聚丙烯酰胺
丙烯酰胺(AM)是由丙烯腊水合而成, 目前水合反应的方法主要有骨架铜催化反应和生物酶催化法。英文名称: acrylic amide,分子式: CH,-CHCONH。化学文摘编号(CAS No): 79-06-1,欧共体化学物质号(EC No): 201-173-7,外观:白色结晶。熔点,84~8℃,沸点: 125℃(25mmHg),相对密度: 1.12,蒸汽压: 0.21kPa(84.5℃),闪点,84℃.水溶性:中等。稳定性:不稳定。加热到50℃以上会发生爆炸。遇高热、明火或与氧化剂接触,有引起燃烧的危险。若遇高热,可能发生聚合反应,出现大量放热现象,引起容器破裂和爆炸事故。不能与酸、碱、氧化剂、铁和铁盐、黄铜、自由基引发剂共同存放具有吸湿性,对空气比较敏感。
二、丙烯酰胺的毒理性
丙烯酰胶有毒,可以致癌、致畸。非常容易通过皮肤吸收。如果吸入,会引起致命伤害。有时伤害会在几个月甚至数年后显现。会引起皮肤、眼睛和呼吸道过敏。
毒理性数据:小鼠口腔半致死量ORL-RAT L.Dso 124mg/kg.
三、操作、贮存与运输要求
按照美国联邦法的归类,丙烯酰胺归于6.1类危险物。使用时应佩戴保护眼镜和手套,保持操作场所有良好的通风状况。将丙烯酰胺作为致癌物处理。按照联合国环境署的分类归属于UN No. 2074,贮存运输要注意保证人、畜安全,严禁吸入体内或触及皮肤。丙烯酰胺是一种对热、潮不稳定的物质,贮运时应避免湿热,水溶液更容易变质。98%的固体丙烯酰胺,在室温条件下贮存期不得超过6个月。液体丙婚酰胺则根据阻聚剂和电导率不同贮存期限制在3d至3个月不等。超过贮存期如不发生自聚仍可继续使用。
聚丙烯酰胺
四、丙烯酰胺的合成方法
1,骨架铜催化水合法
20世纪70年代美日先后开发了骨架铜催化剂,可以用于丙烯睛与水直接反应形成丙郊酰胺,美国陶氏(DOW)化学公司和日本东亚化学公司于1972年分别实现工业化。这两种方法也是目前国内外普遍采用的工艺。反应过程如下:
CH2-CHCN 咳嗽骨架销催化,CH-CHCONH 90,多达130℃
这是制备丙烯酰胺的传统方法,往往造成成品中残留一定量的铜离子。
日本日东化学工业公司(NITTO)于1985年建成了年产4000t AM的酶催化生产线丙烯腈在0~5℃下,通过微生物菌株构成的固定化细胞柱,得到12%AM溶液,过滤浓缩后得到50%的水溶液。生物催化法具有活性和选择性高的特点,可以生产高品质的AM.
我国20世纪80年代末开发成功这一技术,并在江西农科公司、江苏南天集团投入使用,近几年国内已经有多家大型企业采用这一技术。
生物催化具有专一性高、反应条件温和、无副反应等特点,许多微生物都含有催化丙烯睛形成丙烯酰胺的酶,又称为腊水解酶。含有这类酶的菌株包括Bacteridium, Micrococcus
[ 布雷维氏菌， 科林氏杆菌]
假单胞菌,红球菌属与小细菌属、红球菌属rhodochrous和红球菌属。
在日本很多专利中都介绍了利用酶制备丙烯酰胺的方法。也有一些关于提高酶的活性的方法,例如,在低于15℃的条件下进行反应,或者使用低浓度培养基,控制酶的产生过程,或者在高级不饱和脂肪酸存在下进行反应,或者用戊二醛交联微生物细胞。另一方面,在微生物催化剂洗涤过程中往往使用生理盐水,也就是磷酸盐缓冲溶液。
PETERSEN发现,如果用丙烯酸钠代替磷酸盐缓冲液清洗,会大幅度改善单体和聚合
物的性质,这种方法适合于很多菌株,例如Bacteridium,微球菌,枯草芽孢、棒状杆菌属、诺卡氏菌属、假单胞菌,小细菌属、红球菌属,属胶体
mobacter, genus Pseudonocardia,对于一些转基因菌株同样也会取得非常好的效果,如Achromobacter在腊水解酶作用下转化的埃希大肠杆菌MT10770 (FERM P-14756)Pseudonocardia在睛水解酶作用下转化的埃希大肠杆菌MT0822 (FEM BP-5785)和
罗多克库斯·罗多克·
丙烯酸溶液的pH值可以用氢氧化钠或者氨水调整到7,生物催化法的具体步骤如下。
(1)培养和洗涤微生物细胞 利用发酵罐可以培养含有腈水解酶(nitrilehydratase)的紫红红球菌或玫瑰红红球菌(Rhodococcus rhodochrous J-1, FERM BP-1478),培养液的组成为: 2%葡萄糖、1%尿素, 0.5%蛋白胨、0.3%酵母提取液和0.05%氯化钴。在有氧条件下,培养温度为30℃,时间为60h,培养得到的溶液经过中空纤维过滤,然后培养的细胞再经过0.7%的磷酸缓冲液洗涤,最后得到微生物细胞。
(2)微生物固定载体的制备 在500g含有20%干细胞的洗涤后的悬浮液中,加入500,含有20%丙烯酰胺, 2%二丙烯酰基甲烷和2% 2-二甲基胺丙基甲基丙烯酰胺的混合液。tt述悬浮液中加入5% (2g) 的过硫酸,和50% (2g)的四甲基乙二胺,使悬浮液聚合、胶。然后将产物切成大约1mm3的碎块,即微生物固定化载体。这种微生物固定载体可以主续使用20次,每次包括下列步骤:在0.1% (质量比)的丙烯酸钠溶液(pH-7.0)中散和搅拌;静止、沉淀,弃去上清液。
2二甲基胺丙基甲基丙烯酰胺 四甲基乙二肢
(3)酰胺化反应 在容积5L的烧瓶中加入3200g浓度为0.2g/L,丙烯酸钠水溶液中加入步骤2制备的微生物固定载体,在搅拌条件下,保持溶液的温度为20℃, pH值为7.
在上述溶液中加入丙烯腈,使其浓度为2%,反应持续进行直到丙烯酰胺的浓度达到50%反应结束后通过孔径为0.45pm膜过滤器过滤,以去除催化剂。
(4)聚合物性能评价 通过过滤结晶得到的丙烯酰胺溶解于水中,形成20%的溶调节溶液pH值为8.0,然后将溶液转移到真空瓶中。用氮气驱除瓶内的氧气。然后加0.004%的过硫酸铵、0. 0004%的硫酸铁、0.01%的4,4'-偶氮一二-(4-氰基戊酸)。本章由恒信达环保发布聚合氯化铝 www.hxdhb.com
