聚丙烯酰胺(PAM)

[结构式]

聚丙烯酰胺扩链呈线型，具有亲水的酰氨基(—CONH2)，因此能溶于水。

[物化性质]白色粉末或半透明珠粒和薄片。密度1.30g/cm3(23℃)。玻璃化温度153℃。软化温度210℃。溶于水，水溶液为均匀清澈的液体。聚丙烯酰胺不溶于绝大多数有机溶剂中，故其水溶液中添加大量的水溶性有机溶剂时(丙酮、甲醇等)，它会从水溶液中沉降出来。水溶液的黏度随其浓度增加而提高，在同一浓度下，分子量越大，黏度也越大。易发生水解反应，pH中性时水解速率最低，一般低于1%。但在碱性条件下，酰氨基很易水解成丙烯酸，成为二元共聚物。

[制备方法]聚丙烯酰胺的制备方法很多，详见第3章聚合絮凝剂聚丙烯酰胺的制备。聚丙烯酰胺作为阻垢剂的主要制备方法按照聚合实施方法可分为水溶液聚合法、反相悬浮聚合法、反相乳液聚合法、反相微浮液聚合法等。

(1)水溶液聚合法

水溶液聚合是将单体丙烯酰胺和引发剂溶解在水中进行的聚合反应，是聚丙烯酰胺工业生产最早、国内用得最多的方法。与本体聚合相比，溶液聚合的优点是：有溶剂为传热介质，聚合温度容易控制；体系中的聚合物浓度较低，容易消除自动加速现象；聚合物分子量较均一；不易进行链自由基大分子转移而生成支化或交联的产物；反应后物料也可以直接使用。该法具有安全、工艺设备简单、成本较低等优点，目前也是国内聚丙烯酰胺主要的生产方法。

实例：聚丙烯酰胺乳液的制备方法

①将去离子水加入容器内，在40～70r/min的搅拌速度下，加入丙烯酰胺、硫酸铵、分散剂、丙烯酰氧乙基二甲基苄基氯化铵，溶解均匀制成原料液待用。

②将原料液泵入反应釜中，通氮气除氧，并升温至20～50℃，加入种子乳液20～100份，在50～60r/min的速度下进行搅拌。

③将引发剂、还原剂加水溶解后，加入原料液中，在40～60r/min的搅拌速度下反应10～20h。

④加无水硫酸钠，继续搅拌30min。

⑤加入醋酸，继续搅拌30min出料，即得到产品。

(2)反相乳液聚合法

反相乳液聚合是指把水溶性单体在乳化剂的作用下分散到非极性有机溶剂中，用油溶性或水溶性引发剂引发的聚合。反相乳液聚合法的优点在于：由于聚合反应是分散于油相中的微粒中进行，不易发生爆聚现象，聚合过程中放出的热量散发均匀，反应体系平稳，易控制，故所得产品相对分子质量高且分布窄。

但该法工艺过程较难控制，引入有机溶剂后不仅成本增加，并且所得产品需经破乳及去杂处理，回收处理废溶剂也非常麻烦，而且会带来污染，工艺繁杂。目前还没有很好的办法来解决这些问题，还没有在生产中得到大规模应用。

李小兰等研究引发剂、油水比和加料方式对合成超高相对分子质量聚丙烯酰胺的影响。选出最佳的引发剂为过硫酸钾连二亚硫酸钠，过硫酸钾浓度为0.04mmol/L，连二亚硫酸钠的浓度为0.03mmol/L。油相液体石蜡和水的质量比为1.1：1。分两次分别滴加质量分数为27%和35%的丙烯酰胺(AM)溶液，实验应严格控制搅拌速度和反应温度(控制在40～60℃)，PAM相对分子质量为16.6×106。

Reekmas在专利USP6686417中以两亲性高分子低HLB值嵌段聚合丁基硬脂酸酯为乳化剂，以植物油为连续相，制备聚丙烯酰胺。

(3)沉淀聚合法

所谓沉淀聚合法是指在溶液聚合的基础上，采用适当的溶剂和添加剂，使单体溶于介质中，生成的聚合物不溶于介质中而沉淀下来，可直接得到颗粒状产品，这种方法称为沉淀聚合法。

沉淀聚合法的优点是：聚合热易于散发，而且体系黏度小，大大提高了聚合过程的易操作性；反应后期剩余的单体仍然可以自由扩散，这有利于提高转化率和增大分子量；沉淀聚合产物分子量分布窄，残留单体大部分保留在溶剂中，有利于获取高纯低毒产品；反应物料可用泵送，产物经分离或过滤，气流干燥得到疏松粉状产品，简化了后处理过程。

(4)辐射聚合法

辐射聚合的方法为将丙烯酰胺水溶液加入容器中，然后抽真空、充入氮气、封闭容器，在一点温度下用60Coγ射线辐射使其发生聚合反应，得到产品。此法成本低，但存在反应难以控制、产物难以分离、残留未反应单体多等缺点。

[技术指标] GB 17514-1998水处理剂聚丙烯酰胺

[应用]聚丙烯酰胺作为工业冷却水系统的阻垢剂使用，多数情况下需要与其他阻垢剂复配使用并且要求相对分子质量在8000～10000范围内，高相对分子质量的聚丙烯酰胺一般用作絮凝剂使用。相对分子质量在105～106范围内的聚丙烯酰胺在与其他阻垢剂配合使用时具有剥离污泥的作用。