阴离子聚合

化学术语

阴离子聚合，是离子聚合的一种，在该类反应中，烯类单体的取代基具有吸电子性，使双键带有一定的正电性，具有亲电性。

简介

如：CH2=CH→CN、CH2=CH→NO2、CH2=CH→C6H5，凡电子给予体如碱、碱金属及其氢化物、氨基化物、金属有机化合物及其衍生物等都属亲核催化剂。阴离子聚合反应的引发过程不外有两种形式：①催化剂分子中的负离子如H2N∶-、R∶-与单体形成阴离子活性中心；②碱金属把原子外层电子直接或间接转移给单体，使单体成为游离基阴离子。阴离子聚合反应常常是在没有链终止反应的情况下进行的。许多增长着的碳阴离子有颜色，如体系非常纯净，碳阴离子的颜色在整个聚合过程中会保持不变，直至单体消耗完。当重新加入单体时，反应可继续进行，分子量也相应增加。这种在反应中形成的具有活性端基的大分子称为活性聚合物。在没有杂质的情况下，制备活性聚合物的可能性决定于单体和溶剂。如溶剂（液氨）和单体（丙烯腈）有明显的链转移作用，则很难得到活性聚合物。利用活性聚合物可制得嵌段共聚物、遥爪聚合物等。

在环氧型单体中，如环氧乙烯、环氧丙烯等，可通过碱金属醇类引发开环，形成氧负离子进而链增长。聚环氧乙烯（PEO）等主链重复单元为CH2-CHO等聚合物均可实现阴离子聚合。由于氧负离子的活性较碳负离子更加稳定，环氧类单体的阴离子聚合更易操作和可控。而环氧类单体可以通过修饰环氧相连的集团，“悬挂”不同的液晶基元（mesogen）,通过阴离子聚合形成PEO主链的液晶高分子。

影响因素

影响阴离子聚合反应速率、聚合物的相对分子质量及其分布的因素主要是溶剂、反离子和聚合温度,其次还有缔合作用。

溶剂

① 阴离子聚合显然应该选用非质子溶剂。如苯、二氧六环、四氢呋喃、二甲基甲酰胺等；而不能选用质子溶剂如水、醇和酸等,后者是阴离子聚合的阻聚剂。

② 溶剂的引入,使单体浓度降低, 影响聚合速率。同时,阴离子活性增长链向溶剂的转移反应,会影响聚合物的相对分子质量。

③ 溶剂和中心离子的溶剂化作用,能导致增长活性中心的形态和结构发生改变,从而使聚合机理发生变化。

非极性溶剂不发生溶剂化作用,增长活性中心为紧密离子对,不利于单体在离子对之间插入增长,从而聚合速率较低。极性溶剂,导致离子对离解度增加,活性中心的种类增加。活性中心离子对离解度增加,松对增加,有利于单体在离子对之间插入增长,从而提高聚合速率。

反离子

在溶液中,离子和溶剂之间的作用能力,亦即离子的溶剂化程度,除与溶剂本身的性质有关外,还与反离子的半径有关。

非极性溶剂不发生溶剂化作用,活性中心为紧密离子对。中心离子和反离子之间的距离,随反离子半径的增大而增加,从而使它们之间的库仑引力减少, 随反离子半径的增大而增大。因而在非极性溶剂中,为了提高聚合速率Rp应选半径大的碱金属作引发剂。

极性溶剂中发生溶剂化作用,活性中心为被溶剂隔开的松对。溶剂的溶剂化作用随溶剂极性的增加而增加,随反离子半径增大而减少。反离子半径愈小,溶剂化作用愈强,松对数目增多,聚合速率增加。在极性溶剂中,为了提高聚合速率Rp应选半径小的碱金属作引发剂。

松对的反应能力介于紧对和自由离子之间。

温度

温度对阴离子聚合的影响是比较复杂的。

许多情况下,反应总活化能为负值,故聚合速率随温度的升高而降低,聚合物的相对分子质量随温度的升高而减小。

阴离子聚合物

示例

阴离子聚丙烯酰胺（APAM）是水溶性的高分子聚合物，主要用于各种工业废水的絮凝沉降，沉淀澄清处理，如钢铁厂废水，电镀厂废水，冶金废水，洗煤废水等污水处理、污泥脱水等。还可用于饮用水澄清和净化处理。由于其分子链中含有一定数量的极性基团，它能通过吸附水中悬浮的固体粒子，使粒子间架桥或通过电荷中和使粒子凝聚形成大的絮凝物，故可加速悬浮液中粒子的沉降，有非常明显的加快溶液澄清，促进过滤等效果。

技术指标

外观：白色颗粒

气味：无臭

荷密度：10-40（Mole %）

水解度：10-60

密度（23℃）（g/㎝3）：1.302

临界表面张力（0.00005N/cm）:30-40

玻璃化温度（℃）：165

软化温度（℃）：210

热失重（℃）：初失重：290。失重70%：430。失重98%：555。

热稳定性：温度超过120℃时易分解

毒性：无毒

腐蚀性：无腐蚀性

吸湿性：固体有吸湿性

固含量：≥88%

分子量：1200-3600万

功能特点

阴离子聚丙烯酰胺，由于它具有：

1、澄清净化作用；

2、沉降促进作用；

3、过滤促进作用；

4、增稠作用及其它作用。

在废液处理、污泥浓缩脱水、选矿、洗煤、造纸等方面，能够充分满足各种领域的要求。

洗煤废水处理方案：选煤厂对煤泥水的处理一般情况下采用“旋流器-浓缩机-压滤机（煤泥沉淀池）”处理工艺。一般情况下都是采购机高分子絮凝剂（聚丙烯酰胺）。高分子絮凝剂与煤泥微粒或煤泥胶体接触作用，中和了煤泥表面的电性，降低表面能，使煤泥微粒凝聚沉淀。聚丙烯酰胺的分子量一般在百万之间，不同粒度组成的煤泥水要选用不同分子量的絮凝剂。聚丙烯酰胺可以分为阴离子型聚丙烯酰胺，阳离子聚丙烯酰胺和非离子型聚丙烯酰胺三种类型。在使用聚丙烯酰胺进行水处理的时候，要保证类型与煤泥水的pH值相吻合，阴离子聚丙烯酰胺的适于偏碱性煤泥水，阳离子聚丙烯酰胺的适于偏酸性煤泥水，阴离子型和阳离子型聚丙烯酰胺混合使用，煤泥水絮凝沉淀效果更好。

特点：

1、水溶性好，在冷水中也能完全溶解。

2、添加少量本阴离子聚丙烯酰胺产品，即可收到极大的絮凝效果。一般只需添加0.01~10ppm（0.01~10g/m3），即可充分发挥作用。

3、同时使用阴离子聚丙烯酰胺产品和无机絮凝剂（聚合硫酸铁，聚合氯化铝，铁盐等），可显示出更大的效果。

适用范围

1. 用于纺织、印染工业。聚丙烯酰胺作为织物处理的上浆剂、整理剂，以及可生成柔顺、防皱、防霉菌的保护层。利用它的吸湿性强的特点，能减少纺细纱时的断张率。聚丙烯酰胺作后处理剂可以防止织物的静电和阻燃。用作印染助剂时，聚丙烯酰胺可使产品附着牢度大、鲜艳度高，还可作为漂白的非硅高分子稳定剂。

2、主要用作絮凝剂：对于悬浮颗粒，较粗、浓度高、粒子带阳电荷，水PH值为中性或碱性的污水，由于阴离子聚丙烯酰胺分子链中含有一定量极性基能吸附水中悬浮的固体粒子，使粒子间架桥形成大的絮凝物。因此它加速悬浮液中的粒子的沉降，有非常明显的加快溶液的澄清，促进过滤等效果。该产品广泛用于化学工业废水、废液的处理，市政污水处理。自来水工业、高浊度水的净化、沉清、洗煤、选矿、冶金、钢铁工业、锌、铝加工业、电子工业等水处理。

3、用于石油工业、采油、钻井泥浆、废泥浆处理、防止水窜、降低摩阻、提高采收率、三次采油得到广泛运用。

4、用于造纸工业、一是提高填料、颜料等存留率。以降低原材料的流失和对环境的污染；二是提高纸张的强度（包括干强度和湿强度），另外，使用PAM还可以提高纸抗撕性和多孔性，以改进视觉和印刷性能，还用于食品及茶叶包装纸中。

5、其他行业，食品行业，用于甘蔗糖、甜菜糖生产中蔗汁澄清及糖浆磷浮法提取。酶制剂发酵液絮凝澄清工业，还用于饲料蛋白的回收、质量稳定、性能好，回收的蛋白粉对鸡的成活率提高和增重、产蛋无不良影响，合成树脂涂料，土建灌浆材料堵水，建材工业、提高水泥质量、建筑业胶粘剂，填缝修复及堵水剂，土壤改良、电镀工业、印染工业等。

包装贮存

编辑

阴离子聚丙烯酰胺包装、贮运及注意事项：

采用25Kg衬塑编织袋或纸塑复合袋包装，也可根据用户要求包装。贮运时，注意防热、防潮，防止包装破损，干粉产品长期露置会吸潮结块。堆码层数不得超过20层。有效储存期为2年。本产品粒度为20-80目，亦可根据用户要求生产。

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