高分子聚丙烯酰胺生产与质量控制分析

高分子聚丙烯酰胺生产与质量控制分析

周洪吉姚维军   原增军

大庆炼化公司化工生产四部

摘要：为了解决高分子聚丙烯酰胺生产中的质量问题，应当明确生产工艺，加强质量控制。本文分析了高分子聚丙烯酰胺生产现状及质量影响因素，研究几种常用的生产工艺及质量控制要点，为了保证生产质量，应当加强原材料质量控制、温度控制、水解反应控制等。为了促进行业的长远发展，提出了技术创新、设备更新、规范市场秩序等建议。

关键词：高分子聚丙烯胺；生产管理；质量控制

前言：聚丙烯酰胺属于线型高分子聚合物，在多个领域都有着广泛的应用。然而，与国外的先进技术相比，我国的聚丙烯酰胺生产工艺比较落后。在现代化的工业生产中，高度的自动化和机械化是提高生产效率和产品质量的关键，但是，我国聚丙烯酰胺生产的机械化、自动化程度较低，导致生产过程中的人工成本较高，并且生产效率也相对较低。为了提高生产效率和质量，需要进一步加强技术研发和创新，提高生产工艺的自动化和机械化程度，以满足市场需求。

1高分子聚丙烯酰胺生产现状

我国高分子聚丙烯酰胺生产工艺不够先进和成熟，生产质量得不到显著提高，不仅会影响产品的性能，还会限制产品的种类和形态，大部分产品为干粉状或胶体状，而乳液状、球状等形态产品的生产难度较大。目前，国内采用的生产工艺对能源的消耗相对较高，资源利用率较低，不利于行业的可持续发展。在实际生产中，产品的质量也得不到保障，在产品的性能检测中，经常发现粘稠度不符合规定，而且聚丙烯酰胺的实际相对分子量较低，还容易出现潮解的情况。

2高分子聚丙烯酰胺生产质量的影响因素

高分子聚丙烯酰胺的生产质量会受到多种因素的影响，从材料方面看，生产质量会受到丙烯酰胺单体等原材料的影响。从聚合反应条件上看，生产质量主要会受到温度、反应时间、催化剂种类等因素的影响。从后续处理工艺上看，中和、洗涤、干燥等环节的不当操作也会影响产品质量，比如，洗涤不充分时，产品中会残留催化剂和其他杂质[1]。

在高分子聚丙烯酰胺的生产过程中，需要重点关注以下几个方面：一是温度，温度对物质分子的不规则运动有很大影响。随着温度的增加，分子运动会更加剧烈，这可能会影响聚丙烯酰胺的分子结构和粘度，使粘度大幅度降低。在丙烯酰胺聚合过程中，温度的提高会导致反应速率增加，但同时可能会降低聚合物的分子量。二是水解时间，通常，水解时间越长，粘度越低。三是矿化度，矿化度指的是水中溶解的盐类浓度，如果使用高矿化度的水，将会降低聚丙烯酰胺的溶解度，还会影响聚丙烯酰胺在水中的稳定性。四是分子量，高分子量的聚丙烯酰胺通常具有较高的粘度和更好的物理化学稳定性[2]。

3高分子聚丙烯酰胺生产工艺的质量控制措施

3.1悬浮聚合法

应用悬浮聚合法时，需要让单体水溶液呈现为小液珠的形态，使其悬浮在有机溶剂中，通过聚合反应生成高分子聚丙烯酰胺。悬浮剂的选择与调配、聚合条件的控制、后续处理与提纯会对生产质量产生影响，需要加强控制。在质量控制中，要仔细检查原材料，保证材料的质量和性能；选择合适的悬浮剂，如Span60、无机酰胺等，合理调配悬浮剂的浓度，保证悬浮液的稳定性，避免聚合颗粒在聚合过程中相互粘附。控制聚合温度与压力，确保聚合反应在恒定的条件下进行。注意搅拌速度与时间控制，保证悬浮液的稳定性，确保悬浮液中的单体和悬浮剂充分混合。对聚合产物需要进行处理，通过中和、洗涤、干燥等操作，去除残留的催化剂和杂质，采用合适的提纯方法，如重结晶、渗析等，提高产物的纯度和稳定性。对于该工艺来说，分散相离子尺寸是非常重要的质量影响因素，应当加强控制。该工艺的各项操作比较简单，存在较多优势，但是，该工艺具有一定的安全风险，生产过程中的有机溶剂很难被回收。

3.2水溶液聚合法

水溶液聚合法是聚丙烯酰胺生产的传统工艺，有着较为悠久的历史。应用该方法时，需要选择高质量的丙烯酰胺单体，准备催化剂等辅助材料。按照合适的配比，将各种材料混合在一起，形成均匀的混合液，在适当的温度和压力下进行聚合反应，聚合反应完成后，对聚合产物进行处理，去除残留的杂质。不同种类的引发剂会影响生产质量，要想控制聚合产物的分子量，需要选择合适的引发剂。该方法的优点在与环保、便捷、产量高、技术成熟，缺点在于溶解性相对较差，产品的絮凝性也很难满足要求。

3.3反相乳液聚合法

应用该方法时，需要使用水溶性AM单体，同时还要使用引发剂等。生产时，AM颗粒内部会发生聚合反应，还会得到高相对分子质量的聚丙烯酰胺。该方法的质量会受到乳化剂、引发剂、分散剂的影响，应当根据生产需要选择合适的种类，还要控制好各个溶剂的性质、浓度，在使用过程中，严格控制搅拌速度，同时还要注意温度。该方法适合在大规模生产作业中应用，但是反相乳液聚合法的应用成本相对较高，需要根据经济条件进行选择。

3.4生物法

悬浮聚合法、水溶液聚合法及反相溶液聚合法等方法，均属于化学法，除了这些方法，还可以运用生物法，继日本、俄罗斯应用该技术后，我国是第三个掌握并应用该技术的国家。在生物法的应用中，需要使用生物酶，将其融入到水中，同时还要加入丙烯腈，根据一定的比例进行配置，混合后的溶液发生催化反应，完成生产过程。生物法主要包括三种技术，一是基于膜技术的生产方法，在生产初期，需要培养微生物菌体，利用微滤膜对发酵液进行洗涤和精华，以此来配置菌体重悬液，同时还要运用超滤膜，将杂质筛除，降低产品中的杂质含量，保证产品的纯度。第二种生产方法以丙烯酸水溶液洗涤为主，利用该溶液对微生物催化剂进行洗涤。第三种生产方法是微生物连续催化法，经过发酵后，得到丙酸棒杆菌，利用游离细胞法进行催化，提高丙烯酰胺的纯度。我国的这一生产技术比较先进，利用该技术得到的高分子聚丙烯酰胺品质较高、性能良好。该工艺操作便捷、成本较低，能够得到高粘度、高纯度、高相对分子量的聚丙烯酰胺产品。

4高分子聚丙烯酰胺生产的发展建议

为了促进聚丙烯酰胺自动化、智能化发展，企业应当引入自动化技术以及大数据、人工智能等技术，优化生产流程，实现自动化控制和智能化生产。为了更好地控制生产质量，还可以构建信息化管理系统，实时监控生产状况，保证生产的稳定性和产品的质量。相关企业要积极改革，淘汰落后的工艺技术和设备设施，推动企业向高端化、智能化方向发展。通过企业兼并、重组等方式，优化资源配置，实现集中化管理。为了规范市场秩序，严格把控聚丙烯酰胺的品质，需要设定相关标准和规范，为行业发展提供指导。有关部门要加强市场监管力度，规范企业行为，打击不正当竞争，鼓励企业之间进行良性竞争，同时，还要做好产品质量检测工作，确保产品符合相关标准和规定。促进企业间的合作与交流，共同推进行业健康发展[3]。

结论：企业要加强技术研发与创新，引进和培养人才，与高校、科研机构等建立合作关系，共同研发新技术和新工艺，对高分子聚丙烯酰胺生产工艺进行改进和优化，对生产过程的各个环节进行精细化控制，加强质量管理，确保高分子聚丙烯酰胺具有良好的性能和较高的质量。在创新技术的同时，还要更新和升级现有设备，促进机械化发展，进一步提高生产效率和产品质量。

参考文献：

[1]万东.聚丙烯酰胺生产中残余丙烯酰胺含量的控制研究[J].安徽化工,2023,49(04):89-91+95.

[2]华山,李福全.冷冻法合成聚丙烯酰胺的工艺条件探索[J].内蒙古石油化工,2020,46(01):36-37.

[3]邓刚,华成武,孟闯,等.疏水缔合型阳离子聚丙烯酰胺研究[J].当代化工,2021,50(05):1103-1106.