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实验-聚丙烯酰胺氧化降解实验分析

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【发布日期】:2018-5-16 21:18:09

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    氧化降解实验:试样采用1%NaCl水溶液配制,一般聚丙烯酰胺浓度为0.1%,试样置于封管中经真空脱气除氧或不同气氛处理后,封管试样置于恒温箱内定时抽样分析。溶液粘度采用NDJ-1型旋转粘度计测定(温度:25℃,转速:6r/min),聚合产物的水解度按国标GB-12005,1-89方法测定,分子量用粘度法测定,根据不同水解度采用如下公式计算分子量:[η]=K[M]α

    温度对聚丙烯酰胺降解作用的影响:

    在室温下聚丙烯酰胺水溶液比较稳定,然而在空气条件下它们的化学耐热性并不好,温和地升温就会出现明显的聚合物降解现象。

    在50℃时聚丙烯酰胺水溶液的粘度随时间发生明显下降,这种粘度降低的趋势随温度升高大大加快。

    不同温度条件下溶液粘度下降的半衰期(即粘度保留率到达一半的老化时间)分别为117h(50℃)、20h(70℃)和2.6h(90℃)。

    这表明:温度对聚丙烯酰胺的热氧化降解速度起着重要作用。值得指出,在较高温度(90℃)下,短时间就可使聚丙烯酰胺溶液粘度损失80%以上,从而失去了使用的价值。

    在不同温度下由初期反应速度求得的反应活化能为38.0kJ/mol,这表明在空气条件下聚丙烯酰胺在水溶液中热降解反应活化能较低,容易产生化学降解反应引起溶液粘度下降。

    氧对聚丙烯酰胺降解作用的影响:

    为确定氧对HPAM热降解的作用,HPAM水溶液分别采用脱氧条件和空气及氧气条件相比较。

    在加热情况下氧促使HPAM水溶液的粘度迅速下降。在空气和氧气不同条件下90℃老化10h时溶液粘度保留率分别为36.6%和25.1%。二者差别不大,这表明空气条件下水溶液中溶解氧的含量已足够使HPAM发生大量氧化降解。然而在脱氧条件下,溶液粘度变化异常,先发生少量下降,后又慢慢少量升高。这种现象表明在脱氧的实验条件下可能还存在微量氧,使前期发生少量氧化降解,粘度少许下降。

    从以上结果可以断定:HPAM的氧化降解是引起HPAM水溶液粘度大量下降的原因,这种氧化降解反应随着温度的提高而显著加速。

    值得指出,HPAM试样在水溶液中的氧化降解反应,无论在不同温度或者不同氧含量条件下,均不出现寻常氧化降解初期的诱导期现象。这预示HPAM试样中可能含有微量过氧化物,这种过氧化物经常由聚合生产中残留的引发剂,或者聚合物商品在高温下造粒加工过程中形成的。为此,在HPAM溶液中添加微量还原剂,发现均会促进氧化降解反应,加速溶液粘度的降低。

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