聚丙烯酰胺在各个领域的应用

    聚丙烯酰胺在各个领域的应用

    一、石油工业

    聚丙烯酰胺虽然对水的表面张力降低很小,但分子中有活性基团,吸附于界面之后,能改变界面状态。多年来作为增稠剂、降失水剂、絮凝剂、分散剂、降阻剂。阻垢剂、流度控制剂用于石油工业,提高钻井流体流动性和石油采收率,并减少流体阻力。

    作为泥浆性能调整剂,经常使用的是部分水解聚丙烯酷胺。其作用是调节钻井液的流变性,携带岩屑,润滑钻头,减少流体流失等。用PAM调节的钻井泥浆相对密度低,固体含量少,能减轻对油气层的压力和堵塞,容易发现油气层,并有利钻井、此外,还可大大减少卡钻事故,减轻设备磨损,井能防止井漏和坍塌.使井径规则。

    在提高石油采收率的三次采油方法中,聚合物驱油技术占有重要地位。

    在油田生产过程中,由于地层的非均质性,常产生水浸问题,需要进行堵水。PAM类堵水剂的发展甚快,用量大,具有对油和水渗透能力的选择性。选择性堵水这一特点是其它堵水剂所没有的。采用PAM还可调整地层内吸水剖面及封堵大孔道,实践中已见到良好效果。

    从70年代以来,国际上发展起来一种新型发醇产品──黄原胶,它是由甘兰黑腐单细胞菌以碳水化合物为主要原料(如玉米、淀粉等),经生物工程的手段得到的一种高分子微生物聚合物。由于它具有流变学特性、耐盐性能、增稠效果等,在油田开发方面较之PAM有明显的技术优势,对钻井泥浆、防止井喷有明显的作用,以后可能取代PAM用于三次采油。

    二、医药工业

    PAM水凝胶的特点之一是,某一临界温度下,它在水中的溶胀性随温度的微小变化发生激剧的突变。体积变化可达几十至几百倍。根据这一性质可用于某些水溶液的提浓过程,而免除使用高温,这对一些有机物质或生物物质的提取很有价值。除可用来分离保持生物活性的物质外,PAM水凝胶还可用于药物的控制释放和酶的包埋、蛋白质电泳、人工器官材料、接触眼镜片等。

    PAM还是制备农药可湿性粉剂的最重要的分散剂。

    三、化工工业

    聚丙烯酰胺在化工方面的应用是其主要的用途,在精制硫酸亚铁、硫酸铜、无水芒硝、氢氧化铝以及水处理的过程中,聚丙烯酰胺都发挥着重要的作用。

    1.硫酸亚铁七水化合物是生产钛白的主要副产品,其产量约为钛白的3倍。这些副产品如不加以综合利用,在经济上是极大的浪费,也造成环境污染。而从硫酸亚铁出发,可制造成一系列有价值的铁化合物,为它们提供了一种廉价而又方便的含铁原料来源,用聚丙烯酰胺作絮凝剂精制硫酸亚铁是关键的一个环节。

    2.聚丙烯酰胺也可作为絮凝剂用于生产硫酸铜的新工艺。由于铜盐有着广泛的用途,又加上近年来微肥和饲料工业对硫酸铜新的需求,更加剧了硫酸铜的供求矛盾,旧工艺已远远满足不了市场需要,所以开发了一种制取硫酸铜的新工艺。以铜精粉为原料生产硫酸铜不但能连续大量生产,而且由于铜精粉比废紫铜价格低,并能节约电能,故市场前景很好。在新工艺中对净化除杂后的硫酸铜液进行剧烈搅拌后加入改性聚丙烯酰胺,进行液固分离。

    3.在制无水芒硝的过程中,聚丙烯酰胺与碳酸氢钠、浑硝水一起作为助沉剂。无水芒硝是大吨位产品,用它可以生产硫化碱、砖酸钠和群青染料;在造纸丁业中可用于生广硫酸盐纸浆;玻璃工业中可代替纯碱使用;在医药工业中可作为利尿药和泻药。故在国民经济中有着重要意义。随着国民经济的发展,我国无水芒硝工业开始较大规模的发展,对聚丙烯酰胺的需求也将大大增加。

    4。据国外专家研究,在成型物料中加人PAM有助于物料的顺利挤出。美国加氢精制催化剂载体专利中,以偏铝酸钠和硫酸铝法制备氢氧化铝,采用PAM作为助挤剂可以改善孔体积。

    5.聚丙烯酰胺在水处理应用中也非常重要,城市与工业污水主要采用污泥法处理,生化污泥常常是亲水性很强的胶体,所含的水极难脱去,若采用阳离子型PAM类絮凝剂,能收到良好的效果。聚丙烯酰胺的酰胺基可与许多物质亲和形成氢键,高分子量聚丙烯酰胺在被吸附的粒子间形成“桥联”,生成“絮团”,有利于微粒下沉。聚丙烯酰胺可以通过化学转化或AM的共聚制成非离子、阴离子、阳离子和两性离子系列完整的絮凝剂,可广泛用于水和粪便的处理场。聚丙烯酰胺类絮凝剂能适应多种絮凝对象,其用量小、效率高,生成的泥渣少,后处理容易,对某些情况有特殊的价值。

    此外,PAM还能有效地应用于处理钾碱矿的矿泥,使之分出澄清的盐水。在拜尔法提炼铝矿石中,可用PAM由热苛性钠水溶液中分离不溶性氧化铁。    

    四、陶瓷工业

    作为电子陶瓷的分散剂,要求它必须与粘合剂、塑化剂等组分相匹配,且能烧尽,不留炭或其它污染,并且价格不高。而聚丙烯酰胺作为活性剂,由于亲水基、疏水基、位置、大小可调,分子结构可呈梳状,又可呈现多支链化,对分散微粒表面覆盖及包封效果比普通表面活性剂强得多,分散体系更易稳定、流动,因此多选用PAM。

    五、纺织、印染工业

    在纺织、印染工业中,PAM用作上浆剂、织物整理剂,利用其吸湿性强的特点,能减少纺细纱时的断线率。用作涂料印花助剂时,牢度大,鲜艳度高,还可用作匀染剂等。

    六、建筑工业

    1。聚丙烯酰胺可用来提高湿法水泥制造中沉降槽的生产能力和水泥的可滤性,改善窑料均一性。改进无机材料和木质纤维为基础的绝热板中纤维和添加剂的留着率。

    2.在土壤改良中PAM可以增强士壤团粒结构的坚固性,增加土壤的含水率及土壤结构的承载负荷。

    3.PAM凝胶可用于建筑物的填缝、修复及堵漏。

    4.可用作墙板(纸)、石棉制品等的胶粘剂。

    5.还可用作矿床、池塘、水坝、地基等的灌浆材料。

    七、造纸工业

    在纸料中加人PAM,能提高细小纤维和填料粒子在网上的留着率,加速纸料本身的脱水,这在脱水的最初阶段非常明显。PAM的作用机理是浆料中的颗粒靠电中和或架桥而絮凝,使固体颗粒相互团集,得以在滤布上保留下来。同时絮块的形成也能使浆料中的水更易滤出。此外,还能减少纤维在白水中的流失量,有利于提高过滤和沉淀等回收设备的效率。加入PAM还可降低纸料的打浆度,提高纸的湿强度和干强度,促进长纤维抄纸时的分散,增加纸浆液的稳定性及填料和颜料的粘结等。

    八、采矿业

    在采矿过程中,通常使用大量的水,最后常需回收水中有用固体物,并将废水净化回收使用。应用PAM絮凝,可促进固体的下沉。液体的澄清和泥饼的脱水,从而可提高生产效率,减少尾矿流失和水的消耗,降低设备投资和加工成本,并免除环境污染。

    铀矿提取是PAM最早的应用之一,用酸或磺酸盐溶液沥取铀矿石时,在沥取的浓缩和过滤中,添加PAM处理非常有效。

    九、其它方面

    1。PAM与硅溶胶复合为XG-1消光剂,可降低革面的光泽,防止因树脂涂层过于光亮而引起的塑料感,以满足人们追求真皮感风格。故其作为涂饰助剂越来越受到重视。

    2.把一种分子量达1600-1800万的PAM的氧化物加人水中,与水分子结合成聚集体.在超高压、超高速喷射时,这种水合的大分子来不及进行结构调整和结构松弛,结果是大大地增强了喷射液的刚度,从而大大提高了喷射液的穿透和切割能力以及切割精度。此法特别适用于切割橡胶和多层复合橡胶制品,具有良好的应用前景。

    3.在制糖过程中添加1-4ppm高分子量HPAM,可加速蔗汁中微细粒子的下沉,促进过滤和提高滤液清澈度。采用PAM季铰盐能有效地脱除糖水溶液的颜色。

    4。在电镀液中添加PAM能使金属沉淀匀化,使镀层更加光亮;利用线型大分子在液体流动中的剪切取向,可抑制湍流发展,减少能耗,因而能用于流体输送中管路的减阻。

    此外,PAM涂于船舶表面,可降低航行阻力。PAM尚可用作金属铸造中的砂模胶合剂,金属的防锈保护膜,化肥结团剂以及油墨、涂料、乳胶漆的稳定剂等。

    随着科技的发展和化工工业的进步,聚丙烯酚胺的用途将会更加广泛,需求量也将大大增加。

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