马来酸酐-丙烯酰胺二元共聚物双氧水稳定剂的制备与应用

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双氧水(H2O2)是一种基础的绿色化工产品,在工业上主要用于纸浆和纤维制品的洗练和漂白。双氧水是个性能非常良好的漂白剂,应用于各类棉织物的漂白工艺,具有很多优点:产品白度高,稳定性好,对环境无污染等。故对于氧漂工艺而言,双氧水很远发展前景和实用价值。但是,在织物及纸品的洗练过程中,如不对所使用的双氧水的分解过程加以调节,将容易导致它们产生试剂浪费、产物白度较差、织物纤维强度发生下降等问题,使得漂布在成品后出现破洞缺陷。因此,在多种情况下加工漂白时,就需加入可以显著降低双氧水在使用过程中分解速度的附加助剂。行业中把这些助剂称作双氧水稳定剂,而且是被认为与反应活化剂作用相背的化工产品。因此,在此类产业的实际生产过程中,为使双氧水在使用过程中逐步分解并发挥其应有的漂白作用,选择理想的双氧水稳定剂,以调节其在生产浴液中的分解速率,达到最佳应用效果,是近年来漂白行业特别关注的一类新问题。最近几年,科研人员在如何选择较理想双氧水稳定剂的问题上,经过大量的实验研究,主要从四个方面进行探讨:吸附屏蔽、络合或螯合、吸附与络合相结合,以及多种有机无机成分复配等。  在仔细查阅大量的国内外文献基础上,本研究首次提出将高分子聚合物及其改性产物用于双氧水的稳定工艺中。提出设计、合成几种不同官能基及交联结构的高分子聚合物。以马来酸酐和丙烯酰胺作为聚合反应的单体,通过过硫酸铵的活化,采用水溶性自由基聚合反应来制备马来酸酐-丙烯酰胺共聚物。同时制备了一种复配型和硅酸钠型双氧水稳定剂,对所得产品分别进行了结构表征和性能测试。探究了反应条件对共聚物螯合、复配产物和硅酸钠型稳定剂稳定能力强弱的影响,改善合成工艺的条件,并将之分别应用于氧漂工艺中,考察其对漂液中双氧水的稳定作用。  本论文主要对以下几个工作的实施了探索研究和讨论:  1.新型共聚物双氧水稳定剂的合成及应用。以马来酸酐和丙烯酰胺作为聚合反应的单体,通过过硫酸铵的活化,采用水溶性自由基聚合反应来制备马来酸酐-丙烯酰胺共聚物。研究了反应条件对共聚物螯合和吸附金属离子能力的影响,改善合成工艺的条件,并将之分别应用于氧漂工艺中,考察其对漂液中双氧水的稳定作用。  1)聚合物的红外谱图结果表明,在本实验的合成条件下,丙烯酰胺与马来酸酐在实验条件下确已发生了聚合,并且得到了预期的目标产物。  2)实验结果表明,本论文得到聚合物的最优制取条件为:马来酸酐与丙烯酰胺的摩尔比1∶2.5,反应温度85℃,反应时间2h,引发剂用量为7%。通过将聚合物用于金属离子的螯合吸附实验中,证明了所合成的共聚物对Mg2+、Ca2+、Fe3+等重金属离子均具有显著的螯合作用。加入聚合物后,可显著降低金属离子对双氧水分解的催化效果,从而达到稳定双氧水的效果。  3)在强碱,高温条件下,通过加入所合成的二元聚合物,使高分子聚合物在水中通过形成胶团,利用粒子之间的静电或氢键作用吸附重金属离子而达到稳定过氧化氢的目的,从而形成稳定的水溶性絮状物,而使重金属不发生或减弱其对过氧化氢的催化分解作用。同时由于稳定剂对金属离子的吸附螯合,双氧水的分解率明显降低,稳定剂对双氧水起到了稳定的作用。表明此聚合物对双氧水具有较好的稳定性能,能够很好地抑制双氧水的分解,同时具有良好的阻垢作用,不会产生硅垢附着的情形。  4)本实验操作流程简单,产品无毒,无腐蚀性。可广泛适用于H2O2作漂白剂的印染、造纸等行业。  2.复配型双氧水稳定剂的研究和应用。将高分子聚合物及其改性产物用于双氧水的稳定工艺中。设计、合成了几种不同官能基及交联结构的高分子聚合物,对其结构和性能进行了表征和测试。同时将其分别应用于不同工艺条件下的含双氧水的浴液中,测定了在不同条件下双氧水的分解速率,探讨所合成高分子聚合物对双氧水的稳定效果。同时尝试将所合成的聚合物稳定剂与传统的双氧水稳定剂进行混合复配,并测定其稳定效果,以期得到一种弥补了各自多功能高效复合型双氧水稳定剂。
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