硅疏水改性聚胺阻垢剂的制备及其性能
发布时间：2021-09-03 15:21
用γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷（KH560）、1-氯辛烷对低相对分子质量聚乙烯亚胺（PEI）进行疏水接枝改性,得到了含硅疏水改性聚胺阻垢剂。通过FTIR、TG、粒径分析、Zeta电位测试等分析改性后聚胺阻垢剂的结构与性能。结果表明,改性后产物热稳定性提高、黏度增大、表面张力降低、溶液粒径增大。将改性聚胺阻垢剂用于分散铝硅酸钠颗粒,对处理前后的颗粒进行红外光谱表征,并通过对悬浮分散液进行稳定性、颗粒沉降等测试,评价聚胺阻垢剂的阻垢分散性能并初步讨论其分散机理。当m（PEI, Mw=10000）∶m（KH560）∶m（1-氯辛烷）=10∶2∶0.5,反应时间6 h,反应温度75℃时,合成的阻垢剂分散性能最佳。当结疤的质量浓度为30 g/L时,悬浮液颗粒沉降速度达到最低值0.047 cm/d,沉降速率减小程度达到94.8%,分散性显著提高。经过改性后的PEI在氧化铝工业生产中具有高效的阻垢作用,可通过在工厂进行条件优化,进一步替代传统的强酸型阻垢剂,减小管道腐蚀程度,降低能耗。
【文章来源】：精细化工. 2020,37(08)北大核心EICSCD
【文章页数】：9 页
【部分图文】：
不同单体和改性聚胺阻垢剂的红外光谱图
?达到50g/L时，相对分子质量10000的PEI改性聚胺阻垢剂作为分散剂，分散结疤颗粒效果较好，悬浮液整体及底部TSI指数最低，说明颗粒悬浮液较稳定，样品管底部无沉淀，颗粒分散较均匀，改性聚胺阻垢剂中的分散性能较好。图6不同相对分子质量改性聚胺颗粒悬浮液整体（a）和底部（b）TSI曲线Fig.6Whole(a)andbottom(b)TSIcurvesofthesuspensionofmodifiedpolyamineparticleswithdifferentmolecularweights测定了结疤颗粒质量浓度分别为10、50g/L的分散液在60min内的反射光强度（BS/%），结果见图7。图750g/L（a）与10g/L（b）结疤悬浮液反射光强度变化曲线Fig.7Changecurvesofreflectedlightintensityofsuspensionat50g/L(a)and10g/L(b)由图7a可以看出，样品管内0~45mm的不同高度处，60min内颗粒悬浮液的反射光强度基本相等，说明悬浮液稳定性较好，颗粒分散均匀。同时，对照图6（a、b）中的TSI曲线，悬浮颗粒浓度在50g/L时TSI指数最低，说明悬浮液稳定性较好。由图7b可以看出，在样品管内0~45mm不同高度处，
第8期孙千惠，等:硅疏水改性聚胺阻垢剂的制备及其性能·1639·2.1.2热稳定性PEI与改性聚胺阻垢剂〔改性条件为m（PEI，MW=10000）∶m（KH560）∶m（1-氯辛烷）=10∶2∶0.5〕的TGA曲线见图2。图2PEI与改性聚胺阻垢剂的TGA曲线Fig.2TGAcurvesofPEIandmodifiedPEI由图2可见，随着温度的升高，PEI的失重速度快而改性聚胺的失重速度先慢后快最后保持稳定。在300℃前是逐级缓慢分解，此阶段主要为水分的挥发和侧链基团的断裂；当温度大于300℃后，分解速度加快，主要是大分子链段的裂解。在氧化铝的生产过程中，管道中的水合铝硅酸钠结垢主要出现在预脱硅中，预脱硅是在95~100℃下进行的，通过疏水改性后的PEI在通入高温管道后能保持其良好的活性。2.1.3粒径（DLS）不同改性条件下得到的聚胺阻垢剂〔改性条件为m（PEI，MW=10000）∶m（KH560）=10∶2〕的粒径分布曲线如图3所示。图3PEI与不同改性条件下聚胺溶液的粒径分布曲线Fig.3ParticlesizedistributioncurvesofPEIandpolyaminesolutionsunderdifferentmodificationconditions中低相对分子质量PEI的平均直径为182.7nm。将PEI用KH560接枝改性后得到的溶液粒径显著增大，其平均粒径达到338.5nm；加入1-氯辛烷后，溶液的平均粒径增大到405nm。接枝改性后聚胺溶液粒径显著增大，是由于改性后分子链中支化结构增多，出现叔胺基团；经过1-氯辛烷疏水改性后，由于引入疏水基团，聚合物分子发生疏水缔合作用，长链分子之间进一步缔合，空间位阻增大，分散性能显著提高。改性聚胺溶液粒径增大也说明在1-氯辛烷的作用下，疏水基团发生弯曲，其缔合方式从链段分子内缔合转变为大分子间缔合[19]。在KH560和1-氯辛烷的共同作用下，PEI转化成了内部为氨
【参考文献】：
期刊论文
[1]聚乙烯亚胺的合成及应用[J]. 黄开麟,伊卓. 精细与专用化学品. 2019(12)
[2]改性聚乙烯亚胺回收高锰酸钾废液中的锰[J]. 李嘉,王刚,管映兵,徐敏. 工业水处理. 2019(01)
[3]聚天冬氨酸/氨基乙醛缩二乙醇的合成及其阻垢分散性能[J]. 蔡永红,张盼盼,吴玉锋,王谦,许英. 河南大学学报(自然科学版). 2019(01)
[4]不同亚类硅酸盐矿物的中红外光谱学特征[J]. 朱莹,丁竑瑞,李艳,黎晏彰,许晓明,鲁安怀. 矿物学报. 2019(02)
[5]钠硅渣在氧化铝熟料烧结过程中的物相变化[J]. 李小斌,刘井辉,王一霖,曾璐,彭志宏,刘桂华,周秋生,齐天贵. 中国有色金属学报. 2018(06)
[6]吊片法测试液体表面张力的实验设计[J]. 杨珊,李雅丽. 化学教育(中英文). 2018(10)
[7]聚乙烯亚胺应用、制备方法及生产状况[J]. 张文学,刘文霞,黄安平,高琳,李忠,段成龙,朱博超. 当代化工. 2018(02)
[8]超支化聚乙烯亚胺作为钻井液页岩抑制剂研究[J]. 宣扬,蒋官澄,宋然然,王治法,林永学. 中国石油大学学报(自然科学版). 2017(06)
[9]水包水型疏水缔合聚丙烯酰胺增稠剂的合成及在压裂中的应用[J]. 张锋三,沈一丁,吴金桥,原敏,孙晓. 化工进展. 2017(08)
[10]铝酸钠粗液氧化铝浓度及溶出时间对硅钙渣物相组成的影响[J]. 洪景南,孙俊民,王娜,张利峰,帅超,贾志雄. 轻金属. 2016(10)
本文编号：3381359
【文章来源】：精细化工. 2020,37(08)北大核心EICSCD
【文章页数】：9 页
【部分图文】：
不同单体和改性聚胺阻垢剂的红外光谱图
?达到50g/L时，相对分子质量10000的PEI改性聚胺阻垢剂作为分散剂，分散结疤颗粒效果较好，悬浮液整体及底部TSI指数最低，说明颗粒悬浮液较稳定，样品管底部无沉淀，颗粒分散较均匀，改性聚胺阻垢剂中的分散性能较好。图6不同相对分子质量改性聚胺颗粒悬浮液整体（a）和底部（b）TSI曲线Fig.6Whole(a)andbottom(b)TSIcurvesofthesuspensionofmodifiedpolyamineparticleswithdifferentmolecularweights测定了结疤颗粒质量浓度分别为10、50g/L的分散液在60min内的反射光强度（BS/%），结果见图7。图750g/L（a）与10g/L（b）结疤悬浮液反射光强度变化曲线Fig.7Changecurvesofreflectedlightintensityofsuspensionat50g/L(a)and10g/L(b)由图7a可以看出，样品管内0~45mm的不同高度处，60min内颗粒悬浮液的反射光强度基本相等，说明悬浮液稳定性较好，颗粒分散均匀。同时，对照图6（a、b）中的TSI曲线，悬浮颗粒浓度在50g/L时TSI指数最低，说明悬浮液稳定性较好。由图7b可以看出，在样品管内0~45mm不同高度处，
第8期孙千惠，等:硅疏水改性聚胺阻垢剂的制备及其性能·1639·2.1.2热稳定性PEI与改性聚胺阻垢剂〔改性条件为m（PEI，MW=10000）∶m（KH560）∶m（1-氯辛烷）=10∶2∶0.5〕的TGA曲线见图2。图2PEI与改性聚胺阻垢剂的TGA曲线Fig.2TGAcurvesofPEIandmodifiedPEI由图2可见，随着温度的升高，PEI的失重速度快而改性聚胺的失重速度先慢后快最后保持稳定。在300℃前是逐级缓慢分解，此阶段主要为水分的挥发和侧链基团的断裂；当温度大于300℃后，分解速度加快，主要是大分子链段的裂解。在氧化铝的生产过程中，管道中的水合铝硅酸钠结垢主要出现在预脱硅中，预脱硅是在95~100℃下进行的，通过疏水改性后的PEI在通入高温管道后能保持其良好的活性。2.1.3粒径（DLS）不同改性条件下得到的聚胺阻垢剂〔改性条件为m（PEI，MW=10000）∶m（KH560）=10∶2〕的粒径分布曲线如图3所示。图3PEI与不同改性条件下聚胺溶液的粒径分布曲线Fig.3ParticlesizedistributioncurvesofPEIandpolyaminesolutionsunderdifferentmodificationconditions中低相对分子质量PEI的平均直径为182.7nm。将PEI用KH560接枝改性后得到的溶液粒径显著增大，其平均粒径达到338.5nm；加入1-氯辛烷后，溶液的平均粒径增大到405nm。接枝改性后聚胺溶液粒径显著增大，是由于改性后分子链中支化结构增多，出现叔胺基团；经过1-氯辛烷疏水改性后，由于引入疏水基团，聚合物分子发生疏水缔合作用，长链分子之间进一步缔合，空间位阻增大，分散性能显著提高。改性聚胺溶液粒径增大也说明在1-氯辛烷的作用下，疏水基团发生弯曲，其缔合方式从链段分子内缔合转变为大分子间缔合[19]。在KH560和1-氯辛烷的共同作用下，PEI转化成了内部为氨
【参考文献】：
期刊论文
[1]聚乙烯亚胺的合成及应用[J]. 黄开麟,伊卓. 精细与专用化学品. 2019(12)
[2]改性聚乙烯亚胺回收高锰酸钾废液中的锰[J]. 李嘉,王刚,管映兵,徐敏. 工业水处理. 2019(01)
[3]聚天冬氨酸/氨基乙醛缩二乙醇的合成及其阻垢分散性能[J]. 蔡永红,张盼盼,吴玉锋,王谦,许英. 河南大学学报(自然科学版). 2019(01)
[4]不同亚类硅酸盐矿物的中红外光谱学特征[J]. 朱莹,丁竑瑞,李艳,黎晏彰,许晓明,鲁安怀. 矿物学报. 2019(02)
[5]钠硅渣在氧化铝熟料烧结过程中的物相变化[J]. 李小斌,刘井辉,王一霖,曾璐,彭志宏,刘桂华,周秋生,齐天贵. 中国有色金属学报. 2018(06)
[6]吊片法测试液体表面张力的实验设计[J]. 杨珊,李雅丽. 化学教育(中英文). 2018(10)
[7]聚乙烯亚胺应用、制备方法及生产状况[J]. 张文学,刘文霞,黄安平,高琳,李忠,段成龙,朱博超. 当代化工. 2018(02)
[8]超支化聚乙烯亚胺作为钻井液页岩抑制剂研究[J]. 宣扬,蒋官澄,宋然然,王治法,林永学. 中国石油大学学报(自然科学版). 2017(06)
[9]水包水型疏水缔合聚丙烯酰胺增稠剂的合成及在压裂中的应用[J]. 张锋三,沈一丁,吴金桥,原敏,孙晓. 化工进展. 2017(08)
[10]铝酸钠粗液氧化铝浓度及溶出时间对硅钙渣物相组成的影响[J]. 洪景南,孙俊民,王娜,张利峰,帅超,贾志雄. 轻金属. 2016(10)
本文编号：3381359
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