聚丙烯酰胺的生产进展探析

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1、聚丙烯酰胺的生产进展探析聚丙烯酰胺的生产进展探析［摘耍］本文主要是对聚丙烯酰胺的生产方法进行阐述，主要包括水溶液聚合法、反相乳液聚合、反相微乳液聚合、悬浮聚合、沉淀聚合、辐射聚合法、泡沫聚合法等，针对各类方法存在的优缺点，探讨国内生产中存在的不足和改进方向。［关键词］聚丙烯酰胺;聚合反应；分子质量屮图分类号：F253.3文献标识码：A文章编号：1009-914X(2014)24-0018-01聚丙烯酰胺(PAM)是一类重要的水溶性高分子聚合物，是由丙烯酰胺均聚或与其他单体共聚而成，质量分数在50%以上的线性水溶性高分子化学产品的总称。源于分子结构上的特性，PAM具有特殊的物理化学性质，由于

2、结构单元中含有酰胺基，易形成氢键，具有良好的水溶性和很高的化学活性，易通过接枝或交联得到支链或网状结构的多种改性物。PAM及其衍生物都是通过丙烯酰胺(AM)的自由基聚合制成的均聚物或共聚物。具体生产方法主要有以下几种：1、水溶液聚合该方法在生产中既安全又经济合理，是PAM的主要生产技术。AM水溶液在适当的温度下，几乎可以使用所有的自由基引发方式进行聚合，聚合过程遵循一般自由基聚合反应的规律，自由基聚合反应的全过程一般由链引发、链增长、链终止和链转移四个基元反应组成。AM聚合反应放热量大，约82.8KJ/mol(1170kj/kg),而PAM水溶液的黏度又很大，所以散热较困难。工业生产中根据

3、产品性能和剂型要求，可采用低质量分数(8%〜12%),屮质量分数(20%〜30%)或高质量分数040%)聚合。一般PAM胶体采用低质量浓度AM水溶液在引发剂作用下直接聚合而得，PAM干粉则多用中质量浓度或高质量浓度AM溶液进行聚合，聚合后得到的PAM胶体经造粒、捏合、干燥、粉碎后制得产品，其中的聚合反应是关键工序。水溶液聚合法操作简单、环境污染少、聚合物产量高且易获得高相对分子质量的聚合产物。目前，水溶液聚合的研究己经比较深入，不仅合成出超高相对分子质量的NPAM和CPAM,对AM与其他物质共聚制备AP、AM及两性离子型聚丙烯酰胺也有深入的研究。与本体聚合相比，溶液聚合的优点是：有溶剂为传

4、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。但该法也存在一些缺点，聚合溶液质量分数低(10%左右，基于总质量)；在制成干粉过程中，高温烘干和剪切作用乂容易使高分子链降解和交联，使粉剂产晶的溶解性、絮凝性等性能变差。2、反和乳液聚合反相乳液聚合是将单体的水溶液按一定比例加入到油相中，借助于油包水型乳化剂分散在油介质中，在引发剂作用下进行乳液聚合，所得产物是稳定的被水溶胀的聚合物微粒(100~1000nm)在油中的胶体分散体，即W/O型胶乳，经共沸蒸馅脱水后得到粉状PAM

5、。反相乳液聚合体系包括：水溶性AM单体、水溶性阳离子或阴离子功能单体、引发剂、W/O型乳化剂、水相、连续相和助剂等。由于聚合反应是在分散于汕相中的AM微粒中进行,在聚合过程中放出的热量散发均匀，反应体系平稳，易控制，聚合速率高，产物和对分子质量高等特点，在PAM生产中的地位正逐年增加。反相乳液聚合生产的PAM胶乳与水溶液聚合法生产的水溶胶产品和干粉产品相比较，胶乳的溶解速度快，和对分子质量高且分布窄，残余单体少，聚合反应过程黏度小，聚合速率大，易散热也易控制，适宜大规模生产。但该法需大量有机溶剂，生产成木稍高，技术较复杂。3、反相微乳液聚合反和乳液聚合虽然有其优点，但仍存在产物的平均相对分

6、子质量较低,乳胶的粒径分布宽且容易凝聚等不足，于是人们从常规反相乳液聚合转向了反相微乳液聚合。微乳液是由油、水、乳化剂和助乳化剂组成的各相同性、热力学上稳定的、透明或半透明胶体分散体系，其分散相尺寸为纳米级。与反相乳液聚合相比，反相微乳液聚合制备的乳液更稳定，胶乳粒径分布更均匀，具有产物相对分子质量高明性好、乳胶束粒径小、粒径分布窄、反应速率快等优点。反和微乳液聚合体系主要由单体水溶液、油相、乳化剂、引发剂四种基木组分组成，通过聚合得到油包水的聚物微粒。反相微乳液聚合法特别受到海上采油的重视，这是AM共聚物合成的一个方向。但其工业化生产受到限制，因为聚合时所需表面活性剂与单体Z比高，以致于

7、成本太高。4、悬浮聚合法悬浮聚合通常是采用强烈的搅拌将单体或单体混合物分散在介质中（有机溶剂），成为细小的微粒再进行聚合。聚合体主要由单体、引发剂、有机溶剂和分散稳定剂四部分组成。悬浮聚合工艺简单，聚合热易于排除，操作控制方便，聚合物易于分离、洗涤、干燥，产品也较纯净、均匀、稳定，且可直接用于加工成型。但是由于悬浮聚合中，大量的有机溶剂被使用，生产操作不太安全，有机溶剂的回收作业是悬浮聚合中的一个难题，而且聚合成本高，所