磺酸類阻垢劑的合成及應用性能研究.pdf

1、眾所周知，結垢在制漿造紙過程中是一個普遍的現(xiàn)象，結垢會對制漿造紙設備的運行產生一系列阻礙:導致紙張質量下降，運行效率降低，成本提高。制漿造紙原料，如水、木料、填料和添加的濕部的化學品等都是垢形物的來源;垢形物的產生也與白水處理過程中是否考慮結垢控制有關。加入聚合物阻垢劑作為最經濟有效的辦法，獲得了越來越廣泛的應用。近些年來，有關向聚合物中引入磺酸基團的研究備受關注。
　　本論文采用過硫酸銨在水溶液中引發(fā)丙烯酸(AA)、衣康酸(IA

2、)和2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸(AMPS)，共聚合成了含磺酸基的聚合物阻垢劑，研究了聚合反應條件（單體質量比、引發(fā)劑用量、反應溫度、反應時間）對阻垢劑阻碳酸鈣垢、螯合鈣離子和分散無機物顆粒等性能的影響，并采用掃描電鏡對使用阻垢劑時碳酸鈣垢生成機理的變化進行了探索。
　　通過單因素實驗和正交試驗確定了合成反應的最佳工藝條件:
　　(1)從阻碳酸鈣垢性能的角度看，AA/IA/AMPS阻垢劑最佳的合成條件為:m(AA)∶m(IA

3、)∶m(AMPS)=2∶6∶2，引發(fā)劑用量占單體總質量的8％，反應溫度為90℃，反應時間為4h。
　　(2)從螯合鈣離子性能的角度看，AA/IA/AMPS阻垢劑的最佳合成條件為％m(AA)∶m(IA)∶m(AMPS)=2∶6∶2，引發(fā)劑用量占單體總質量的10％，反應溫度為95℃，反應時間為4h。
　　(3)從分散無機粒子性能的角度看，AA/IA/AMPS阻垢劑的最佳合成條件為:m(AA)∶m(IA)∶m(AMPS)=2∶6∶

4、2，引發(fā)劑用量占單體總質量的8％，反應溫度為90℃，反應時間為3h。
　　但考慮到引發(fā)劑用量由10％變?yōu)?％以及反應溫度由95℃變成90℃時，螯合性能變化較小;反應時間由3h變?yōu)?h時，分散性能的變化也不大，因此綜合認為最優(yōu)的阻垢劑合成條件是:AA/IA/AMPS質量比為2∶6∶2，引發(fā)劑用量為8％，反應溫度為90℃，反應時間為4h。
　　通過對比優(yōu)化后的自制阻垢劑與市面上常用的幾種商品阻垢劑紅外圖譜和應用性能可知，自制阻垢

5、劑在基團組成上和商品阻垢劑的基團組成基本相同。但由于所含基團比例的不同，自制阻垢劑在綜合性能上要明顯優(yōu)于商品阻垢劑，說明自制阻垢劑的研發(fā)是成功的。
　　掃描電子顯微鏡的研究結果表明，在阻垢劑的作用下，碳酸鈣垢的晶體形貌和聚集形態(tài)發(fā)生了明顯的變化。不同阻垢劑對碳酸鈣垢晶型的影響差別明顯，自制阻垢劑更傾向于促使碳酸鈣垢由穩(wěn)定的方解石晶型向不穩(wěn)定的文石和六方方解石晶型轉變;同時在不同用量條件下，自制阻垢劑對碳酸鈣垢晶型的影響也明顯不同，