杨博;孙宾宾
【摘 要】Polyacrylamide (PAM) is an important organic polymer.In this paper,classification and application of polyacrylamide in various fields were introduced.Four synthesis methods of polyacrylamide were summarized.Then,properties of products prepared by the four synthesis methods were compared.Finally,the future development trend of PAM synthesis was put forward.%聚丙烯酰胺是一种重要的水溶性合成有机高分子.介绍了聚丙烯酰胺的不同分类方法和其在各领域的应用.综述了目前常用的四种合成聚丙烯酰胺的方法,并对各种方法的产品剂型和性能进行了比较,提出了未来聚丙烯酰胺合成的趋势.
【期刊名称】《当代化工》
【年(卷),期】2017(046)002
风刀干燥机【总页数】3页(P286-288)
【作 者】杨博;孙宾宾
【作者单位】陕西国防工业职业技术学院化学工程学院,陕西西安710302;西安石油大学化学化工学院,陕西西安710065;陕西国防工业职业技术学院化学工程学院,陕西西安710302造纸助留助滤剂
【正文语种】中 文
【中图分类】TQ326.4
聚丙烯酰胺是一种重要的水溶性合成有机高分子。它是丙烯酰胺（acrylamide，AM）的均聚物、AM 与其它离子单体的共聚物以及聚丙烯酰胺衍生物的统称。工业上的聚丙烯酰胺（Polyacrylamide，PAM）是指 AM 结构单元含量高于 50%的聚合物。由于其大分子链中含有易形成氢键的酰胺基，所以具有良好的水溶性、絮凝性能、增稠性能和吸附粘合性；同时pAM 还具有较高的化学活性，可通过交联、接枝等多种反应制得pAM 衍生物[1,2]。肝素钠提取技术
1.1 按照解离所带电荷性质的不同划分
PAM 在水溶液中离解后，可解离出不同的电荷，根据产物所带电荷性质的不同，可将其划
分为离子型聚丙烯酰胺和非离子型聚丙烯酰胺（NPAM）两大类。其中，离子型包括阳离子型聚丙烯酰胺（CPAM）、阴离子型聚丙烯酰胺（APAM 或 HPAM）和两性型聚丙烯酰胺（AmPAM）[3,4]。
1.2 按照参与反应的单体种类划分
根据聚合过程参与反应的单体种类，可将pAM分为pAM 均聚物和pAM 共聚物(衍生物)两种[5]。由AM 一种单体聚合得到的 NPAM 为均聚物；由 AM与阳离子或阴离子单体共聚可得到pAM 共聚物(衍生物),包括 CPAM、APAM 和 AmPAM。
1.3 按照聚合物形态划分
PAM 产品按照剂型的不同，可分为水溶胶型PAM、珠粒型pAM、乳液型pAM、粉剂型pAM、水分散型pAM（俗称“水包水乳液”）5 种类型[3]。 1.4 按照分子量大小划分
PAM 是分子量由几百万至几千万的高分子水溶性有机聚合物。按照分子量由小到大可分为
四种：低分子量（＜100 万）PAM，主要用作粘合剂、油墨分散剂等，中等分子量（100～1000 万）PAM 主要用作造纸行业的纸张增强剂，高分子量（1000～1500 万）PAM 主要用作水处理絮凝剂，超高分子量（＞1700 万）PAM 主要用于油田的三次采油[3]。
随着pAM 合成技术的不断完善，PAM 种类不断增多，其性能越来越优异。目前，PAM 以其优异的性能广泛应用于石油工业（钻井液和压裂液的添加剂、油田污水处理絮凝剂）、水处理（原水、城市污水及其它工业废水的絮凝剂等）、农林（土壤改良剂、土壤保湿剂和种子培养剂）、造纸（增强剂、助留助滤剂、造纸废水处理剂等）、建筑（涂料的增稠分散剂、装饰粘结剂、水泥添加剂）、煤炭矿冶（助滤剂和絮凝剂）、纺织（织物后处理的整理剂、上浆剂）等行业[6-8]。
PAM 一般采用连锁聚合，按照自由基均聚和自由基共聚的机理来合成。目前通常采用的引发方式是引发剂引发，常用的引发剂有氧化还原引发体系和偶氮类引发剂两大类。近年来，光和辐射等能量的引发也逐渐受到人们的重视。 我国对pAM 的研究和生产始于 20 世纪 60 年代。到目前为止，先后开发了水溶液聚合、反相悬浮聚合、反相乳液聚合、分散聚合等工艺[9]。
3.1 水溶液聚合
生产pAM 最传统方法是水溶液聚合法。它是将单体AM和适当的引发剂溶解在水中进行的聚合反应，聚合体系主要由单体、溶剂水、引发剂组成，产品有水溶胶和粉剂两种剂型[10]。工艺过程如图 1所示。
陈庆芬[11]等人采用水溶液聚合技术，以 AM 和二甲基二烯丙烯基氯化铵(DMDAAC)为共聚单体，尿素、乙酸钠和聚氧乙烯失水山梨醇单月桂酸酯(Tween-80 )作为聚合助剂，在复合引发体系（水溶性偶氮化合物 V-044 和过硫酸盐、亚硫酸氢盐）引发下，制备出高分子量CPAM 产品。
气泡云张丽娟[12]等人先通过氢氧化钠和丙烯酸反应制得丙烯酸钠，再以AM和丙烯酸钠作为聚合单体（总浓度为 20%），过硫酸铵（占单体质量分数的0.1%）为引发剂，乙二胺四乙酸二钠（占单体质量分数的 0.02%）为络合剂，于 45℃下，采用水溶液聚合法合成了 NPAM。
3.2 反相悬浮聚合
反相悬浮聚合是水溶性单体借助分散剂和搅拌的共同作用，在油溶性介质中分散成细小液
滴进行的聚合，最终可得到珠粒状产品[13]。工艺过程如图2所示。
毕淑娴[14]等人采用反相悬浮聚合，以 AM 为单体、环己烷为分散介质、过硫酸铵为引发剂、Span-80为分散稳定剂、N,N′,-亚甲基双丙烯酰胺为交联剂，合成了pAM 吸水微球，对聚合产物进行了表征，并研究了pAM 产物稳定性和粒径大小的影响因素。
3.3 反相乳液聚合
将水溶性单体和乳化剂、引发剂在油溶性的介质中分散成乳液，在乳液中进行的聚合称为反相乳液聚合。聚合体系由单体、油溶性溶剂、引发剂和乳化剂组成，最终可形成pAM 胶乳型和干粉型产品。稳定的pAM胶乳产品，经共沸蒸馏后可得粉状PAM[15]，工艺过程如图 3 所示。
张丽娟[12]等人采用 AM 和丙烯酸钠作为聚合单体（含量为 40%），以 28.5%的白油作连续相（油水比为 0.6），加入 10%的 Span-80 和pBA-OP 复配乳化剂（配比为 4/6），最终制得了絮凝性能优异的APAM乳液。
欧阳明[16]等人以质量分数为 35%的单体，0.2‰的 V-50 引发剂，6%的乳化剂，1:1的油
水比，15%的尿素，采用反相乳液聚合工艺，50 ℃下反应 4 h合成了 NPAM 乳液；以质量分数为 35 %的单体，1.6‰的 V-50 引发剂，8%的乳化剂，1.1:1.0 的油水比，15%的尿素，HLB=7，采用反相乳液聚合工艺，于60 ℃下反应 4h 合成了阳离子度为 15%CPAM 乳液。
3.4 分散聚合
分散聚合又称为双水相乳液聚合，属于特殊的沉淀聚合。它是在由水溶性单体、引发剂、分散稳定剂和反应介质组成的均一体系中进行的聚合，反应生成的聚合物不溶于水，会从水相介质中分离出来，在分散稳定剂的作用下形成稳定的胶粒分散体系，即pAM 水包水乳液[17]。工艺过程如图 4 所示。
束松矿[18]等通过分散聚合的方法，以聚乙二醇（PEG10000） 为分散剂， 在过硫酸铵 /三乙胺（APS/TEA）引发下，将 AM 进行聚合得到了稳定的非离子聚丙烯酰胺水包水乳液。
pppd-287
张其平[19]以聚乙烯吡咯烷酮(PVP)为分散剂、偶氮二异(AIBN)为引发剂，在乙醇/水混合物介质中，分别用AM与甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(DMC)、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸(AMPS)进行双水相乳液聚合，分别得到了 CPAM、APAM、AmPAM。
3.5 聚丙烯酰胺不同合成方法的比较
合成方法不同，所合成的pAM 产品剂型及性能也有差别。表 1对于pAM 不同合成方法的产品剂型和优缺点进行了比较[20-23]。
近年来，我国PAM合成虽取得了较大进展，但是国内大规模生产仍以水溶液聚合、反相乳液聚合等为主，与国外产品相比较存在很大差距。例如：分子量偏低、分子量分布较宽、产量和品种不能满足市场需求等。分散聚合所得水包水乳液虽然固含量高，反应体系黏度易控制、环保性好、能耗低且水溶性好。但其也存在着生产技术不够成熟、稳定性差等缺点，目前尚处于小规模生产阶段。因此，分散聚合是今后丙烯酰胺类聚合物研究的方向，开发和生产高性能的pAM 水包水乳液对未来社会发展有着非常重要的现实意义[24]。
【相关文献】
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