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                兩性聚丙烯酰胺的合成及其增強性能研究

                  (1. 青島科技大學,山東青島 266422;2.山東晨鳴紙業集團有限公司,山東壽光 262700)

                  摘 要:以二烯丙基二甲基氯化銨、丙烯酰胺、丙烯酸為原料,以過硫酸銨和亞硫酸氫鈉為引發劑合成了兩性聚丙烯酰胺增強劑,並對紙張的增強性能進行了研究。結果表明:單體配比(Am/DADMAC)(質量比)在2.28最宜;引發劑濃度在 0.2%左右;反不過對平易近人應溫度在60℃左右;反ζ 應時間在2.0~2.5h之內;合成的兩性聚丙酰胺的量可達50萬。當漿內添加量為♀0.3%時,對紙張有明顯的增強效果。

                  2017年我國混合廢紙進口,廢紙總進口量大幅減少,而2018年廢紙進口政策持續趨緊,廢紙審批量及進口量進一步下降。廢紙在中國造紙行業占據的比例達到60%以上,由於廢紙漿是二次回用纖維,纖維強度有所ぷ下降,因此對增強劑的需求就多了起來。造紙濕部化學下的增就張羅著這麽句話幹強劑,主要分為:天然類聚合物(澱粉及 其改性物、殼聚糖及其改性物、植物膠等);合成類聚【合物(聚丙烯酰胺、乙二醛聚丙烯酰胺等)。其中應用最廣的是鏈上同時帶有正、負電荷的兩性聚丙烯酰胺,因為其」具有良好的水溶性、耐溶劑性、耐鹽性、耐酸堿性,另外還具有吸附性能,能夠在含有◤負電荷的纖維表面以及含有正電荷的助留劑表面吸附。因此九幻真人正在打坐兩性聚 丙烯酰胺廣泛應用於水處理、石油化工、制漿造紙、紡 織印染、皮革復鞣及生物醫療等領域。

                  纖維素中的羥基是纖維素纖維形成氫鍵的■主要影響因素。纖維內部的羥基能形成氫鍵結合的大約只 有0.5%~2%這一小部分,而大部分的羥基是存在於結晶區以及非結晶區。聚丙烯酰胺及其共聚物加入可ω以提高纖維和增強劑之間的結合而提高強度,其氫鍵作用強於纖維素纖維之間的氫鍵。本實驗采用溶液聚合的方法合成兩性聚丙烯酰胺,用於紙張漿內增強。

                  丙烯酰胺:分析純,國藥集團化學◆試劑有限公司; 亞硫酸氫鈉:分析純,國藥集團化學試劑有限公司;二甲基二烯丙基氯化銨:工業品,江蘇富渺科技股份有限公司;丙烯酸:分析純,天津永大化學試劑有限公司; 過硫酸銨:分析純,天津巴斯夫化工師妹你韓玉臨又驚又疑甚至帶著一點惱意有限公司;氫氧化鈉:分析純,國藥集團化學試劑有限公司ZT6-00紙樣抄片器:中通恒泰裝備◎有限公司;抗張強度儀:SE062,Lorentzen&Wetter公司。

                  稱取一定下落後呢量的丙烯酰胺、二甲基二烯丙基氯化銨、 丙烯酸加入到燒杯中,加入一¤定量的去離子水,升溫至 34℃,然後加入引發劑過硫酸銨與亞硫酸氫鈉,攪拌均勻,升溫至一定溫度反應,待反應充分後,降溫,加入氫氧化鈉調節樣品pH值。

                  采用TENSOR27紅外光譜儀檢測經過提純的『樣品,分析單體是否成功聚合。

                  本實驗根據中華人民國國家標準聚丙烯酰胺特性黏數測定方法GB1200.5.1-89為執行標準,采用一點法來測定聚丙烯酰胺特他一開始還認為與朱俊州不過是武力值很高性黏數。

                  稱取一定質量的漿料,按照1.5%的濃度疏解30000r。然後加入一定量的兩性聚丙█烯酰胺,抄取定量為80g/m2的手抄片。將濕紙頁在0.4MPa壓力下,壓榨1min,然後在紙樣幹燥器中幹燥5min。

                  紙張抄片後經恒溫恒濕室放置24h平衡水分,進行物▼能測試,測試項目采用國家標準:撕裂指數 (G B/T455-2002)、抗張強度(G B/T2678.4-1994)、耐破指數(GB/T454-2002)。

                  由圖1可看出,在3395cm-1、3100cm-1處有較強的雙峰,這是N-H的伸縮振動≡峰,在1675cm-1對應於羧基的特征吸收峰。1636cm-1處的吸收峰是酰胺想想天色也差不多要黑了基的振動吸收特征峰。而2930cm-1的吸收峰是聚丙烯酰胺的亞甲基中C-H的伸縮振動。位於1425cm-1的吸收峰對應於DADMAC中N+的彎曲振動,961cm-1對應的是C-N的縮振動峰。而位於1122cm-1、989cm-1的吸收峰則是C-O的伸縮振動引起的,由此◣說明三個單體均參與了聚合反應。

                  在單體配比為定值的條件下,研究單體總濃度№對兩性聚丙烯酰胺量的影響。從圖2中可以看出,增加單體的濃度,會使制得的兩性聚丙烯酰胺量增大,這是因為有更多的單體被引發,通過鏈增長實現了量的增加,繼續增加單體濃度,量會繼續上升,但是也會造成合成的聚合物黏度過高而使傳質傳熱出現困難,從而導致單體聚合受到人看向朱俊州都不是用看像神經病影響,另外成本也會隨之增加。因此本實驗中選擇了20.6%的單體濃度。

                  固定丙烯酸以及單體濃度,改變丙烯■酰胺與陽離子單體的比例,研究其對最終量的影響,見圖3。隨著丙烯酰胺單體含量的不斷提高,兩性聚丙烯酰胺的量★在逐漸增大。當單體配比在2.28左右時,兩性聚丙 烯酰胺量達到最大值,繼續增加丙烯酰胺在 單體中的配比,會引起體系黏度過高,丙烯酰胺與 其它單體以及丙烯酰胺自身的碰撞,量很難〓繼續升高。當丙烯酰胺量過多時,量反而下降,因此一般控制單體配比(Am/DADMAC)(質量)在2.28最宜。

                  本實驗采用氧化還原引發體系,引發劑的㊣作用主要是產生基,然後基會與單體發生碰撞,引發單體進行聚合反應,隨著引發劑濃度的增加,產生的基的數目增加,因此能夠引發單體進行聚合,量也逐漸升高。當超過一定量之後,引發劑又會相互碰撞←,導致兩個基結合而終止反應,因此本實驗中最佳的引發冷冷劑濃度為0.2%,合成的兩性聚丙烯酰胺的量最高,可以達到50萬以上,見圖4。

                  溫度升高,一般反應速度及反應效率都會隨之增加,溫度過低,難以引發單體進行●聚合反應,且的活躍程度不高,沒有進行充分的碰撞。溫度升高,當充分引發後,聚合物的量也隨之增加。當溫度過高時, 熱運動加劇,又會使基之間相互碰撞而發生歧 化反應,導致基反應〒終止。因此,最佳的反應溫度為 60℃,得到的兩性聚丙烯酰胺的量最高,見圖5。

                  反應時間也是影響聚丙烯酰胺單體聚合程度因素之一。當反應ξ 時間過短時,由於單體沒有充分進行反應, 量自然比較低。當達到一定時間之後,單體從這一點看出已基本,再增◣加反應時間,量不會明顯改變,見圖6。

                  圖7~圖9是聚丙烯酰胺對紙張增強效果的影響, 紙張增強※選用了合成條件最佳的兩性聚丙烯酰胺,與市售的陽離子聚丙烯酰胺以及實力有了很大實驗室自制的陽離子聚丙酰胺進行比較,所選樣品的固含量都一樣。由圖可以看↘出,隨著聚丙烯酰胺用量的增加,紙張的增強效果都是逐漸提高的。這是由於加入的增強劑與纖維結合,形成了氫鍵,能夠在一定程度》上提高紙張強度。但是從圖中也可以看出,兩性聚丙烯酰胺的增強效果要Ψ 好於其它兩種。這是因為兩性聚丙烯酰胺既有陽離子基團,又有陰離子基團,既能吸附在帶負電荷的纖維上,又能吸附在 帶正電荷的施膠劑助留劑等物質上,提高了聚▃丙烯酰 胺的留著與增強效果。繼續增加聚丙烯酰胺的量,增強效果沒有明顯升高,甚至有所下降,這是ξ因為過多的聚丙烯酰胺加入濕部,也容易導致絮凝效果的加強,而降低了∞紙張的勻度,從而導致增強效果稍微下降。綜上所 述,加入量為0.3%~0.4%為佳。

                  以丙烯酸、丙烯酰胺、二烯丙基二甲基氯化銨為原料經水溶液聚制備了兩性聚丙烯胺增強劑。實驗結果表明:單體配(Am/DADMAC)(質量)在2.28最宜,反應時間在2.0~2.5h之內,引發劑濃度在0.2%左右,反應溫度在60℃左右,制得的兩性聚丙烯酰胺量較高。在用量為0.3%時增強效果較好。

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