AM含有碳碳双键和酰胺键两个官能团,由于酰胺键缺电子这种结构,导致丙烯酰胺更容易聚合成超高分子量的聚合物。反应方程式如下:
丙烯酰胺经自由基聚合得到聚丙烯酰胺(PAM),分子量从非常大,从几千到数万甚至更高。在工业上,只要含丙烯酰胺单体的聚合物达到50%以上,都可以称作聚丙烯酰胺。这一类聚合物通常都是线型水溶性聚合物[1] 。聚丙烯酰胺可以与水任意比互溶,由于聚丙烯酰胺具有较小的侧链,柔顺性好,使其在水中呈无规排列,分子蜷曲度高,因此其水溶液为均一透明的高粘度液体。并且PAM溶液的粘度只取依赖其相对分子质量,温度和浓度,几乎不受其他条件的影响。其中,相对分子质量的大小是决定PAM溶液粘度的主要条件,粘度随着相对分子质量的提高而增加。因此,可以通过测定聚丙烯酰胺水溶液的粘度来大致比较其分子量大小,但与此同时要注意控制温度和浓度一致。
PAM水溶液稳定性较好,已能满足许多方面的要求,但若长期放置,由于光、热、空气等作用,会引起大分子链的降解,从而影响其性能,给性能的测定添加难度。因此在PAM溶液长期放置时,需要加入适量的稳定剂,从而防止其氧化降解。 聚丙烯酰胺具有大分子反应的一般特征,能发生如下反应:
(1)聚丙烯酰胺在80~100℃,碱性条件下能够发生水解反应:
由于大分子反应时存在几率效应和邻近基团效应,水解不可能完全进行,这种产物叫做水解聚丙烯酰胺,其中的水解部分溶于水后带有负电荷,故称阴离子型聚丙烯酰胺。因为链节间存在静电斥力,使原先蜷曲在一起的大分子链舒展开来,从而促进其溶解。在水解反应中,酰胺基转化为羧基的数量占总体酰胺基的数量的百分数称为水解度(degree of hydrolysis, DH)
(2)交联反应
聚丙烯酰胺在酸性条件下与甲醛水溶液共热,可以发现交联反应,反应方程式如下
其中,乙二醛、酚醛树脂、脲醛树脂等均可与其发生交联反应。
1。2 聚合方法
聚丙烯酰胺的聚合方法有水溶液聚合、分散聚合、反相悬浮聚合、反相微乳液聚合四种[2]。其中应用广泛的是水溶液聚合,这种方法既廉价又安全,是当今生产聚丙烯酰胺的主要技术,但是由于由这种方法产生的聚丙烯酰胺固含量太低,约为8%~25%,而且伴随着副反应的发生,容易生成凝胶,聚丙烯酰胺的相对分子质量较小,因此需要通过改变引发剂体系,pH值,反应温度等条件来改善产品的性能,分散聚合是由ICI公司在1970年左右发明的方法,该方法与其他生产方法相比,生产工艺更简单,并且完美的解决了聚合时的散热问题而且能够制备不同粒径大小的单分散性微球[3。4],而反相悬浮聚合与反相微乳液聚合的特点是固体含量在20%-40%左右,能够获得更大粒径的单分散性微球,所得的乳液黏度比较低,且胶乳的稳定性较好[5]。文献综述
1。3 应用
聚丙烯酰胺在世界上的许多领域中都有普遍的应用,诸如石油,水处理,造纸,医学领域[6。7]等。结构决定性能,由于聚丙烯酰胺特殊的分子结构,在水处理方面,聚丙烯酰胺可以用作絮凝剂替代无机絮凝剂,提高净水能力,减少絮凝剂的用量[8]];在采油方面,聚丙烯酰胺可以作为油田化学处理剂,应用广泛,可以改善油水流速比;在造纸方面,聚丙烯酰胺主要用途是助留助滤剂、增强剂等,还可以用于废水处理和纤维回收。在医学领域,聚丙烯酰胺可以用作隐形眼镜的原料,妇女用品及小儿尿布等[9]。