固态聚合

固态聚合是单体分子或其低聚物处于固态下进行的聚合反应

固态聚合是单体分子或其低聚物处于固态下进行的聚合反应，又称固相聚合。

简介

固态聚合

solid-state polymerization

单体分子或其低聚物处于固态下进行的聚合反应，又称固相聚合。最早由Wegner首先以该方法制得了聚双炔类宏观单晶体，这一技术才引起了科技界的广泛关注。固态聚合反应具有反应活化能低、无诱导期和具有明显的聚合反应后效应等特点。它可以按自由基和离子链式反应机理聚合，也可通过逐步反应进行聚合。一般采用高能辐射或紫外线、热和电极引发，聚合只局限于少数高熔点的单体。按单体在固态状态不同，固态聚合可有以下几种类型：固态结晶相聚合，玻璃态聚合，固态缩聚反应等。

固态结晶相聚合

不同类别单体的聚合行为不同。乙烯类单体固态聚合时，从晶相单体得非晶相无规聚合物，相反，一些环状单体的晶体聚合所得聚合物的晶体结构和单体的晶体结构相似，单体纯度越高，结晶缺陷越少，结晶越大，对聚合反应越有利。某些双烯类单体，通过四中心光聚合反应，可得到结晶的高聚物。共轭双炔类的晶相光聚合，也能得到全共轭的高分子晶体。

玻璃态聚合

玻璃态单体的密度和高分子的密度很接近，得到的聚合物无内应力。如甲基丙烯酸甲酯在玻璃态进行辐射聚合时，可得光学性能好、无内应力的有机玻璃。

晶道聚合和夹层聚合利用单体在某些晶体的晶道中能整齐排列的特性，在射线作用下进行的聚合反应，可合成定向高分子。又如丙烯腈在蒙脱石夹层中的辐射聚合，可获得规则的片状结构的聚丙烯腈。

固态缩聚反应

一些缩聚反应的单体（如己二酸己二胺盐）在熔点以下相当宽的范围内，均能发生固态缩聚反应，得到高分子量的产物。低分子量聚合物进行固态缩聚时，可得到分子量很高的产物，这是因为固态条件下的缩合反应属于非平衡缩聚反应，只要反应官能团互相接触，即可发生链分子的增长。固态缩聚反应已大量应用于提高聚酯、聚酰胺和聚碳酸酯等的分子量，从而提高其力学性能，特别是耐磨性能。

如丙烯酰胺、甲基丙烯酸甲酯、丙烯腈等乙烯类单体，三聚甲醛、二硫二氮等环状单体以及乙炔和某些双炔烃(共轭双炔)都可以在固态下聚合。可采用高能射线进行辐照或超声波法引发聚合。如二硫二氮化物通过固态聚合制成聚氮化硫。这种聚合物在沿着分子链方向上具有金属电导特性，室温时，电导率σ=2×108Ω-1·cm-1，与汞的电导率的数量级相同，该聚合物在0.3K时是超导体。

固态缩聚反应可以提高聚合度及产物的质量，最大的商业优点是可以利用简单、便宜的设备，同时避免了传统聚合过程的缺点。

阳离子聚丙烯酰胺

阳离子聚丙烯酰胺（CPAM）产品特性：阳离子聚丙烯酰胺（CPAM）外观为白色粉粒，离子度从20%到55%水溶解性好，能以任意比例溶解于水且不溶于有机溶剂。呈高聚合物电解质的特性，适用于带阴电荷及富含有机物的废水处理。适用于染色、造纸、食品、建筑、冶金、选矿、煤粉、油田、水产加工与发酵等行业有机胶体含量较高的废水处理，特别适用于城市污水、城市污泥、造纸污泥及其它工业污泥的脱水处理。

用途

1)用于污泥脱水。根据污泥性质可选用本产品的相应型号，可有效在污泥进入压滤之前进行污泥脱水，脱水时，产生絮团大，不粘滤布，压滤时不散，流泥饼较厚，脱水效率高，泥饼含水率在80%以下。

2)用于生活污水和有机废水的处理。本产品在酸性或碱性介质中均呈现正电性，这样对污水中悬浮颗粒带阴电荷的污水进行絮凝沉淀，澄清很有效。如生产粮食酒精废水，造纸废水，城市污水处理厂的废水，啤酒废水，味精厂废水，制糖废水，有机含量高废水、饲料废水，纺织印染废水等，用阳离子聚丙烯酰胺要比用阴离子、非离子聚丙烯酰胺或无机盐类效果要高数倍或数十倍，因为这类废水普遍带阴电荷。

3)用于以江河水作水源的自来水的处理絮凝剂。用量少，效果好，成本低，特别是和无机絮凝剂复合使用效果更好，它将成为治长江、黄河及其它流域的自来水厂的高效絮凝剂。

4)造纸用增强剂及其它助剂。提高填料、颜料等存留率、纸张的强度。

5)用于油田精选助剂，如粘土防膨剂，油田酸化用稠化剂。

6)用于纺织上浆剂。浆液性能稳定、落浆少、织物断头率低、布面光洁。　聚丙烯酰胺可以应用于各种污水处理（针对生活污水处理使用聚丙烯酰胺一般分为两个过程，一是高分子电解质与粒子表面的电荷中和；二是高分子电解质的长链与粒子架桥形成絮团。絮凝的主要目的是通过加入聚丙烯酰胺使污泥中细小的悬浮颗粒和胶体微粒聚结成较粗大的絮团。随着絮团的增大，沉降速度逐渐增加。从而可以更好的通过压滤机压泥，进而达到环保处理的要求，干泥外运进行焚烧处理。）PAM为分子量由几百万至几千万的高分子水溶性有机聚合物，在颗粒间形成更大的絮体及由此产生的巨大表面吸附作用。目前国内的聚丙烯酰胺代表性的高分子聚丙烯酰胺有：非离子型聚丙烯酰胺（简写NPAM，分子量800-1500万）、阴离子型聚丙烯酰胺（简写APAM，分子量800-2000万）、阳离子聚丙烯酰胺（简写CPAM，分子量800-1200万，离子度10%-80%）。用量一般为废水量的百万分之一至百万分之二。因而，国内外在研究和应用方面都进展得很快。聚丙烯酰胺的种类很多，主要是通过人工合成形成的。

制备：首先采用氧化还原反应体系、偶氮化合物和辅助引发剂组成的复合引发体系，以丙烯酰胺(AM)与丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(或DMC,DMAAC)为原料，通过水溶液自由基共聚合，合成阳离子聚丙烯酰胺(CPAM)。在反应器内加入一定量的丙烯酰胺、丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、尿素和去离子水，搅拌均匀后，用2mol/L的H2SO4调节pH至要求值，通入N2鼓泡30min，加入一定量的(NH4)2S2O8、CH3NaO3S.2H2O和偶氮类化合物引发聚合反应，当反应液黏稠时停止通N2，继续反应2h后得到白色透明胶体，将胶体于60摄氏度下干燥至恒重，粉碎，即得阳离子聚丙烯酰胺絮凝剂。

阳离子聚丙烯酰胺使用量

1、洗煤用的阳离子聚丙烯酰胺的使用数量可以设置在三十公斤到一百一十公斤之间；化工行业的废水使用量一般是五十到一百二十公斤之间；漂染行业的废水和造纸行业的废水最难处理，应该加大使用数量，把使用数量设置在一百到三百公斤比较合理，电镀废水行业和普通的工业用水一般都不要超过五十公斤。注意：（这几种行业的使用数量都是每一千吨废水的数量）。

2、生活污水根据处理方法的不同脱泥用的絮凝剂是不一样的。

如果工艺主体采用生化方法，也就是剩余污泥脱水（可能含有部分初沉泥），只需要阳离子PAM作为污泥脱水剂即可。

如果工艺主体采用物化方法，如一级强化，加载磁分离等工艺，一般是先加PAC调质，然后再加阴离子絮凝剂，最后加阳离子絮凝剂脱水。具体投加量要根据污水水质而定。

也有很多污水处理站，污泥脱水直接加PAC或者其他无机絮凝剂即可，这个在板框压滤机，特别是电子厂或者是小型污水处理站应用比较广泛。

PAM在作为污泥脱水剂使用的时候一般要与水的配比在0.1%--0.2%之间。溶解成胶水状的液体以后，再投加到污泥中进行混合处理。

与污泥的配比一般在5%--10%，有的更低，这个要根据污泥的浓度来确定，最好是通过现场的烧杯实验来确定最佳投加量和使用型号。不同污泥、不同药剂、不同设备、不同管理水平，污泥的处理效果是不同的。

3、污水处理厂用阳离子聚丙烯酰胺作为污水运营污泥脱水剂。在和客户沟通的过程中，客户经常问到在污水处理污泥脱水过程中，污泥脱水剂投加量的问题。要相对准确的知道污泥脱水剂投加量的问题，首先了解这些参量，污泥的含水率，泥饼含水率，进泥量，进药量，配药浓度等。

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