线性聚丙烯酰胺（LPAM)是一种水溶性高分子聚合物，因具有优良的增稠、 絮凝、沉降、过滤、增粘、净化等多项功能，线性聚丙烯酰胺被广泛应用于石油 开采、水处理、纺织、造纸、选矿、医药、农业等行业中[1_2]。聚丙烯酰胺包括阳 离子型、阴离子型、非离子型和两性离子型四种，二甲基二烯丙基氯化铵 (DMDAAC)和丙烯酰胺（AM)的阳离子共聚物P(AM-DMDAAC)属阳离子型 聚丙烯酰胺，具有电荷密度高、水溶性好、髙效无毒、pH值适用范围广等优点， 成为当前国内应用基础领域研究的热点之一。

　　

　　在水处理方面，阳离子型聚丙烯酰胺主要被用作絮凝剂。我国水资源相对比 较缺乏，人均水资源为世界平均水平的四分之一，近年来，随着工业的迅速发展， 工业用水量急剧增加，导致产生的工业废水与日俱增，给不少水源水体造成了严 重污染，使可利用的水资源大大减少，不少地方出现水质性缺水。因此提高废水 回用率，对环境保护具有重要的意义。絮凝沉降法是目前国内外普遍采用的一种 既经济又简便的水处理方法，它广泛用于循环用水，工业废水的处理及污泥脱水 等过程。其中聚丙烯酰胺作为絮凝剂在水处理中主要用在原水处理、城市污水处 理、工业废水处理等方面，而随着工农业的发展，有机污水的成份越来越复杂， 其中胶体颗粒和水溶性有机物常带有负电荷，因此常用的聚丙烯酰胺和阴离子型 絮凝剂的絮凝效果并不佳，而阳离子型聚丙烯酰胺絮凝剂由于分子链上带有正电 荷，能和有机物质所带的负电荷进行电荷中和作用和架桥絮凝作用，符合絮凝剂 发展趋势。

　　

　　反相乳液聚合是用非极性溶剂为连续相，聚合单体溶于水中，然后借助于乳 化剂分散于油相中，形成油包水型的乳液而进行聚合，它是一种为水溶性单体提 供一个具有高聚合速率和高相对分子质量的聚合方法。反相乳液法生产的聚丙烯 酰胺与水溶液聚合法相比，具有溶解速度快、相对分子质量较髙、残佘单体少等 优点[6,8],因此是丙烯酰胺类聚合物最理想的合成方法之一。

　　

　　本章以丙烯酰胺和二甲基二烯丙基氯化铵为单体，以环己烷为油相，以span80 和tween80为复合乳化剂，以过氧化氢-抗坏血酸为引发剂，采用反相乳液聚合法 共聚合成高分子量阳离子聚丙烯酰胺，探讨了搅拌速度、单体用量、单体配比、 油水体积比、乳化剂用量、乳化剂配比、引发剂用量、反应时间等因素对聚丙烯 酰胺相对分子质量和絮凝性能的影响，并表征了其絮凝性能以及聚合物的结构。 3.2实验材料及其主要仪器设备3.2.1实验材料、药品及试剂环己烷（C6H12，上海中秦化学试剂有限公司）；SPan80(化学纯，莱阳 市双双化工有限公司）；tween80(化学纯，莱阳市双双化工有限公司）；高岭 土（分析纯，广东科密欧化学试剂有限公司），其他药品及试剂同2.2.1。

　　

　　3.2.2主要仪器设备循环水式多用真空泵（SHD-m，保定高新区阳光科教仪器厂)；马弗炉（上 海精密仪器仪表有限公司），其他仪器设备同2.2.2。

　　

　　3.3实验部分3.3.1阳离子型聚丙烯酰胺共聚物的制备在装有搅拌器、温度计和通氮管的三口烧瓶中加入50mL环己烷和1.2gspan80 和tween80(其比例为m(span80): m(tween80) = 3)，将三口烧瓶固定在恒温水浴中， 恒温搅拌下通入N2,并在此过程中缓慢滴加42mL丙烯酰胺与二甲基二烯丙基氯 化铵混合溶液。滴加完毕后，继续通N2搅拌20min,加入0.9mL0.3%的H202, 3min后加入0.5mL 0.9%的Vc引发反应，反应过程中保持氮气的持续通入。 5 h后停止反应，冷却并破乳，得到白色颗粒状聚合物，抽滤并在70°C下干 燥至恒重，取出装袋，贴签备用。

　　

　　3.3.2阳离子型聚丙烯酰胺共聚物的纯化取3.3.1项所得到的样品，装入索氏提取器，以乙醇为溶剂进行抽提，直至从 提取液中加入AgN03后无白色浑浊出现，取出样品，干燥后备用。

　　

　　3.3.3聚合物结构表征取3.3.2项纯化好的共聚物样品，采用Nicolet510P型FT-IR对其结构进行表征。 具体方法和工作参数如下：方法：KBr压片法：扫描波数范围：500-4000 cnf1; 扫描速度：OJcnfVs;分辨率：々cm'温度：室温。

　　

　　3.3.4共聚物黏均分子量的测定准确称量约0.0250g3.3.1项得到的共聚物样品，放入50mL浓度为lmo卜I；1 NaCl混合溶液中，将上述溶液分别置于50 °C的恒温水浴中完全溶解。按照 GB12005. 1289,共聚物特性黏数的测定采用两点法，并按Mark-Houwink方程(3.1 式）计算其黏均分子量M = K[MJ(3.1)

　　

　　其中，[；/]代表共聚物的的特性黏度，[M,]是其黏均分子量，尤和《是经验 常数，值分别为3.73 xl〇4和〇。66。

　　

　　3.3.5共聚物絮凝性能的表征 3.3.5.1共聚物絮凝率的测定取2.4024g高岭土，置于已恒重的坩埚中，在120士2°C下烘干至恒重 (前后两次的称量差值不超过0.3 mg),并记录为为M?j,再将干锅置于马 弗炉中，控制炉温为800±5°C，灼烧至恒重，冷却称重并记录为。其失 重率为：失重率=(Mo-M!) /N^(3.2)

　　

　　实验计算得到高岭土失重率为14%。

　　

　　取一定量3.3.1项得到的共聚物溶解，配制成质量浓度〇) = 2 xHT4的溶液， 然后在盛有2400 mL高岭土含量为1%〇的悬浮液(髙岭土含量为2.4024g)中加入 上述共聚物溶液，并保持共聚物的加入量为0.02g。以150r/min的转速搅拌上述 溶液2min,静置30mi?立即过滤，在120土2°C下烘干至恒重，记录样品质量 M2,再置于马弗炉中于800±5 °C下灼烧至恒重，记录样品质量M3。聚丙烯酰 胺絮凝剂对高岭土的絮凝率(Sedimentation percent，SP)依3.3式计算：SP = M3/MI (1 -0.14)(3.3)

　　

　　3.3.5.2共聚物的热性能分析将聚合物在120 °C干燥至恒重，加入3 mg于NETZSCH STA449C型综合热 分析仪中，在气流量为120mL/min的氮气气氛中，以10°C/min的升温速率进 行加热，在50 ~800°C范围内测定絮凝前后聚合物的热性能，并对结果进行热失 重和示差扫描量热分析。

　　

　　3.4结果与讨论3.4.1共聚物的FTIR表征图3.1给出了共聚物（单体配比为n(AM):n(DMDAAC) = 10:1,黏均分子量 为5.92xl〇6) P(AM-DMDAAC)的红外谱图。由图3.1可以看到，在3430 cm4处 出现了酰胺基团中胺基（一NH2)的伸缩性振动特征峰，2927 cm—1附近为亚甲基 (_CH2-)的伸缩振动吸收峰，1631CHT1附近为酰胺基团中羰基（C = 0)的伸 缩振动吸收峰，1405 cm_1^近是与N+键合的双甲基的变形振动峰，1120CHT1附 近是杂环上C一N键的伸缩振动峰。反应单体的特征吸收峰在红外谱图中都已出 现，说明单体AM和DMDAAC已经参与反应并生成了共聚物P(AM-DMDAAC)。

　　

　　3.4.2共聚物的热性能分析图3.2和3.3分别给出了阳离子聚丙烯酰胺絮凝剂絮凝前后的TGA和DSC 曲线。图3.2中阳离子聚丙烯酰胺在50?200 °C的范围内热失重率约为5%，这 部分的热失重可归因于阳离子聚丙烯酰胺絮凝剂中的自由水、束缚水和结合水的 分别挥发离去。由于自由水、束缚水和结合水的沸点不同，与聚合物结合的强度 也不同，其在挥发时吸收的热量也不同，其中自由水挥发温度最低，挥发时汽化 热最小，结合水挥发温度最髙，挥发时汽化热最大，这一现象在DSC曲线上得到 了明显显示(在50~200°C范围内，DSC曲线持续上升)，这与亲水性聚合物中存 在三种类型的水，以及各种水的沸点和汽化热的研究报道结果一致[71]。随着温度 的升高，聚合物在温度约为280°C时出现一个明显的失重过程，失重率约为20%, 结合DSC曲线，在该处的失重可归因于聚合物和样品室中的少量氧气发生氧化放 热反应，产生低分子化合物而引起的失重；同样，聚合物在约400°C的失重亦可 归因于聚合物与样品室中的氧等氧化性物质发生氧化放热而引起聚合物分子链的 大量断裂并产生小分子而导致的，其中的放热峰可归属于氧化放热峰，吸热峰可 归单于聚合物吸收热量，是由分子链断裂所导致的。由于样品室中的氧含量低， 聚合物不能充分燃烧和分解，所以其在400°C分解后产生大量固体残余物，这些 残余物随着系统温度的升高，逐渐脱去分子中的氢而碳化，因此在400?600°C 时，虽然系统吸收了大量的热，但其失重率却很小。图3.3中在50?600 °C范围 内没有观察到明显的失重，其失重率约为1%，这是由于阳离子聚丙烯酰胺发生 絮凝后，由于絮凝样品中的主要成分为无机盐，大量无机盐的存在使少量阳离子 聚丙烯酰胺的失重变得微弱，比较絮凝时阳离子聚丙烯酰胺和高岭土的用量比例 后发现，这失重的1%大致可归因于部分阳离子聚丙烯酰胺的分解和其中所含三 类水分的沸腾汽化，这一点也可以从DSC曲线的逐渐升高得到间接证明。在升温 至近600 °C时的DSC放热峰和TGA的急剧下降可归因于阳离子聚丙烯酰胺的在 氧气等氧化性物质的作用下的氧化分解及由温度升高而引起的高岭土中可挥发分 的挥发。经过TGA和DSC曲线分析可知，经120°C烘干处理后，聚合物中的含 水量不会高于5%,因此，絮凝前后所得样品的含水率为阳离子聚丙烯酰胺重量 的5%,即可利用式(3.4)计算絮凝过程中阳离子聚丙烯酰胺的溶解残留量。

　　

　　瓜_1.05所0+1.14蛘-从一 0.051；IIOCCC式中，1^的意义同3.2式，M为加入的共聚物和高岭土的总质量，mo是 加入的共聚物的质量，在本实验中，m〇的取值一般为0.02g。式中的各系数 为合并计算式/^M-Mjl + O.l^-h-wXl+O.OS)同类项所得值。本实验发 现共聚物在絮凝过程中存在溶解残留现象，随共聚物平均分子量增加，溶解 量逐渐减小。计算表明，聚丙烯酰胺无残留。

　　

　　图3.2絮凝前共聚物的TGA和DSC曲线图3J絮凝后样品的TGA和DSC曲线3.4.3共聚物用量对絮凝效果的影响由图3.4可以看到，随着阳离子聚丙烯酰胺使用量的增加，沉降率呈现先升 高后降低的趋势。这是因为在阳离子聚丙烯酰胺使用量过小时，不能对水中悬浮 的高岭土粒子产生有效的吸附架桥作用，絮凝效果不明显。而当聚丙烯酰胺使用 量过大时，架桥作用所必须的粒子表面吸附活性点相对太少，架桥变得困难，因 而不易形成絮凝体，絮凝效果变差。所以，阳离子聚丙烯酰胺的最_使用量为8 mg /L。

　　

　　图3.4阳离子聚丙烯酰胺使用量对絮凝效果的影响3.4.4搅拌时间对絮凝效果的影响由图3.5可以看到，随着搅拌时间的增大，沉降率先增大后减小。这是因为 当搅拌时间太短时，聚丙烯酰胺絮凝剂与悬蚀液不能充分的混合，与水中胶体粒 子接触时间不足，絮体生长时间也不足，因此被吸附的量少，絮凝不充分，故沉 降率低。而当搅拌时间过长时，已经形成的絮体又被打碎分散而不能沉降。因此 最佳搅拌时间为2 min。

　　

　　3.4.5搅拌速度对絮凝效果的影响由于聚丙烯酰胺絮凝剂主要通过吸附架桥作用对水中粒子进行絮凝，因此对 搅拌速度也有一定要求。由图3.6可以看到，随着搅拌速度的增大，沉降率先升 高后降低。这是因为当搅拌速度过低时，絮凝剂与粒子之间碰撞接触的频率过小， 细小絮体被捕集的机会降低，导致絮凝效果不加佳。而当搅拌速度过高时，形成 的絮体又被打碎，不能实现沉降。因此，最佳搅拌速度为150r/min。

　　

　　图3.6搅拌速度对絮凝效果的影响3.4.6共聚物相对分子质量对絮凝性能的影响絮凝作用是复杂的物理和化学过程，阳离子型聚丙烯酰胺絮凝剂可同时发挥 电中和凝聚及架桥凝聚的双重作用，即高分子链上的阳离子活性基团与带负电荷 的胶体粒子相互吸引，降低及中和了胶体微粒的表面电荷，同时压缩了胶体微粒 的扩散层而使胶体微粒凝聚脱稳> 并借助于足够数量的链环、链尾向胶体或微粒 周围自由伸出，把胶体或微粒连接在一起，在架桥作用下产生絮凝沉降[72_741。即 是说有机高分子量絮凝剂作用分三个过程：一、聚合物在溶液中的溶解及扩散， 高分子链展开；二、分子链上极性基团对悬浮颗粒的架桥吸附；三：小颗粒相互 吸附长大，团聚成大的絮团沉降下来。

　　

　　絮凝处理效果是多种因素综合作用的结果，其中聚合物的相对分子质量是一 个重要因素。聚合物必须具有一定的相对分子质量才有足够的链长度起架桥凝聚 作用，絮凝剂相对分子质量太小，不利胶体或微粒的捕集和桥连作用，不能形成 良好的絮体。由图3.7可以看到，相对分子质量越大，分子在溶液中的伸展度越 大，架桥能力越强，絮凝效果越好。一般来说，具有絮凝能力的高分子的相对分 子质量至少在1〇6,但是分子质量不能无限大，过高的分子量溶解困难，大分子 运动迟缓，吸附的固体粒子空间距离太远，不易聚集，达不到絮凝效果。

　　

　　970/0 / dw4.44.85.25.6M /106图3.7聚丙烯酰胺相对分子量对絮凝效果的影响3.4.7搅拌速度对聚合反应的影响在反相乳液聚合制备过程中，搅拌的一个重要作用是把单体分散成单体液滴， 有利于传质和传热。过于激烈的的机械作用会使乳液变型或破乳。为了获得较髙 相对分子量的聚合产品，使反相乳液聚合体系形成和维持稳定的胶乳，选择适宜 的搅拌速度是关键。当搅拌速度过快时，引发剂自由基之间的碰撞几率增大，反 应活性中心减少，因而导致聚合反应速率降低，而且搅拌速度太快时物料内部剪 切作用过大，一方面会导致乳胶粒表面电荷脱附或水化层减薄：另一方面，过快 的搅拌将赋予乳胶粒很大的动能，当乳胶粒的动能超过乳胶粒间的势能屏障时， 乳胶粒就会发生聚结，产生凝胶现象，出现聚合不完全或不聚合现象而导致聚合 物的相对分子量过低。而当搅拌速度过慢时，由于单体分散不好会发生单体局部 浓度过高甚至出现分层现象而使局部进行本体聚合，也会导致凝胶的产生。另外， 搅拌太慢时，体系传热不良，会在不同区域产生温差，使高温区乳液丧失稳定性， 产生凝胶[75_76]。

　　

　　另外，加入水相时，为了使体系形成的粒子尺寸小，且均匀分散在油相中， 需要加大搅拌速率；聚合出现放热高峰时，为使体系产生的热量及时散出，也应 加大搅拌速率；但在保温过程中，为减少机械降解，应适当降低搅拌速率。因此 本文中选择搅拌速率随反应进行在540?960r/min间作调整。

　　

　　3.4.8单体用量对聚合物分子量和絮凝效果的影响丙烯酰胺聚合焓为81.6 kJ / mol,自身聚合的反应速度快，瞬间放出大量的聚 合热，如果聚合热不及时除去，则会在液滴中聚集，导致反应环境温度过高，最终结 果是产品性能下降[77'78]。因此反相乳液聚合生成丙烯酰胺聚合物及其衍生物时， 必须考虑单体含量的多少对聚合过程的控制和产品性能的影响。

　　

　　由图3.8可以看到，单体用量增大时，聚合物分子量随之增大，反应所得聚 合物的沉降率也相应增大，当单体用量为65%时达到最佳，此后继续增加单体用 量，所得聚合物分子量和絮凝性能均下降。这是因为，单体用量较低时，随着单 体用量增加，反应速率增大，同时反应得到的聚合物的相对分子质量相应增大， 而聚合物的沉降率也随之增大。但当单体用量超过65%时，继续增加单体用量， 反应产生大量的热不易及时散发，链终止几率变大，而链增长几率减小，反应所 得聚合物相对分子质量降低，而沉降率也随之降低。

　　

　　图3.8单体用置对聚合反应及絮凝性的影响3.4.9单体配比对聚合物分子量和絮凝效果的影响由图3.9可以看到，随着AM与DMDAAC配比的增大，聚合产物的相对分 子质量以及絮凝性能先增大后减小。这主要是因为AM的空间位阻比DMDAAC 的小，AM相对DMDAAC活性较高，更容易聚合。当AM比例较小即DMDAAC 用量较大时，有一定的空间位阻效应，对聚合反应具有阻聚作用，故随着AM比 例增大，聚合产物的相对分子质量以及絮凝性能均为增大的趋势；但当AM比例 过大即DMDAAC用量较少时，聚合速率过快，反应在高温停留的时间增长，而 AM在水溶液中的链转移常数随温度的增加而增加，导致共聚物特性黏度的减小， 因此聚合产物的相对分子质量减小，其沉降率也随之降低。因此最佳单体配比 n(AM): n(DMDAAC) = 10 : 1 〇

　　

　　04812n(AM):n(DMDAAC)

　　

　　图3.9单体配比对聚合反应及絮凝性的影响3.4.10油水比对聚合物分子量和絮凝效果的影响在反相乳液聚合中，油相既是连续相又是分散介质，在反应体系中起着分散 液滴和传递热量的作用。油水比过大，反应体系在聚合过程中容易发生破乳分层 现象，并且形成液滴较小，每个胶束或液滴内的单体含量和引发剂含量较少，不 能生成高分子量的聚合物，同时也不经济，甚至会发生爆聚，得到凝胶产物；油水 比过小时，不能形成连续相，乳液不稳定，容易形成较大的液滴，相应的每个液 滴中单体个数就增加，当引发聚合时链增长速度就大，会导致反应体系散热不良， 局部过热现象发生，温度不易控制，产物也易于缠结，易出现凝胶化现象。

　　

　　在图3.10中可看到，随着环己烷与水的比例的增大，聚合物分子量和沉降率 均增大，在比例为1.2时达到最佳；当大于1.2时，聚合物分子量和沉降率则开 始降低，这是因为油水比过大时，反应体系在聚合过程中形成的液滴较小，每个 胶束或液滴内的单体含量和引发剂含量较少，故而难以生成高分子量的聚合物， 因此其沉降率也随之降低。故选择V(cyclohexane): V(water) = 1.2为最佳油水比。

　　

　　92 / PMV(cyclohexane): V(water)

　　

　　图3.10油水比对聚合反应及絮凝性的影响3.4.11乳化剂用量对聚合物分子量和絮凝效果的影响由图3.11可以看到，随着乳化剂含量的增加，相对分子量和沉降率均先增加 后降低，这是因为在乳化剂较少的情况下，体系中胶束和胶乳粒较少，仅部分乳 胶粒表面覆盖有乳化剂分子，水相不能被完全乳化，形不成稳定乳液，液滴内部 形成了溶液聚合，散热较慢，容易交联，所得聚合物相对分子质量较低。随着乳 化剂逐渐增加，形成液滴数增加，成核概率显着增大，体系中胶束数量和乳胶粒 增多，每个胶束接受到来自于液滴的单体增多，自由基有充分的时间进行链增长， 故相对分子量增大。但当乳化剂含量过髙时，形成的胶束比较小，每个胶束内的 反应单体较少，因此分子量及沉降率也减小。因此本论文选用乳化剂含量为 m(span80 + tween80): m(AM + DMDAAC) = 0.1.

　　

　　0.

　　

　　sl/vi4.2SP /。/096m(span 80 + tween 80): m(AM + DMDAAC)

　　

　　图3.11乳化剂用量对聚合反应及絮凝性的影响3.4.12乳化剂配比对聚合物分子量和絮凝效果的影响80)

　　

　　an80)

　　

　　在反相乳液聚合体系中，乳化剂的作用是将水溶性的单体溶液分散成小的单 体液滴稳定地分散于油相介质中，以达到油包水(W/0)的乳化效果。本文将两种 乳化剂混合使用，构成复合型乳化剂，使性质不同的乳化剂由亲油到亲水之间逐 渐过渡，大大增进了乳化效果。Span80有较好的亲油性，而tween80具有较好的 亲水性，两者的复合使用达到了由亲油向亲水之间的逐渐过渡，能够提高乳化效 果，使体系更加稳定。从图3.12可以看出，乳化剂的配比对聚合反应影响较大， 当span80与tween80比值为3时，聚合产物的分子量及沉降率均达到最好，因此 本文采用span80和tween80的复合乳化剂，其比值为3。

　　

　　图3.12乳化剂配比对聚合反应及絮凝性的影响3.4.13引发剂用量对聚合物分子量和絮凝效果的影响92由图3.13可知，随着引发剂浓度的增加，分于量及沉降率先增大后减小。这 是因为聚合反应速率与引发剂浓度成正比，随着引发剂量增加，生成的自由基增 加，聚合速率增加，残余单体减少，从而单体转化率增加。当引发剂浓度较低时， 引发剂能引发单体聚合的有效自由基浓度偏低，聚合反应速率慢，链增长不能顺 利进行，单体残留量高，导致聚合物转化率不高，其絮凝性能不符合要求；随着 引发剂用量的增加，反应活性中心增加，聚合反应完全，聚合物转化率增大，聚 合物分子量及沉降率增大；而引发剂浓度太高时，则会因短时间内产生大量的自 由基，自由基碰撞几率增大，反应过快，反应热不易散开，链增长提前终止，且 易发生爆聚现象，不利于获得高相对分子质量的聚合物。因此本文的引发剂用量 选为 n(H202):n(AM) = 0.033。

　　

　　n^O^inCAM)

　　

　　图3.13引发剂用量对聚合反应及絮凝性的影响3.4.14反应时间对聚合物分子量和絮凝效果的影响由图3.14可知，随着反应时间的增加，产物的相对分子质_及沉降率逐渐增 大，在5 h时达到最佳，继续增加反应时间，聚合物的相对分子质量及沉降率则 基本不变。这是因为在自由基聚合反应中，对单个聚合物分子而言，聚合物的分 子形成速度很快，在很短时间内即能完成链的增长，但对整个体系而言，在较短 的时间内则不能使所有的单体均转化为高聚物，单体的转化率随时间的延长而增 大，产物相对分子质量也随着时间的延长而增大，而在5h后聚合物分子量无明 显变化，因此选择反应时间为5 h。

　　

　　图3.14反应时间对聚合反应及絮凝性的影响3.4.15反应温度对聚合物分子量和絮凝效果的影响温度是化学反应的主要影响因素，温度的升高可提高反应物的活性，加快反 应速率，但也常常伴随着聚合产物的相对分子质量降低，因此温度是影响聚合产 物相对分子质量大小的一个重要因素。在较低的温度下，自由基的活性低，只有 少数自由基才能发生聚合，链传递往往不能顺利进行，聚合后会有较多的残余单 体。当温度过高时，大量自由基引发聚合，使聚合反应速度过大，可能会使体系 的链转移速率常数的增加远大于链增长速率常数的增加，从而使相对分子质量降 低。

　　

　　由图3.15可以看到，随着反应温度的增大，聚合产物的相对分子质量以及沉 降率先升高后降低#这是因为在低温下，自由基活性低，链传递不能顺利进行， 聚合后会有较多的单体残留，转化率不高，聚合产物相对分子质量较低。随着反 应温度的升高，引发剂分解速率加快，反应体系中产生的自由基数目增多，聚合 反应速率加快，单体转化率增大，聚合产物相对分子质量增大，其絮凝性能随之 增大。但当反应温度过髙时，引发剂分解速率过大，聚合反应速度过大，链终止 速率加快，导致聚合产物相对分子质量降他，其絮凝性能随之减小。因此最适宜 的温度为40°C。

　　

　　T/°C图3.15反应温度对聚合反应及絮凝性的影响3.5本章小结本章以丙烯酰胺和二甲基二烯丙基氯化铵为单体，环己烷为连续相，采用 span80和tween80为复合乳化剂，通过过氧化氢-抗坏血酸氧化还原引发剂引发聚 合，合成了髙分子量阳离子聚丙烯酰胺，并对其结构和絮凝性能进行了表征研究， 得到了以下结果：1.对共聚物的合成工艺条件进行了考察和优化。分别考察了单体用量、单体 配比、油水体积比、乳化剂用量、乳化剂配比、引发剂用量、反应时间及反应温 度等因素对聚合反应和共聚物相对分子质量的影响。

　　

　　2.得到了共聚物制备的最佳工艺条件。在本实验室条件下得到的最佳工艺条 件为：搅拌速度为540?960r/min，单体用量为65%、单体配比为n(AM): n(DMDAAC) = 10:1，油水比为 V(cyclohexane) : V(water) = 1.2、乳化剂用量为 m(span80 + tween80) : m(AM + DMDAAC) = 0.1、乳化剂配比为 m(span80): m(tween80) = 3、引发剂用量为n(H202):n(AM) = 0.033、反应时间为5h，反应温 度为40°C。在最佳条件下，聚合产物相对分子质量可达到5.92X106,对高岭土悬浊 液的沉降率最高达到99.24%,聚丙烯酰胺无残留。

　　

　　3.就共聚物用量、搅拌时间、搅拌速度等因素对絮凝率的影响进行了考察， 得到最佳絮凝条件为。?共聚物用量8mg/L、搅拌时间2min、搅拌速度150r/min。

　　

　　4.采用该法制备的共聚物絮凝剂絮凝效率高，在相同条件下较不加絮凝剂的 的样品自由沉降时间缩短240倍，且沉降更为彻底。