交联型AmPAM干强剂的工业化生产与工艺改良

发布时间：2017-09-02 11:30

  本文关键词：交联型AmPAM干强剂的工业化生产与工艺改良

  更多相关文章： 干强剂 两性聚丙烯酰胺 自由基聚合 工业化生产 温度 增强效果

【摘要】：近年来,我国造纸行业产能过剩、行业竞争激烈、产品利润下降；同时,环保要求不断提高,节能减排和绿色生产的压力上升。为增加盈利空间,造纸企业迫切希望使用更低廉的原料生产出高质量产品。通过干强剂的应用,可在不损害纸张强度的基础上减少纤维用量或使用低端原料替代优质纤维,从而降低成本。但随着造纸白水系统封闭循环程度的加大,干强剂的应用环境更加复杂、干扰因素更多。目前国内干强剂市场竞争激烈,国内外生产厂家众多,产品质量良莠不齐。数种日本产品占据高端市场,与国内产品差距较大。因此,迫切需要研发出具有自主知识产权的高效、适应性强的干强剂产品。本文采用自由基水溶液共聚合技术,以丙烯酰胺(AM)为主要单体、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(DMC)为阳离子单体、丙烯酸(AA)为阴离子单体,与交联剂N-羟甲基丙烯酰胺(NMA)、链转移剂甲酸钠(SF)、螯合剂乙二胺四乙酸二钠(EDTA-2Na)以及引发剂过硫酸铵与终止剂亚硫酸氢钠等合成交联型两性聚丙烯酰胺(AmPAM)干强剂。基于先前的研究工作,该产品已完成实验室优化,确立了最佳合成工艺条件并进行了初步的工业化探索。该产品应用性能优越,产品质量稳定,增强效果处于业内先进水平,具有良好的抗盐及抗剪切性能。本文通过优化反应过程的温度控制实现了干强剂生产规模的扩大化；并针对该产品进行了简单的工业化生产设计(包括设备规格、生产工艺流程及过程控制等)；随后,对工业生产进行了一系列工艺改良,以简化生产操作、控制产品成本；此外,探讨了影响聚合物两大重要特性(分子结构和电荷密度)的主要因素,及其对合成及产品应用效果的影响；最后,检测了产品的基本性能指标与流变性能,并对其应用效果进行了评价。经实验确立了适用于当前生产环境的工艺条件,如下所示：反应浓度为20wt.%、引发温度为78℃、保温温度为80℃、单体的22%用于反应过程中滴加,交联剂最佳用量为0.7wt.%o,反应前不通N2,可使用自来水替代去离子水作为溶剂。所得产品的阳电荷密度为0.7～0.8mmol/g、表观黏度约为10000～25000mPa·s.实现了10t/釜的工业化大规模生产,反应现象平稳,操作简便,产品质量等效于实验室最优产品、可控性良好；在优化条件下大量生产的交联型AmPAM干强剂产品,经实验室及纸厂环境下的应用证明,其增强效果优异、对湿部环境的适应性良好。
【关键词】：干强剂 两性聚丙烯酰胺 自由基聚合 工业化生产 温度 增强效果
【学位授予单位】：天津科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TS727
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 1 前言9-25
• 1.1 纸张的结构与强度9-12
• 1.1.1 纸张的结构9
• 1.1.2 纸张的强度9-12
• 1.2 纸张增强剂与其作用机理12-15
• 1.2.1 纸张增强剂概述12-13
• 1.2.2 增强剂与纤维间的吸附作用13-14
• 1.2.3 增干强机理14-15
• 1.3 聚丙烯酰胺概述15-18
• 1.3.1 聚丙烯酰胺的特性及应用15
• 1.3.2 聚丙烯酰胺的合成与影响因素15-18
• 1.4 聚合反应的工业生产概述18-24
• 1.4.1 聚合反应设计19-22
• 1.4.2 反应过程控制技术22-24
• 1.5 论文研究目的与主要内容24-25
• 2 实验与生产25-35
• 2.1 实验原料与仪器设备25-26
• 2.1.1 实验原料25
• 2.1.2 实验仪器设备25-26
• 2.2 实验方法26-29
• 2.2.1 干强剂的合成26-28
• 2.2.2 干强剂的应用28
• 2.2.3 应用效果的检测28-29
• 2.2.4 产品的检测29
• 2.3 工业生产29-35
• 2.3.1 生产合成操作29-30
• 2.3.2 生产设备及工艺条件设计30-33
• 2.3.3 生产安全与环境保护33-35
• 3 结果与讨论35-74
• 3.1 聚合过程的温度控制35-51
• 3.1.1 聚合反应的温度变化曲线35-36
• 3.1.2 引发阶段的温度控制及其影响36-48
• 3.1.3 保温温度对合成及产品应用效果的影响48-51
• 3.1.4 小结51
• 3.2 聚合生产的原料选择与过程简化51-59
• 3.2.1 主要单体AM对合成及产品应用效果的影响51-54
• 3.2.2 水质对合成及产品应用效果的影响54-57
• 3.2.3 通氮对合成及产品应用效果的影响57-59
• 3.2.4 小结59
• 3.3 结构助剂对产品性能及应用效果的影响59-64
• 3.3.1 交联剂用量对聚合物黏度变化及应用效果的影响59-62
• 3.3.2 链转移剂用量对聚合物黏度变化及应用效果的影响62-64
• 3.3.3 交联剂与链转移剂用量在AmPAM聚合生产中的影响及其应用64
• 3.3.4 小结64
• 3.4 AmPAM的电性对产品应用效果的影响64-68
• 3.4.1 不同电性聚丙烯酰胺的增强效果对比64-65
• 3.4.2 次要因素对AmPAM电荷密度的影响65-66
• 3.4.3 阴阳离子单体配比对AmPAM电荷密度及增强效果的影响66-67
• 3.4.4 小结67-68
• 3.5 干强剂产品的特性与应用68-74
• 3.5.1 产品的基本性能指标68
• 3.5.2 产品的流变性能68-70
• 3.5.3 产品的应用效果70-72
• 3.5.4 产品的成本核算72-74
• 4 结论74-76
• 4.1 全文总结74-75
• 4.2 本论文的创新点75-76
• 5 展望76-77
• 6 参考文献77-82
• 7 攻读硕士学位期间发表论文情况82-83
• 8 致谢83

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3 徐p，

本文编号：778318