陰離子聚合

陰離子聚合，是離子聚合的一種，在該類反應中，烯類單體的取代基具有吸電子性，使雙鍵帶有一定的正電性，具有親電性。

基本介紹

• 中文名：陰離子聚合
• 屬於：離子聚合
• 緣由：烯類單體的取代基具有吸電子性
• 特性：具有親電性

簡介

如：CH2=CH→CN、CH2=CH→NO2、CH2=CH→C6H5，凡電子給予體如鹼、鹼金屬及其氫化物、氨基化物、金屬有機化合物及其衍生物等都屬親核催化劑。陰離子聚合反應的引發過程不外有兩種形式：①催化劑分子中的負離子如H2N∶-、R∶-與單體形成陰離子活性中心；②鹼金屬把原子外層電子直接或間接轉移給單體，使單體成為游離基陰離子。陰離子聚合反應常常是在沒有鏈終止反應的情況下進行的。許多增長著的碳陰離子有顏色，如體系非常純淨，碳陰離子的顏色在整個聚合過程中會保持不變，直至單體消耗完。當重新加入單體時，反應可繼續進行，分子量也相應增加。這種在反應中形成的具有活性端基的大分子稱為活性聚合物。在沒有雜質的情況下，製備活性聚合物的可能性決定於單體和溶劑。如溶劑（液氨）和單體（丙烯腈）有明顯的鏈轉移作用，則很難得到活性聚合物。利用活性聚合物可製得嵌段共聚物、遙爪聚合物等。

在環氧型單體中，如環氧乙烯、環氧丙烯等，可通過鹼金屬醇類引發開環，形成氧負離子進而鏈增長。聚環氧乙烯（PEO）等主鏈重複單元為CH2-CHO等聚合物均可實現陰離子聚合。由於氧負離子的活性較碳負離子更加穩定，環氧類單體的陰離子聚合更易操作和可控。而環氧類單體可以通過修飾環氧相連的集團，“懸掛”不同的液晶基元（mesogen）,通過陰離子聚合形成PEO主鏈的液晶高分子。

影響因素

影響陰離子聚合反應速率、聚合物的相對分子質量及其分布的因素主要是溶劑、反離子和聚合溫度,其次還有締合作用。

（1） 溶劑

① 陰離子聚合顯然應該選用非質子溶劑。如苯、二氧六環、四氫呋喃、二甲基甲醯胺等；而不能選用質子溶劑如水、醇和酸等,後者是陰離子聚合的阻聚劑。

② 溶劑的引入,使單體濃度降低, 影響聚合速率。同時,陰離子活性增長鏈向溶劑的轉移反應,會影響聚合物的相對分子質量。

③ 溶劑和中心離子的溶劑化作用,能導致增長活性中心的形態和結構發生改變,從而使聚合機理髮生變化。

非極性溶劑不發生溶劑化作用,增長活性中心為緊密離子對,不利於單體在離子對之間插入增長,從而聚合速率較低。 極性溶劑,導致離子對離解度增加,活性中心的種類增加。活性中心離子對離解度增加,松對增加,有利於單體在離子對之間插入增長,從而提高聚合速率。

（2）反離子

在溶液中,離子和溶劑之間的作用能力,亦即離子的溶劑化程度,除與溶劑本身的性質有關外,還與反離子的半徑有關。

非極性溶劑不發生溶劑化作用,活性中心為緊密離子對。中心離子和反離子之間的距離,隨反離子半徑的增大而增加,從而使它們之間的庫侖引力減少, 隨反離子半徑的增大而增大。因而在非極性溶劑中,為了提高聚合速率Rp應選半徑大的鹼金屬作引發劑。

極性溶劑中發生溶劑化作用,活性中心為被溶劑隔開的松對。溶劑的溶劑化作用隨溶劑極性的增加而增加,隨反離子半徑增大而減少。反離子半徑愈小,溶劑化作用愈強,松對數目增多,聚合速率增加。在極性溶劑中,為了提高聚合速率Rp應選半徑小的鹼金屬作引發劑。

松對的反應能力介於緊對和自由離子之間。

（3）溫度

溫度對陰離子聚合的影響是比較複雜的。

許多情況下,反應總活化能為負值,故聚合速率隨溫度的升高而降低,聚合物的相對分子質量隨溫度的升高而減小。

陰離子聚合物

示例

陰離子聚丙烯醯胺（APAM）是水溶性的高分子聚合物， 主要用於各種工業廢水的絮凝沉降，沉澱澄清處理，如鋼鐵廠廢水，電鍍廠廢水，冶金廢水，洗煤廢水等污水處理、污泥脫水等。還可用於飲用水澄清和淨化處理。由於其分子鏈中含有一定數量的極性基團，它能通過吸附水中懸浮的固體粒子，使粒子間架橋或通過電荷中和使粒子凝聚形成大的絮凝物，故可加速懸浮液中粒子的沉降，有非常明顯的加快溶液澄清，促進過濾等效果。

技術指標

外觀：白色顆粒

氣味：無臭

荷密度：10-40（Mole %）

水解度：10-60

密度（23℃）（g/㎝³）：1.302

臨界表面張力（0.00005N/cm）:30-40

玻璃化溫度（℃）：165

軟化溫度（℃）：210

熱失重（℃）：初失重：290。失重70%：430。失重98%：555。

熱穩定性：溫度超過120℃時易分解

毒性：無毒

腐蝕性：無腐蝕性

吸濕性：固體有吸濕性

固含量：≥88%

分子量：1200-3600萬

功能特點

陰離子聚丙烯醯胺，由於它具有：

1、 澄清淨化作用；

2、 沉降促進作用；

3、 過濾促進作用；

4、 增稠作用及其它作用。

在廢液處理、污泥濃縮脫水、選礦、洗煤、造紙等方面，能夠充分滿足各種領域的要求。

洗煤廢水處理方案：選煤廠對煤泥水的處理一般情況下採用“旋流器-濃縮機-壓濾機（煤泥沉澱池）”處理工藝。一般情況下都是採購機高分子絮凝劑（聚丙烯醯胺）。高分子絮凝劑與煤泥微粒或煤泥膠體接觸作用，中和了煤泥表面的電性，降低表面能，使煤泥微粒凝聚沉澱。聚丙烯醯胺的分子量一般在百萬之間，不同粒度組成的煤泥水要選用不同分子量的絮凝劑。聚丙烯醯胺可以分為陰離子型聚丙烯醯胺，陽離子聚丙烯醯胺和非離子型聚丙烯醯胺三種類型。在使用聚丙烯醯胺進行水處理的時候，要保證類型與煤泥水的pH值相吻合，陰離子聚丙烯醯胺的適於偏鹼性煤泥水，陽離子聚丙烯醯胺的適於偏酸性煤泥水，陰離子型和陽離子型聚丙烯醯胺混合使用，煤泥水絮凝沉澱效果更好。

特點：

1、 水溶性好，在冷水中也能完全溶解。

2、 添加少量本陰離子聚丙烯醯胺產品，即可收到極大的絮凝效果。一般只需添加0.01~10ppm（0.01~10g/m3），即可充分發揮作用。

3、 同時使用陰離子聚丙烯醯胺產品和無機絮凝劑（聚合硫酸鐵，聚合氯化鋁，鐵鹽等），可顯示出更大的效果。

適用範圍

1. 用於紡織、印染工業。聚丙烯醯胺作為織物處理的上漿劑、整理劑，以及可生成柔順、防皺、防黴菌的保護層。利用它的吸濕性強的特點，能減少紡細紗時的斷張率。聚丙烯醯胺作後處理劑可以防止織物的靜電和阻燃。用作印染助劑時，聚丙烯醯胺可使產品附著牢度大、鮮艷度高，還可作為漂白的非矽高分子穩定劑。

2、主要用作絮凝劑：對於懸浮顆粒，較粗、濃度高、粒子帶陽電荷，水PH值為中性或鹼性的污水，由於陰離子聚丙烯醯胺分子鏈中含有一定量極性基能吸附水中懸浮的固體粒子，使粒子間架橋形成大的絮凝物。因此它加速懸浮液中的粒子的沉降，有非常明顯的加快溶液的澄清，促進過濾等效果。該產品廣泛用於化學工業廢水、廢液的處理，市政污水處理。自來水工業、高濁度水的淨化、沉清、洗煤、選礦、冶金、鋼鐵工業、鋅、鋁加工業、電子工業等水處理。

3、用於石油工業、採油、鑽井泥漿、廢泥漿處理、防止水竄、降低摩阻、提高採收率、三次採油得到廣泛運用。

4、用於造紙工業、一是提高填料、顏料等存留率。以降低原材料的流失和對環境的污染；二是提高紙張的強度（包括乾強度和濕強度），另外，使用PAM還可以提高紙抗撕性和多孔性，以改進視覺和印刷性能，還用於食品及茶葉包裝紙中。

5、其他行業，食品行業，用於甘蔗糖、甜菜糖生產中蔗汁澄清及糖漿磷浮法提取。酶製劑發酵液絮凝澄清工業 ，還用於飼料蛋白的回收、質量穩定、性能好，回收的蛋白粉對雞的成活率提高和增重、產蛋無不良影響，合成樹脂塗料，土建灌漿材料堵水，建材工業、提高水泥質量、建築業膠粘劑，填縫修復及堵水劑，土壤改良、電鍍工業、印染工業等。

包裝與貯存

編輯

陰離子聚丙烯醯胺包裝、貯運及注意事項：

採用25Kg襯塑編織袋或紙塑複合袋包裝，也可根據用戶要求包裝。貯運時，注意防熱、防潮，防止包裝破損，乾粉產品長期露置會吸潮結塊。堆碼層數不得超過20層。有效儲存期為2年。本產品粒度為20-80目，亦可根據用戶要求生產。