磺酸類阻垢劑的合成及應(yīng)用性能研究.pdf

1、眾所周知，結(jié)垢在制漿造紙過(guò)程中是一個(gè)普遍的現(xiàn)象，結(jié)垢會(huì)對(duì)制漿造紙?jiān)O(shè)備的運(yùn)行產(chǎn)生一系列阻礙:導(dǎo)致紙張質(zhì)量下降，運(yùn)行效率降低，成本提高。制漿造紙?jiān)?，如水、木料、填料和添加的濕部的化學(xué)品等都是垢形物的來(lái)源;垢形物的產(chǎn)生也與白水處理過(guò)程中是否考慮結(jié)垢控制有關(guān)。加入聚合物阻垢劑作為最經(jīng)濟(jì)有效的辦法，獲得了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。近些年來(lái)，有關(guān)向聚合物中引入磺酸基團(tuán)的研究備受關(guān)注。
　　本論文采用過(guò)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(yīng)條件（單體質(zhì)量比、引發(fā)劑用量、反應(yīng)溫度、反應(yīng)時(shí)間）對(duì)阻垢劑阻碳酸鈣垢、螯合鈣離子和分散無(wú)機(jī)物顆粒等性能的影響，并采用掃描電鏡對(duì)使用阻垢劑時(shí)碳酸鈣垢生成機(jī)理的變化進(jìn)行了探索。
　　通過(guò)單因素實(shí)驗(yàn)和正交試驗(yàn)確定了合成反應(yīng)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(zhì)量的8％，反應(yīng)溫度為90℃，反應(yīng)時(shí)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(zhì)量的10％，反應(yīng)溫度為95℃，反應(yīng)時(shí)間為4h。
　　(3)從分散無(wú)機(jī)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(zhì)量的8％，反應(yīng)溫度為90℃，反應(yīng)時(shí)間為3h。
　　但考慮到引發(fā)劑用量由10％變?yōu)?％以及反應(yīng)溫度由95℃變成90℃時(shí)，螯合性能變化較小;反應(yīng)時(shí)間由3h變?yōu)?h時(shí)，分散性能的變化也不大，因此綜合認(rèn)為最優(yōu)的阻垢劑合成條件是:AA/IA/AMPS質(zhì)量比為2∶6∶2，引發(fā)劑用量為8％，反應(yīng)溫度為90℃，反應(yīng)時(shí)間為4h。
　　通過(guò)對(duì)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(yīng)用性能可知，自制阻垢

5、劑在基團(tuán)組成上和商品阻垢劑的基團(tuán)組成基本相同。但由于所含基團(tuán)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(shuō)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(jié)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(duì)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(zhuǎn)變;同時(shí)在不同用量條件下，自制阻垢劑對(duì)碳酸鈣垢晶型的影響也明顯不同，