本文通過對(duì)抗鹽聚丙烯酰胺產(chǎn)品容易出現(xiàn)不溶物超標(biāo)問題進(jìn)行了分析，總結(jié)了影響不溶物指標(biāo)的因素及關(guān)鍵生產(chǎn)環(huán)節(jié)，并提出了具體的控制措施，從面有效地提高抗鹽聚丙烯酰胺的產(chǎn)品質(zhì)量。
一、抗鹽聚丙烯酰胺工藝流程簡(jiǎn)介
抗鹽聚丙烯酰胺生產(chǎn)工藝選用均聚后水解工藝，生產(chǎn)較高分子量陰離子型聚丙烯酰胺，生產(chǎn)工序包括溶解、聚合反應(yīng)、預(yù)研磨造粒、水解、干燥、研磨篩分、包裝等七個(gè)主要工序，該工藝是在聚丙烯酰胺大分子上引入一種功能基團(tuán)，這種功能基團(tuán)能抵制鈣、鎂等陽離子對(duì)粘度的降低，從而降低了粘度損失，起到抗鹽作用。
二、抗鹽聚丙烯酰胺不溶物的成因分析
抗鹽聚丙烯酰胺的不溶物是指在常溫下、規(guī)定時(shí)間內(nèi)不能溶于水的固態(tài)物質(zhì)。不溶物是聚丙烯酰胺產(chǎn)品質(zhì)量指標(biāo)中的重要一項(xiàng)，其控制指標(biāo)為不超過0.2%。
在聚丙烯酰胺生產(chǎn)過程中，影響不溶物指標(biāo)的因素非常多，幾乎每道工序都會(huì)對(duì)其造成一定的影響，而這些影響有時(shí)并不是單獨(dú)存在的，而是相互作用的，因此分析不溶物的成因，找出解決辦法是搞好聚丙烯酰胺生產(chǎn)的一個(gè)重要工作。
（一）不溶物的成因
在一定的聚合或干燥條件下大分子之間或分子內(nèi)部的酰胺基之間會(huì)形成亞胺化交聯(lián)，這種亞胺化交聯(lián)會(huì)使聚合物的水溶性降低。分子內(nèi)的交聯(lián)僅會(huì)部分不溶，分子間的亞胺化交聯(lián)則會(huì)使交聯(lián)的分子完全不溶，如果這種亞胺化程度很高的話就造成產(chǎn)品不溶物指標(biāo)超標(biāo)。
（二）成因分析
導(dǎo)致交聯(lián)的主要原因可以歸納為：
1、原料的質(zhì)量指標(biāo)不合格，溶液pH值不合適。
2、聚合反應(yīng)的起始溫度、各種催化劑的量、氮?dú)獾暮趿考按档髁坎缓线m等。
3、水解反應(yīng)溫度、時(shí)間及粒堿的加入量不合適。
4、干燥器控制參數(shù)不合適或控制不平穩(wěn)。
三、抗鹽聚丙烯酰胺不溶物超標(biāo)原因分析及采取的控制措施
（一）溶解部分的分析及采取的措施
1、溶解工序是挖制產(chǎn)品質(zhì)量的首道關(guān)口，為確保反應(yīng)膠體的質(zhì)量，需要保證原料質(zhì)量指標(biāo)合格。如果丙烯酰胺溶液中的銅、鐵離子超標(biāo)或脫鹽水中鐵離子超標(biāo)，那么一定量的銅、鐵離子會(huì)與氧化還原劑等反應(yīng)消耗部分催化劑，導(dǎo)致反應(yīng)升溫異常，而過量的鐵離子又有阻聚功能，試驗(yàn)證明，如果濃度超過100PPb將會(huì)影響聚合反應(yīng)。因此，需要保證丙烯酰胺溶液中銅、鐵離子含量不超過0.1ppm，脫鹽水中鐵離子含量不超過1PPb，才能保證反應(yīng)質(zhì)量。
2、在聚合反應(yīng)中，介質(zhì)的pH值會(huì)影響反應(yīng)和聚合物的結(jié)構(gòu)性質(zhì)，過低pH值下聚合易發(fā)生分子內(nèi)和分子間的酰亞胺化反應(yīng)，形成支鏈或交聯(lián)型產(chǎn)物；在過高pH值下，單體分子或聚合物分子中的酰胺基會(huì)發(fā)生水解反應(yīng)，使均聚改變成含有羧基的共聚物，這樣都會(huì)影響不溶物指標(biāo)。本工藝要求pH值控制在5.8-6.2之間，每次吹氮前需要采樣測(cè)量溶液的pH值，對(duì)不符合要求的進(jìn)行調(diào)整。
（二）反應(yīng)部分的分析及采取的措施
1、反應(yīng)溫度的影響
在自由基聚合反應(yīng)中，聚合溫度對(duì)聚合速率、聚合度和高聚物的結(jié)構(gòu)有顯著影響。在一定溫度范圍內(nèi)，隨著聚合溫度的升高，聚合速率將增加，有助于分子量的增加，但超出這一范圍后，相對(duì)分子量會(huì)明顯下降，原因是聚合過程是個(gè)放熱過程，溫度過高，若不及時(shí)散熱會(huì)導(dǎo)致解聚反應(yīng)發(fā)生。而且在高溫條件下，會(huì)加快交聯(lián)反應(yīng)速度，導(dǎo)致交聯(lián)產(chǎn)物增加，所以任何反應(yīng)均有一個(gè)較佳溫度，本工藝要求控制在0-2℃。
2、催化劑的影響
按自由基聚合規(guī)律，催化劑濃度增加，在同樣溫度下，體系中的自由基濃度增加，引發(fā)速率加快，提高催化劑用量有利于提高聚合物的粘度，即提高分子量，但是當(dāng)用量增加到一定量時(shí)，繼續(xù)增加就會(huì)發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)，使產(chǎn)物中不溶物增多，因此，需要嚴(yán)格按照工藝要求加入各種催化劑。
3、氮?dú)鈱?duì)聚合反應(yīng)的影響
聚合反應(yīng)中吹氮的目的主要有兩個(gè)，一是將溶液和各種催化劑攪拌均勻，二是通過置換作用除去溶液中對(duì)反應(yīng)有阻聚作用的氧氣，使其含量降到0.3ppm以下。
若氮?dú)庵醒鹾窟^高，吹氮過程將達(dá)不到預(yù)期的除氧效果，如果溶液中氧含量高于0.3ppm，就會(huì)導(dǎo)致聚合反應(yīng)引發(fā)速度慢，消耗反應(yīng)過程中所需的活性自由基，使反應(yīng)速度變慢，分子量下降。這樣得到的膠體一般不易造粒，且粒度不均勻，使水解反應(yīng)不完全，產(chǎn)品的水溶性下降，從而導(dǎo)致不溶物超標(biāo)。
同樣，若吹氮時(shí)流量過低，也會(huì)出現(xiàn)除氧不完全，溶液與催化劑攪拌不均的現(xiàn)象，這樣聚合反應(yīng)不完全或成膠過程不均勻，在水解時(shí)易發(fā)生副反應(yīng)，引起交聯(lián)，使不溶物超標(biāo)。所以要保證氮?dú)饬髁吭?0-80Nm3/h才可以吹氮反應(yīng)，并保證兩個(gè)噴嘴都是通暢的。
（三）水解部分的分析及采取的措施
1、加堿量的影響
聚丙烯酰胺的水解反應(yīng)是在聚合后的聚丙烯酰胺膠體中加入粒堿（100%的NaOH），生成部分水解的聚丙烯酰胺。因此粒堿的加入量將直接影響產(chǎn)品的水解度，同時(shí)也不同程度的影響產(chǎn)品的不溶物指標(biāo)。加堿量低，會(huì)使水解反應(yīng)不完全，聚合物的水溶性下降，導(dǎo)致不溶物超標(biāo)；若加堿量過多，因水解反應(yīng)放出的熱量較大，容易發(fā)生交聯(lián)，也會(huì)使不溶物超標(biāo)。因此，需要按照工藝要求的加堿量準(zhǔn)確加堿，并且要從水解機(jī)的兩個(gè)加堿斗分別加入，以保證水解反應(yīng)均勻。
2、水解溫度的影響
水解溫度是確保水解反應(yīng)速度及反應(yīng)進(jìn)行程度的關(guān)鍵因素，水解機(jī)夾套內(nèi)的熱水為水解反應(yīng)提供熱量保證。水解溫度低會(huì)降低水解反應(yīng)速度，造成水解反應(yīng)不完全；水解溫度高則會(huì)導(dǎo)致聚合物的亞胺化反應(yīng)，產(chǎn)生交聯(lián)，使不溶物超標(biāo)。水解的較適宜溫度為85-90℃。
3、水解時(shí)間的影響
為使水解反應(yīng)進(jìn)行完全充分，需要保證水解反應(yīng)時(shí)間，水解時(shí)間短，水解反應(yīng)進(jìn)行得不完全，使聚合物的水溶性下降，產(chǎn)品的不溶物超標(biāo)。當(dāng)水解時(shí)間較長(zhǎng)時(shí)，易使水解溫度升高，過高的水解溫度會(huì)導(dǎo)致聚合物的亞胺化反應(yīng)，產(chǎn)生交聯(lián)，使不溶物超標(biāo)。
（四）干燥部分的分析及采取的措施
本裝置采用振動(dòng)式流化床干燥器，水解后的物料進(jìn)入干燥器，進(jìn)行兩段干燥，在此過程中聚丙烯酰胺由膠體變成粉劑，水含量由75%降到10%左右。干燥器控制對(duì)不溶物的產(chǎn)生的影響非常大，主要體現(xiàn)在溫度、風(fēng)壓等參數(shù)的控制和進(jìn)料的連續(xù)性方面，若干燥溫度偏低，會(huì)使所得產(chǎn)品的含水量高，導(dǎo)致固含量偏低，若干燥溫度過高，會(huì)使聚丙烯酰胺發(fā)生亞胺化交聯(lián)，部分亞胺化的聚合物溶性降低，從而影響產(chǎn)品不溶物指標(biāo)。因此，干燥器一二段的物料溫度應(yīng)在保證固含量的前提下，盡量低些，并且要控制平穩(wěn)。
（五）其他環(huán)節(jié)
實(shí)際生產(chǎn)過程中，以下情況不溶性雜質(zhì)進(jìn)入成品也會(huì)使不溶物超標(biāo)：
1、由聚合釜、預(yù)研磨、造粒機(jī)、水解機(jī)、緩沖料箱等處進(jìn)入的雜質(zhì)；
2、水解機(jī)或雙層篩密封條破損被研磨后進(jìn)入成品；
3、由于篩網(wǎng)的破損，篩球被研磨后進(jìn)入成品；
4、帶襯里的輸料管線會(huì)因襯里老化脫落，被研磨后進(jìn)入成品；
通過經(jīng)常檢查餾出口物料的外觀和對(duì)上述各處的巡檢，可減少或避免上述原因造成的不溶物超標(biāo)。
四、總結(jié)
綜上所述，本文對(duì)抗鹽聚丙烯酰胺生產(chǎn)中易出現(xiàn)不溶物超標(biāo)的問題進(jìn)行了細(xì)致的分析和研究，找出不溶物的成因，并針對(duì)這些成因提出了一定的控制措施，對(duì)聚丙烯酰胺的生產(chǎn)有著很大的指導(dǎo)意義。日常生產(chǎn)過程中只要嚴(yán)格控制這些重要的環(huán)節(jié)，尤其是聚合反應(yīng)及干燥參數(shù)的控制，就能有效地防止抗鹽聚丙烯酰胺的不溶物超標(biāo)，提高產(chǎn)品質(zhì)量，創(chuàng)造更大的經(jīng)濟(jì)效益。
