造纸领域
聚酰胺在造纸领域广泛用作助留剂、助滤剂、均度剂等以提高纸张的质量、料浆脱水性能、细小纤维及填料的留着率,减少原材料消耗及对环境的污染,用作分散剂,可改善纸的均匀度。聚酰胺在造纸工业中主要应用在两个方面,一是提高填料、颜料等的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。在纸料中加入聚酰胺,能提高细小纤维和填料粒子在网上的留着率,加速纸料的脱水。聚酰胺的作用机理是浆料中的颗粒靠电中和或架桥而絮凝得以在滤布上保留下来。絮块的形成也能使浆料中的水更易滤出,减少了纤维在白水中的流失量,减少环境污染,又有利于提高过滤和沉淀等设备的效率。
采油中的应用
聚酰胺是一类多功能的油田化学处理剂,广泛用于石油开采的钻井、固井、完井、修井、压裂、酸化、注水、堵水调剖、三次采油作业过程中, 特别是在钻井、堵水调剖和三次采油领域。聚酰胺水溶液具有较高的粘度, 有较好的增稠、絮凝和流变调节作用, 在石油开采中用作驱油剂和钻井泥浆调节剂。在石油开采的中后期, 为提高采收率,我国目前主要推广聚合物驱油和三元复合驱油技术。通过注入聚酰胺水溶液, 改善油水流速比,使采出物中含量提高。在三次采油中加入聚酰胺, 可增加驱油能力, 避免击穿油层, 提高油床开采收率。中国石油工业是聚酰胺的用户, 聚酰胺的科技进步促进了中国石油工业的发展, 石油工业的需求又加速了聚酰胺的科技创新步伐与行业的发展。
使用原则
聚酰胺的使用要遵循如下原则:
1、颗粒状聚酰胺絮凝剂不能直接投加到污水中。使用前必须先将它溶解于水,用其水溶液去处理污水。
2、溶解颗粒状聚合物的水应该是干净(如自来水),不能是污水。常温的水即可,一般不需要加温。水温低于5℃时溶解很慢。水温提高溶解速度加快,但40℃以上会使聚合物加快降解,影响使用效果。一般自来水都适合于配制聚合物溶液。强酸、强碱、高含盐的水不适于用来配制。
3、聚合物溶液浓度的选择,建议为0.1%-0.3%,即1升水中加1g-3g聚合物粉剂。
影响因素
聚酰胺溶液的粘度主要反映了液体分子之间因流动或相对运动所产生的内摩擦阻力。内摩擦阻力与聚合物的结构、溶剂的性质、溶液的浓度及温度和压力等因素有关,它的数值越大,表明溶液的粘度越大。
聚酰胺在国外应用的领域是水处理, 国内在此领域的应用正在推广。聚酰胺在水处理中的主要作用:
( 1) 减少絮凝剂的用量。在达到同等水质的前提下, 聚酰胺作为助凝剂与其它絮凝剂配合使用, 可以大大降低絮凝剂的使用量; 在达到同等水质的前提下, 聚酰胺作为助凝剂与其它絮凝剂配合使用, 可以大大降低絮凝剂的使用量; ( 2) 改善水质。在饮用水处理与工业废水处理中, 聚酰胺与无机絮凝剂配合使用, 可明显改善水质; ( 3) 提高絮体强度与沉降速度。聚酰胺形成的絮体强度高, 沉降性能好, 从而提高固液分离速度, 有利于污泥脱水; ( 4) 循环冷却系统的防腐与防垢。聚酰胺的使用可大大减少无机絮凝剂的用量, 从而避免无机物质在设备表面的沉积, 减缓设备的腐蚀与结垢。
聚合技术:聚酰胺生产是以酰胺水溶液为原料,在引发剂的作用下,进行聚合反应,在反应完成后生成的聚酰胺胶块经切切割、造粒、干燥、粉碎,终制得聚酰胺产品。关键工艺是聚合反应,在其后的处理过程中要注意机械降温、热降解和交联,从而保证聚酰胺的相对分子质量和水溶解性。
1、温度对聚酰胺粘度的影响
温度是分子无规则热运动激烈程度的反映,分子的运动必须克服分子间的相互作用力,而分子间的相互作用,如分子间键、内摩擦、扩散、分子链取向、缠结等,直接影响粘度的大小,故高聚物溶液的粘度会随温度发生变化。温度改变对高聚物溶液粘度的影响是显著的。聚酰胺溶液的粘度随温度的升高而降低,其原因是高分子溶液的分散相粒子彼此纠缠形成网状结构的聚合体,温度越高时,网状结构越容易破坏,故其粘度下降。
2、水解时间对聚酰胺粘度的影响
聚酰胺溶液粘度随水解时间的延长而改变,水解时间短,粘度较小,这可能是由于高聚物还来不及形成网状结构所致;水解时间过长,粘度下降,这是聚酰胺在溶液中结构发生松解所致。部分水解聚酰胺溶于水后离解成带负电荷的大分子,分子间静电排斥作用以及同一分子上不同链节之间的阴离子排斥力导致分子在溶液中伸展并能使分子之间相互缠绕,这就是部分水解聚酰胺能使其溶液粘度明显增加的原因。
生产步骤
聚酰胺生产步骤一共两步:
单体生产技术:酰胺单体的生产时以腈为原料,在催化剂作用下水合生成酰胺单体的粗产品,经闪蒸、精制后得精酰胺单体,此单体即为聚酰胺的生产原料。
腈+(水催化剂/水) →合 →酰胺粗品→闪蒸→精制→精酰胺。
按催化剂的发展历史来分,单体技术已经历了三代:
代为酸催化水合技术,此技术的缺点是腈转化率低,丙稀酰胺产品收率低、副产品低,给精制带来很大负担,此外由于催化剂酸的强腐蚀性,使设备造**,增加了生产成本;*二代为二元或三元骨架铜催化生产技术,该技术的缺点是在终产品中引入了影响聚合的金属铜离子,从而增加了后处理精制的成本;*三代为微生物腈水合酶催化生产技术,此技术反应条件温和,常温常压下进行,具有高选择性、高收率和高活性的特点,腈的转化率可达到**,反应完全,无副产物和杂质。