强碱、高含盐的水不适于用来配制。
3、聚合物溶液浓度的选择,建议为0.1%-0.3%,即1升水中加1g-3g聚合物粉剂。
影响因素
聚酰胺溶液的粘度主要反映了液体分子之间因流动或相对运动所产生的内摩擦阻力。内摩擦阻力与聚合物的结构、溶剂的性质、溶液的浓度及温度和压力等因素有关,它的数值越大,表明溶液的粘度越大。
反相悬浮聚合法:聚酰胺是工业上重要的**高分子絮凝剂之一,在工业上通常采用水溶液法,反向悬浮聚合法来生产聚酰胺。下面来介绍一下反向悬浮聚合法生产聚酰胺的工艺。
反向悬浮聚合法是制作聚酰胺(PAM)微球的如今使用广泛、技术相对成熟的方法。采用强烈搅拌将单体或单体混合物分散在介质(介质为**溶剂)中,成为细小颗粒再进行单体、引发剂、**溶剂和分散稳定剂的聚合。当聚合完成后,经过沸脱水、分离、干燥可以得到微粒状产品。反向悬浮聚合法得到的产品,固体质量分数>90%,聚合率>95%,单体残留量<0.5%,产品粒径在10-500微米之间,产品的水溶性良好。
其他行业
食品行业,用于甘蔗糖、甜菜糖生产中蔗汁澄清及糖浆磷浮法提取。酶制剂发酵液絮凝澄清工业 ,还用于饲料蛋白的回收、质量稳定、性能好,回收的蛋白粉对鸡的成活率提高和增重、产蛋无不良影响,合成树脂涂料,土建灌浆材料堵水,建材工业、提高水泥质量、建筑业胶粘剂,填缝修复及堵水剂,土壤改良、电镀工业、印染工业等。 [4]
生产步骤
聚酰胺生产步骤一共两步:
单体生产技术:酰胺单体的生产时以腈为原料,在催化剂作用下水合生成酰胺单体的粗产品,经闪蒸、精制后得精酰胺单体,此单体即为聚酰胺的生产原料。
腈+(水催化剂/水) →合 →酰胺粗品→闪蒸→精制→精酰胺。
按催化剂的发展历史来分,单体技术已经历了三代:
代为酸催化水合技术,此技术的缺点是腈转化率低,丙稀酰胺产品收率低、副产品低,给精制带来很大负担,此外由于催化剂酸的强腐蚀性,使设备造**,增加了生产成本;*二代为二元或三元骨架铜催化生产技术,该技术的缺点是在终产品中引入了影响聚合的金属铜离子,从而增加了后处理精制的成本;*三代为微生物腈水合酶催化生产技术,此技术反应条件温和,常温常压下进行,具有高选择性、高收率和高活性的特点,腈的转化率可达到**,反应完全,无副产物和杂质。 产品酰胺中不含金属铜离子,不需进行离子交换来出去生产过程中所产生的铜离子,简化了工艺流程,此外,气相色谱分析表明酰胺产品中几乎不含游离的腈,具有高纯性,特别适合制备**高相对分子质量的聚酰胺及食品工业所需的无毒聚酰胺。
预计,2012~2018年,聚酰胺在石油开采、采矿、造纸及水处理四大应用领域的市场将以7.2%的年均复合增长率持续增长。在石油开采工业中,聚酰胺被用于钻井凝聚剂使用,也被用于三次采油。必须采取三次采油工艺来平衡价格。钻井和勘探活动的复苏也会促进聚酰胺消费增长。在钻采过程中,300万-600万低分子量的聚酰胺可用作絮凝包被剂。聚酰胺在采矿工业中的应用也十分广泛,不但可以分离矿物和矿石,还可以作为絮凝剂应用于废水处理,以及密封采矿管道等。由于复杂的定价结构,南美钴、煤、铜、黄金、钻石和铁矿砂的市场需求也在上升,这将推动**聚酰胺市场的增长。
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