1、聚丙烯酰胺（PAM）邵魯鵬 1043111015內(nèi)容1. PAM簡介2. PAM的分類及其性質(zhì)3. PAM 的使用特性4. PAM的作用原理5. PAM的制備6. PAM的應(yīng)用1. PAM簡介 聚丙烯酰胺（Polyacrylamide）簡稱PAM，由丙烯酰胺單體聚合而成，是一種水溶性線型高分子物質(zhì)。它易溶于水，幾乎不溶于苯、甲醇、乙醇、乙醚、丙酮、酯類等有機(jī)溶劑，其水溶液是近似透明的粘稠液體，屬非危險(xiǎn)品，無毒，無腐蝕性。固體PAM為脆性的白色粉狀，具有吸濕性，吸濕性隨離子度的增加而增加。PAM具有較高的熱穩(wěn)定性，但100以上高溫時(shí)由于形成亞胺常引起交聯(lián)而不溶于水。聚丙烯酰胺玻璃化溫度在153

2、，PAM在應(yīng)力作用下表現(xiàn)出非牛頓流動(dòng)性。 單體丙烯酰胺化學(xué)性質(zhì)非?；顫姡陔p鍵及酰胺基處可進(jìn)行一系列的化學(xué)反應(yīng)，采用不同的工藝，導(dǎo)入不同的官能基團(tuán)，可以得到不同電荷產(chǎn)品：陰離子、陽離子、非離子、兩性離子聚丙烯酰胺。PAM的平均分子量從數(shù)千到數(shù)千萬以上沿鍵狀分子有若干官能基團(tuán)，在水中可大部分電離，屬于高分子電解質(zhì)。根據(jù)它可離解基團(tuán)的特性分為陰離子型（如-COOH,-SO3H,-OSO3H等）陽離子型（如-NH3OH,-NH2OH,-CONH3OH)和非離子型。2. PAM的分類及其性質(zhì)PAM分類 非離子聚丙烯酰胺(NPAM) 陽離子聚丙烯酰胺（CPAM） 陰離子聚丙烯酰胺(APAM) 兩性聚丙烯

3、酰胺（CAPAM）C.陰離子聚丙烯酰胺(APAM)：外觀為白色粉粒，分子量從600萬到2500萬水溶解性好，能以任意比例溶解于水且不溶于有機(jī)溶劑。有效的PH值范圍為7到14，在中性和堿性介質(zhì)中呈高聚物電解質(zhì)的特征，對(duì)鹽類電解質(zhì)敏感，與高價(jià)金屬離子能聯(lián)成不溶性凝膠體。D.兩性聚丙烯酰胺(CAPAM):由乙烯酰胺是和乙烯基陽離子單體丙烯酰胺單體，水解共聚而成。經(jīng)紅外線光譜分析，該產(chǎn)品鏈結(jié)上不但有丙烯酰胺水解后的“羧基陰電荷，而且還有乙烯基陽電荷。因此，構(gòu)成了分子鏈上既有陽電荷，又有陰電荷的兩性離子不規(guī)則聚合物。3. PAM 的使用特性1）絮凝性：PAM能使懸浮物質(zhì)通過電中和，架橋吸附作用，起絮凝作

4、用。 2）粘合性：能通過機(jī)械的、物理的、化學(xué)的作用，起粘合作用。 3）降阻性：PAM能有效地降低流體的摩擦阻力，水中加入微量PAM就能降阻50%80%。 4）增稠性：PAM在中性和酸條件下均有增稠作用，當(dāng)PH值在10以上PAM易水解。呈半網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)時(shí)，增稠將更明顯。 5. PAM的制備（一）聚合方法水溶液聚合法 8-10AM水溶液+引發(fā)劑 PAM水溶液 25-30AM水溶液中濃聚合后經(jīng)造粒、捏合、干燥、粉碎 干粉 特點(diǎn)：安全、簡單、應(yīng)用普遍 反相乳液聚合法 AM水溶液 油相乳化劑 W/O乳狀液 油溶性引發(fā)劑 PAM乳液 粉狀PAM：共沸蒸餾脫水 特點(diǎn)：熱量分散均勻，反應(yīng)體系平穩(wěn)，易 控制，適合于

5、制備高分子量且分子量分布 窄的PAM膠乳或干粉型產(chǎn)品。 輻射引發(fā)法 AM在紫外線或射線下引發(fā)直接聚合得固體產(chǎn)品。 特點(diǎn)：工藝簡單，但設(shè)備投資大，且所得產(chǎn)品分子量 分布很寬，故目前未有大規(guī)模生產(chǎn)應(yīng)用。（二）制備方法（1）非離子型NPAM 與陰離子單體共聚：(2) 陰離子型聚丙烯酰胺(APAM)PAM 部分水解：（4）兩性聚丙烯酰胺（CAPAM）化學(xué)改性法： PAMNaCO3或NaOH水解形成羧基 Hofmann降解反應(yīng)獲得伯胺陽離子基團(tuán)； 或經(jīng)Mannich反應(yīng)，獲得叔胺陽離子基團(tuán)。A.化學(xué)改性法合成CAPAM先水解再Hofmann降解C.共聚與化學(xué)改性相結(jié)合制備兩性PAM將AM、陽離子單體（如

6、丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨等）和陰離子單體（如丙烯酸類）共聚后，在合適的條件下再通過Hofmann降解反應(yīng)獲得伯胺基團(tuán)。 6. PAM的應(yīng)用A.PAM在造紙中的應(yīng)用聚丙烯酰胺在造紙領(lǐng)域廣泛用作助留劑、助濾劑、均度劑等以提高紙張的質(zhì)量、料漿脫水性能、細(xì)小纖維及填料的留著率, 減少原材料消耗及對(duì)環(huán)境的污染, 用作分散劑, 可改善紙的均勻度。聚丙烯酰胺在造紙工業(yè)中主要應(yīng)用在兩個(gè)方面, 一是提高填料、顏料等的存留率以降低原材料的流失和對(duì)環(huán)境的污染; 二是提高紙張的強(qiáng)度。在紙料中加入聚丙烯酰胺, 能提高細(xì)小纖維和填料粒子在網(wǎng)上的留著率, 加速紙料的脫水。聚丙烯酰胺的作用機(jī)理是漿料中的顆?？侩娭泻突蚣軜蚨?/p>

7、凝得以在濾布上保留下來。絮塊的形成也能使?jié){料中的水更易濾出, 減少了纖維在白水中的流失量, 減少環(huán)境污染,又有利于提高過濾和沉淀等設(shè)備的效率。聚丙烯酰胺在造紙工業(yè)中主要用作增強(qiáng)劑、助留助濾劑。( 1) 聚丙烯酰胺用作助留助濾劑。聚丙烯酰胺及其改性物是目前最常用的助留助濾劑。作為助流劑使用的主要是陰離子聚丙烯酰胺, 這類助留劑可直接與纖維和填料形成靜電吸附使之留著, 同時(shí)亦可通過橋聯(lián)作用與纖維結(jié)合。高相對(duì)分子質(zhì)量的陰離子聚丙烯酰胺作為助留劑有更好的效果而在造紙中得到更廣泛的應(yīng)用。( 2) 聚丙烯酰胺用作增強(qiáng)劑。聚丙烯酰胺是一類優(yōu)良的造紙?jiān)鰪?qiáng)劑, 它所帶的酰胺基極易和漿料纖維素的羥基之間形成的較多

8、的氫鍵而是紙頁得到增強(qiáng)。此外, 聚丙烯酰胺還應(yīng)用于造紙生產(chǎn)的廢水處理和纖維回收。B.PAM在水處理方面的應(yīng)用用作絮凝劑在水處理方面的應(yīng)用 水處理包括原水處理、污水處理和工業(yè)水處理等。在原水處理中與活性炭等配合使用, 可用于生活水中懸浮顆粒的凝聚、澄清。用有機(jī)絮凝劑丙烯酰胺代替無機(jī)絮凝劑, 即使不改造沉降池, 凈水能力也可提高20%以上; 在污水處理中, 采用聚丙烯脫水; 工業(yè)水處理中用作一種重要的配方藥劑。聚丙烯酰胺在國外應(yīng)用最大的領(lǐng)域是水處理, 國內(nèi)在此領(lǐng)域的應(yīng)用正在推廣。聚丙烯酰胺在水處理的主要作用( 1) 減少絮凝劑的用量。在達(dá)到同等水質(zhì)的前提下, 聚丙烯酰胺作為助凝劑與其它絮凝劑配合使

9、用, 可以大大降低絮凝劑的使用量; 在達(dá)到同等水質(zhì)的前提下, 聚丙烯酰胺作為助凝劑與其它絮凝劑配合使用, 可以大大降低絮凝劑的使用量; ( 2) 改善水質(zhì)。在飲用水處理與工業(yè)廢水處理中, 聚丙烯酰胺與無機(jī)絮凝劑配合使用, 可明顯改善水質(zhì); ( 3) 提高絮體強(qiáng)度與沉降速度。聚丙烯酰胺形成的絮體強(qiáng)度高, 沉降性能好, 從而提高固液分離速度, 有利于污泥脫水; ( 4) 循環(huán)冷卻系統(tǒng)的防腐與防垢。聚丙烯酰胺的使用可大大減少無機(jī)絮凝劑的用量, 從而避免無機(jī)物質(zhì)在設(shè)備表面的沉積, 減緩設(shè)備的腐蝕與結(jié)垢。7.聚丙烯酰胺的現(xiàn)狀和展望A.聚丙烯酰胺應(yīng)用及消費(fèi)現(xiàn)狀 目前世界上聚丙烯酰胺的總生產(chǎn)能力約為55萬t /a, 總產(chǎn)量約為50 萬t /a, 美國、日本、歐洲是聚烯酰胺的主要生產(chǎn)國家和地區(qū), 其生產(chǎn)能力約占世界總生產(chǎn)能力的75%6。各國聚丙烯酰胺的消費(fèi)結(jié)構(gòu)有所不同, 美國和西歐主要用于水處理, 在造紙方面應(yīng)用所占比例相對(duì)較小, 而日本則主要用于造紙工業(yè)。美國聚丙烯酰胺的消費(fèi)結(jié)構(gòu)為: 水處理占60%, 造紙占25%, 礦山占11%, 其它占4%; 日本聚