降解原理
氧化降解:在膠水中,聚丙烯酰胺(PAM)會受到氧化作用而降解。如果膠水體系中存在氧化劑,如過氧化物、游離氧等,它們會攻擊 PAM 分子鏈上的薄弱環節。例如,分子鏈中的碳 - 碳雙鍵(如果有)或者活性較高的官能團周圍區域容易被氧化,氧化過程會導致分子鏈的斷裂。其反應過程涉及自由基的產生和傳遞,引發連鎖反應,使 PAM 分子鏈逐步斷裂,分子量降低。
水解降解:PAM 分子鏈上的酰胺基(-CONH?)在一定條件下會發生水解反應。在膠水體系中,如果存在酸性或堿性物質,會催化水解過程。在酸性環境下,氫離子(H?)進攻酰胺基,而在堿性環境中,氫氧根離子(OH?)與之反應。水解反應會使酰胺基轉化為羧基(-COOH)和氨基(-NH?),隨著水解程度的加深,分子鏈結構被破壞,導致 PAM 降解。
微生物降解:當膠水暴露在自然環境或者儲存環境不佳時,會受到微生物的侵蝕。微生物會分泌一些酶,這些酶能夠識別并分解 PAM 分子鏈。例如,一些細菌和真菌產生的酰胺酶可以作用于 PAM 的酰胺基,將其分解,使 PAM 的分子鏈斷裂,從而發生降解。
影響因素
膠水成分:氧化劑含量:如果膠水中含有較多的氧化劑,如含有過硫酸鹽等成分作為引發劑或固化劑,會加速 PAM 的氧化降解。例如,在一些含有自由基聚合引發劑的膠水體系中,PAM 的穩定性會受到明顯影響,其降解速度會隨著氧化劑濃度的增加而加快。
酸堿度:膠水的酸堿度對 PAM 降解有重要影響。如前所述,酸性或堿性較強的環境會促使 PAM 發生水解降解。一般pH 值小于 4 或大于 10 的膠水環境對 PAM 的水解降解較為有利,而且隨著 pH 值偏離中性范圍的程度增大,降解速度會加快。
其他添加劑的化學性質:膠水中的其他添加劑,如某些金屬離子、有機溶劑等也影響 PAM 的降解。例如,含有銅離子(Cu2?)或鐵離子(Fe3?)的添加劑會催化氧化反應,加速 PAM 的降解。一些有機溶劑會改變 PAM 分子鏈的溶解性和構象,使其更容易受到降解因素的影響。
環境因素:溫度:溫度升高會加速 PAM 在膠水中的降解。較高的溫度一方面會使分子運動加劇,增加 PAM 分子鏈與降解因素(如氧化劑、酸堿等)的接觸機會;另一方面會加快化學反應速度。例如,在溫度每升高 10℃的情況下,PAM 的降解速度會增加 2 - 3 倍。
光照條件:紫外線(UV)等光照對 PAM 有降解作用。當膠水暴露在陽光下或者含有能夠產生紫外線的光源附近時,紫外線會激發 PAM 分子鏈上的化學鍵,產生自由基,引發降解反應。特別是對于一些戶外用膠水或者在透明包裝容器中的膠水,光照引起的降解問題比較突出。
微生物環境:如果膠水在儲存或使用過程中接觸到微生物,如在潮濕、通風不良的環境中,微生物的生長繁殖會加速 PAM 的降解。不同的微生物種類和數量對 PAM 降解的影響程度不同,一般富含細菌和真菌的環境會對 PAM 造成更嚴重的降解。
應對措施
優化膠水配方:減少膠水體系中氧化劑的使用,或者選擇對 PAM 穩定性影響較小的氧化劑替代品。如果必須使用氧化劑,要嚴格控制其濃度,降低其對 PAM 的氧化損傷。
調整膠水的酸堿度,盡量使膠水的 pH 值保持在中性附近,以減少水解降解。可以通過添加緩沖劑來穩定膠水的 pH 值,例如,使用磷酸鹽緩沖體系來控制膠水在一定的 pH 范圍內。
篩選與 PAM 兼容性好的其他添加劑,避免使用含有會加速 PAM 降解的金屬離子或有機溶劑的添加劑。在選擇添加劑時,可以通過實驗測試其與 PAM 的相互作用,確保不會對 PAM 的穩定性產生負面影響。
控制環境條件:儲存膠水時,要避免高溫和光照環境。可以將膠水存放在陰涼、黑暗的地方,或者使用不透光的包裝材料。如果膠水在使用過程中對溫度敏感,可以采取適當的降溫措施,如在操作現場使用空調等設備來控制溫度。
對于微生物的影響,要保持膠水儲存和使用環境的干燥和清潔,防止微生物的滋生。可以在膠水中添加適量的防腐劑,抑制微生物的生長和酶的分泌,從而減少 PAM 的微生物降解。
