固態聚合是單體分子或其低聚物處於固態下進行的聚合反應，又稱固相聚合。
基本介紹
簡介,固態結晶相聚合,玻璃態聚合,固態縮聚反應,陽離子聚丙烯醯胺,用途,陽離子聚丙烯醯胺使用量,
簡介
固態聚合
solid-state polymerization
單體分子或其低聚物處於固態下進行的聚合反應，又稱固相聚合。最早由Wegner首先以該方法製得了聚雙炔類巨觀單晶體，這一技術才引起了科技界的廣泛關注。固態聚合反應具有反應活化能低、無誘導期和具有明顯的聚合反應後效應等特點。它可以按自由基和離子鏈式反應機理聚合，也可通過逐步反應進行聚合。一般採用高能輻射或紫外線、熱和電極引發，聚合只局限於少數高熔點的單體。按單體在固態狀態不同，固態聚合可有以下幾種類型：固態結晶相聚合，玻璃態聚合，固態縮聚反應等。
固態結晶相聚合
不同類別單體的聚合行為不同。乙烯類單體固態聚合時，從晶相單體得非晶相無規聚合物，相反，一些環狀單體的晶體聚合所得聚合物的晶體結構和單體的晶體結構相似，單體純度越高，結晶缺陷越少，結晶越大，對聚合反應越有利。某些雙烯類單體，通過四中心光聚合反應，可得到結晶的高聚物。共軛雙炔類的晶相光聚合，也能得到全共軛的高分子晶體。
玻璃態聚合
玻璃態單體的密度和高分子的密度很接近，得到的聚合物無內應力。如甲基丙烯酸甲酯在玻璃態進行輻射聚合時，可得光學性能好、無內應力的有機玻璃。
晶道聚合和夾層聚合利用單體在某些晶體的晶道中能整齊排列的特性，在射線作用下進行的聚合反應，可合成定向高分子。又如丙烯腈在蒙脫石夾層中的輻射聚合，可獲得規則的片狀結構的聚丙烯腈。
固態縮聚反應
一些縮聚反應的單體（如己二酸己二胺鹽）在熔點以下相當寬的範圍內，均能發生固態縮聚反應，得到高分子量的產物。低分子量聚合物進行固態縮聚時，可得到分子量很高的產物，這是因為固態條件下的縮合反應屬於非平衡縮聚反應，只要反應官能團互相接觸，即可發生鏈分子的增長。固態縮聚反應已大量套用於提高聚酯、聚醯胺和聚碳酸酯等的分子量，從而提高其力學性能，特別是耐磨性能。
如丙烯醯胺、甲基丙烯酸甲酯、丙烯腈等乙烯類單體，三聚甲醛、二硫二氮等環狀單體以及乙炔和某些雙炔烴(共軛雙炔)都可以在固態下聚合。可採用高能射線進行輻照或超音波法引發聚合。如二硫二氮化物通過固態聚合製成聚氮化硫。這種聚合物在沿著分子鏈方向上具有金屬電導特性，室溫時，電導率σ=2×108Ω-1·cm-1，與汞的電導率的數量級相同，該聚合物在0.3K時是超導體。
固態縮聚反應可以提高聚合度及產物的質量，最大的商業優點是可以利用簡單、便宜的設備，同時避免了傳統聚合過程的缺點。
陽離子聚丙烯醯胺
陽離子聚丙烯醯胺（CPAM）產品特性：陽離子聚丙烯醯胺（CPAM）外觀為白色粉粒，離子度從20%到55%水溶解性好，能以任意比例溶解於水且不溶於有機溶劑。呈高聚合物電解質的特性，適用於帶陰電荷及富含有機物的廢水處理。適用於染色、造紙、食品、建築、冶金、選礦、煤粉、油田、水產加工與發酵等行業有機膠體含量較高的廢水處理，特別適用於城市污水、城市污泥、造紙污泥及其它工業污泥的脫水處理。
用途
1)用於污泥脫水。根據污泥性質可選用本產品的相應型號，可有效在污泥進入壓濾之前進行污泥脫水，脫水時，產生絮團大，不粘濾布，壓濾時不散，流泥餅較厚，脫水效率高，泥餅含水率在80%以下。
2)用於生活污水和有機廢水的處理。本產品在酸性或鹼性介質中均呈現正電性，這樣對污水中懸浮顆粒帶陰電荷的污水進行絮凝沉澱，澄清很有效。如生產糧食酒精廢水，造紙廢水，城市污水處理廠的廢水，啤酒廢水，味素廠廢水，製糖廢水，有機含量高 廢水、飼料廢水，紡織印染廢水等，用陽離子聚丙烯醯胺要比用陰離子、非離子聚丙烯醯胺或無機鹽類效果要高數倍或數十倍，因為這類廢水普遍帶陰電荷。
3)用於以江河水作水源的自來水的處理絮凝劑。用量少，效果好，成本低，特別是和無機絮凝劑複合使用效果更好，它將成為治長江、黃河及其它流域的自來水廠的高效絮凝劑。
4)造紙用增強劑及其它助劑。提高填料、顏料等存留率、紙張的強度。
5)用於油田精選助劑，如粘土防膨劑，油田酸化用稠化劑。
6)用於紡織上漿劑。漿液性能穩定、落漿少、織物斷頭率低、布面光潔。 聚丙烯醯胺可以套用於各種污水處理（針對生活污水處理使用聚丙烯醯胺一般分為兩個過程，一是高分子電解質與粒子表面的電荷中和；二是高分子電解質的長鏈與粒子架橋形成絮團。絮凝的主要目的是通過加入聚丙烯醯胺使污泥中細小的懸浮顆粒和膠體微粒聚結成較粗大的絮團。隨著絮團的增大，沉降速度逐漸增加。從而可以更好的通過壓濾機壓泥，進而達到環保處理的要求，乾泥外運進行焚燒處理。）PAM為分子量由幾百萬至幾千萬的高分子水溶性有機聚合物，在顆粒間形成更大的絮體及由此產生的巨大表面吸附作用。目前國內的聚丙烯醯胺代表性的高分子聚丙烯醯胺有：非離子型聚丙烯醯胺（簡寫NPAM，分子量800-1500萬）、陰離子型聚丙烯醯胺（簡寫APAM，分子量800-2000萬）、陽離子聚丙烯醯胺（簡寫CPAM，分子量800-1200萬，離子度10%-80%）。用量一般為廢水量的百萬分之一至百萬分之二。因而，國內外在研究和套用方面都進展得很快。聚丙烯醯胺的種類很多，主要是通過人工合成形成的。
製備：首先採用氧化還原反應體系、偶氮化合物和輔助引發劑組成的複合引發體系，以丙烯醯胺(AM)與丙烯醯氧乙基三甲基氯化銨(或DMC,DMAAC)為原料，通過水溶液自由基共聚合，合成陽離子聚丙烯醯胺(CPAM)。在反應器內加入一定量的丙烯醯胺、丙烯醯氧乙基三甲基氯化銨、尿素和去離子水，攪拌均勻後，用2mol/L的H2SO4調節pH至要求值，通入N2鼓泡30min，加入一定量的(NH4)2S2O8、CH3NaO3S.2H2O和偶氮類化合物引發聚合反應，當反應液黏稠時停止通N2，繼續反應2h後得到白色透明膠體，將膠體於60攝氏度下乾燥至恆重，粉碎，即得陽離子聚丙烯醯胺絮凝劑。
陽離子聚丙烯醯胺使用量
1、洗煤用的陽離子聚丙烯醯胺的使用數量可以設定在三十公斤到一百一十公斤之間；化工行業的廢水使用量一般是五十到一百二十公斤之間；漂染行業的廢水和造紙行業的廢水最難處理，應該加大使用數量，把使用數量設定在一百到三百公斤比較合理，電鍍廢水行業和普通的工業用水一般都不要超過五十公斤。注意：（這幾種行業的使用數量都是每一千噸廢水的數量）。
2、生活污水根據處理方法的不同脫泥用的絮凝劑是不一樣的。
如果工藝主體採用生化方法，也就是剩餘污泥脫水（可能含有部分初沉泥），只需要陽離子PAM作為污泥脫水劑即可。
如果工藝主體採用物化方法，如一級強化，載入磁分離等工藝，一般是先加PAC調質，然後再加陰離子絮凝劑，最後加陽離子絮凝劑脫水。具體投加量要根據污水水質而定。
也有很多污水處理站，污泥脫水直接加PAC或者其他無機絮凝劑即可，這個在板框壓濾機，特別是電子廠或者是小型污水處理站套用比較廣泛。
PAM在作為污泥脫水劑使用的時候一般要與水的配比在0.1%--0.2%之間。溶解成膠水狀的液體以後，再投加到污泥中進行混合處理。
與污泥的配比一般在5%--10%，有的更低，這個要根據污泥的濃度來確定，最好是通過現場的燒杯實驗來確定最佳投加量和使用型號。不同污泥、不同藥劑、不同設備、不同管理水平，污泥的處理效果是不同的。
3、污水處理廠用陽離子聚丙烯醯胺作為污水運營污泥脫水劑。在和客戶溝通的過程中，客戶經常問到在污水處理污泥脫水過程中，污泥脫水劑投加量的問題。要相對準確的知道污泥脫水劑投加量的問題，首先了解這些參量，污泥的含水率，泥餅含水率，進泥量，進藥量，配藥濃度等。
