高分子量聚丙烯酰胺的合成(中英双语)讲课讲稿

聚丙烯酰胺最全知识讲解一、聚丙烯酰胺（pam）主要指标参数1、分子量PAM 的分子量很高，且近年来还有较大提高。

20 世纪70年代应用的PAM，分子量一般为数百万；80年代以后，多数高效PAM 的分子量在1500 万以上，有些达到2000万。

每一个这种PAM 分子是由十万个以上的丙烯酰胺或丙烯酸钠分子聚合而成(丙烯酰胺的分子量为71，含十万个单体的PAM 的分子量为710 万)。

通常，分子量高的PAM 的絮凝性能较好，丙烯酰胺的分子量为71，含十万个单体的PAM 的分子量为710万。

聚丙烯酰胺及其衍生物的分子量从几十万到一千万以上，根据分子质量可分为低分子量(100万以下)、中分子量(100 万～1000 万)、高分子量(1000万～1500万)、超分子量(1500 万以上)。

高分子有机物的分子量，即使在同一产品中也不是完全均一的，标称的分子量是它的平均值。

2、水解度与离子度PAM 的离子度对它的使用效果有很大影响，但它的适宜数值需视所处理的物料的种类和性质而定，不同情况下会有不同的最佳值。

如果所处理的物料的离子强度较高(含无机物较多)，所用PAM 的离子度宜较高，反之则应较低。

通常，阴离子度被称为水解度。

而离子度一般特指阳离子。

离子度= n/(m+n)*100%早期生产的PAM 是由聚丙烯酰胺一种单体聚合而成，原来不含- COONa 基团。

使用前要先加NaOH 加热，使部分- CONH2 基水解为- COONa，反应式如下：-CONH2 + NaOH -→ -COONa + NH3↑水解过程中有氨气放出。

PAM 中酰胺基团水解的比例就称为PAM 的水解度，它即是阴离子度。

这种PAM 的使用不方便，且性能较差(加热水解必使PAM 分子量和性能明显下降)，80 年代后已很少使用。

现代生产的PAM 有多种不同阴离子度的产品，用户可根据需要和通过实际试验选用适当的品种，不需要再行水解，溶解以后即可使用。

聚丙烯酰胺1、定义丙烯酰胺聚合物是丙烯酰胺的均聚物及其共聚物的统称。

工业上凡是含有50%以上的丙烯酰胺（AM）单体结构单元的聚合物，都泛称聚丙烯酰胺。

其他单体结构单元含量不足5%的通常都视为聚丙烯酰胺的均聚物。

聚丙烯酰胺，polyacrylamide（PAM），CAS RN：[9003-05-8]，结构式为：n是聚合度。

n的范围很宽，数量级为102~105，相应的相对分子质量由几千到上千万。

分子量是PAM的最重要参数。

按其值得大小有低分子量（<100×104）、中等分子量（100×104~1000×104）、高分子量（1000×104~1500×104）和超高分子量（>1700×104）四种。

不同分子量范围的PAM有不同的使用性质和用途。

2、分类聚丙烯酰胺按在水溶液中的电离性可分为非离子型、阴离子型、阳离子型、两性型。

非离子型聚丙烯酰胺（NPAM）的分子链上不带可电离基团，在水中不电离；阴离子型聚丙烯酰胺（APAM）的分子链上带有可电离的负电荷基团，在水中可电离成聚阴离子和小的阳离子；阳离子型聚丙烯酰胺（CPAM）的分子链上带有可电离的正电荷基团，在水中可电离成聚阳离子和小的阴离子；两性的聚丙烯酰胺（AmPAM或ZPAM）的分子链上则同时带有可电离的负电荷基团和正电荷基团，在水中能电离成聚阴离子和聚阳离子，ZPAM的电性依溶液体系的PH值和何种类型的电荷基团多寡而定。

PAM的电性称谓和所带的电荷基团解离后的电性称谓相同。

按照聚合物分子链的几何形状可把PAM分为线型、支化型和交联型。

PAM分子链的形状一般是线型结构。

但是在丙烯酰胺自由基聚合反应的过程中会发生链转移反应。

3、聚丙烯酰胺的结构和性质PAM在结构上的最基本的特点是：（1）分子链具有柔顺性和分子形状（即构象）的易变性。

（2）分子链上具有和丙烯酰胺单元数相同的侧基---酰胺基，而酰胺基具有高极性、易形成氢键和高反应活性。

聚丙烯酰胺水凝胶的制备聚丙烯酰胺（Polyacrylamide，简称PAM）是一种重要的水溶性高分子聚合物，具有优异的吸水性和保水性能，因此被广泛应用于许多领域，如水处理、石油开采、土壤改良等。

本文将介绍聚丙烯酰胺水凝胶的制备方法及其应用。

一、制备方法聚丙烯酰胺水凝胶的制备主要分为三个步骤：聚合反应、共聚合反应和交联反应。

1.聚合反应：首先，将丙烯酰胺单体与过硫酸铵等引发剂溶解在水溶液中，生成聚合反应体系。

然后，在适当的温度下，引发剂开始引发聚合反应，形成聚丙烯酰胺链。

聚合反应时间一般为数小时，待反应完成后，得到聚丙烯酰胺溶液。

2.共聚合反应：为了改善聚丙烯酰胺的性能，可以在聚合反应中加入其他单体进行共聚合。

常用的共聚单体有丙烯酸、丙烯酸钠等。

共聚合反应与聚合反应类似，只是在聚合反应体系中加入了共聚单体，并进行相应的引发反应。

3.交联反应：为了增加聚丙烯酰胺的稳定性和强度，需要进行交联反应。

交联反应可以通过添加交联剂进行，在适当的条件下，交联剂与聚合物发生反应，形成交联结构。

常用的交联剂有二甲基亚砜、甲醛等。

交联反应后，聚丙烯酰胺形成水凝胶状。

二、应用领域聚丙烯酰胺水凝胶具有优良的吸水性和保水性能，因此在许多领域得到广泛应用。

1.水处理：聚丙烯酰胺水凝胶可以用作污水处理剂，能够净化水质、去除悬浮物和重金属离子等。

其吸附能力强，可以将污水中的有害物质吸附在水凝胶上，从而实现水的净化。

2.石油开采：聚丙烯酰胺水凝胶可以用作驱油剂，能够提高原油采收率。

其具有较强的吸附能力，可以吸附在岩石孔隙中，阻止原油的流动，从而增加驱油效果。

3.土壤改良：聚丙烯酰胺水凝胶可以用作土壤改良剂，能够提高土壤保水性和保肥性。

其具有良好的吸水性能，可以吸收大量的水分，并将水分释放给植物根系，从而提高植物的生长。

4.医药领域：聚丙烯酰胺水凝胶可以用于制备药物载体，用于控制药物的释放速率和提高药物的稳定性。

其具有良好的生物相容性，可以与生物体组织相容，不会引起副作用。

聚丙烯酰胺的生产工艺
聚丙烯酰胺（Polyacrylamide，简称PAM）是一种高分子化合物，常用于水处理、油田开发、农业领域等。

以下是PAM的生产工艺。

1. 原料准备：聚丙烯酰胺的生产主要原料为丙烯酰胺单体，其它辅助材料有反应溶剂、反应催化剂、离聚剂等。

以上原料都需经过准备、计量等工序。

2. 反应聚合：将准备好的丙烯酰胺单体与辅助材料按一定比例放入反应釜中，通过加热和搅拌使之混合均匀。

然后加入反应催化剂，触媒剂的选择要根据所需的PAM品种不同。

反应速度、聚合度、分子量等参数需要进行控制。

3. 离聚：聚合反应完成后，将产物置于离聚装置中进行离聚处理。

通常的离聚方式有沉淀法、溶解法、悬浮法等。

离聚的目的是通过适当的方法将聚合物从溶液中分离出来。

4. 洗涤和干燥：对离聚后的固体进行洗涤和干燥处理以去除未反应物、反应副产物和溶剂等杂质。

洗涤可以使用溶剂、水等进行。

5. 粉碎和包装：经过洗涤和干燥的聚丙烯酰胺固体通过粉碎设备粉碎成所需的颗粒大小。

然后进行包装，通常以塑料袋或纸箱包装。

以上是聚丙烯酰胺的典型生产工艺。

根据具体的使用需求和质
量要求，还可以对生产工艺进行调整和优化，如改变反应条件、改变反应器类型、添加助剂等。

产量和纯度的要求也会影响生产工艺。

总之，合理的工艺设计和严格的控制有助于获得优质的聚丙烯酰胺产品。

聚丙烯酰胺的成分含量摘要：一、聚丙烯酰胺简介1.聚丙烯酰胺的定义2.聚丙烯酰胺的用途二、聚丙烯酰胺的成分含量1.丙烯酰胺单体2.丙烯酸盐3.聚合物三、聚丙烯酰胺成分含量的测定方法1.光谱法2.滴定法3.色谱法四、聚丙烯酰胺成分含量对性能的影响1.分子量对性能的影响2.成分含量对絮凝效果的影响正文：聚丙烯酰胺（Polyacrylamide，简称PAM）是一种水溶性高分子聚合物，具有絮凝、增稠、保水等功能，广泛应用于水处理、石油开采、建筑材料、农业等领域。

本文主要介绍聚丙烯酰胺的成分含量及其对性能的影响。

聚丙烯酰胺的主要成分是丙烯酰胺单体（Acrylamide，简称AA）和丙烯酸盐（Acrylic acid，简称AA）。

在生产过程中，通过聚合反应，将丙烯酰胺单体转化为聚合物。

聚丙烯酰胺的成分含量主要包括丙烯酰胺单体、丙烯酸盐和聚合物。

要准确测定聚丙烯酰胺的成分含量，常用的方法有光谱法、滴定法和色谱法。

光谱法是通过红外光谱和核磁共振等手段测定聚合物中丙烯酰胺单体和丙烯酸盐的含量；滴定法是利用标准溶液与聚丙烯酰胺中的丙烯酸盐发生酸碱滴定反应，从而计算出丙烯酸盐的含量；色谱法则是利用聚合物在特定条件下的色谱行为，通过峰面积比较，求得各组分的含量。

聚丙烯酰胺成分含量对性能的影响主要表现在分子量和絮凝效果。

分子量是决定聚丙烯酰胺性能的关键因素，不同分子量的聚丙烯酰胺对絮凝、增稠、保水等方面的效果有所不同。

成分含量对絮凝效果的影响主要体现在丙烯酰胺单体和丙烯酸盐的比例。

当丙烯酰胺单体过量时，聚合物呈阳离子性，絮凝效果较好；反之，丙烯酸盐过量时，聚合物呈阴离子性，絮凝效果较差。

总之，聚丙烯酰胺的成分含量对其性能具有重要影响。

聚丙烯酰胺聚丙烯酰胺，英文名称为Poly(acrylamide)，CAS号为9003-05-8，分子式为(C3H5NO)n，聚丙烯酰胺是一种线状的有机高分子聚合物，同时聚丙烯酰胺也是一种高分子水处理絮凝剂产品，专门可以吸附水中的悬浮颗粒，在颗粒之间起链接架桥作用，使细颗粒形成比较大的絮团，并且加快了沉淀的速度。

这一过程称之为絮凝，因其中良好的絮凝效果，聚丙烯酰胺PAM作为水处理的絮凝剂并且被广泛用于污水处理。

基本信息中文名称:聚丙烯酰胺英文名称:Poly(acrylamide)中文别名:絮凝剂3号;阴离子聚丙烯酰胺;聚丙烯酰胺干粉(阴离子型);聚丙烯酰胺胶体Ⅰ型;聚丙烯酰胺胶体Ⅱ型;水解聚丙烯酰胺;PAM英文别名:Polyacrylamide;Acrylamide resin;Acrylamide gel solution; Polyacrylamide,hydrolyzed;PAMCAS号:9003-05-8分子式:(C3H5NO)n分子量:71.07存储方法密闭于阴凉干燥环境中特点1、絮凝性。

聚丙烯酰胺PAM能使悬浮物质通过电中和，起到絮凝作用2、粘合性。

可以通过物理的化学作用等起到粘合作用3、增稠性。

在中性和酸性条件下都有增稠作用，如果PH值在10以上PAM 容易水解主要用途聚丙烯酰胺是重要的水溶性聚合物，而且兼具絮凝性、增稠性、耐剪切性、降阻性、分散性等宝贵性能。

这些性能随着衍生物离子的不同而各有侧重。

因而在采油、选矿、洗煤、冶金、化工、造纸、纺织、制糖、医药、环保、建材、农业生产等部门都有广泛的使用。

系统编号CAS号：9003-05-8MDL号：MFCD00084392影响效果条件正常情况下聚丙烯酰胺的使用效果会使用量的增加絮凝效果而提高，不过用量过多时会使效果变低，重新变成稳定的胶体。

其次是絮凝时间：有机絮凝剂与无机絮凝剂的配合使用，其最大的特点是可以获得最大颗粒的絮凝体，并把油滴凝集或吸附而出去。

中国石油大学化学原理（H）实验报告实验日期：2013.04.17 成绩: 班级：石工111班学号：110姓名：_教师：王增宝同组者: —-实验六聚丙烯酰胺的合成与水解一.实验目的1. 熟悉由丙烯酰胺合成聚丙烯酰胺的加聚反应。

2. 熟悉聚丙烯酰胺在碱溶液中的水解反应。

二.实验原理聚丙烯酰胺可在过硫酸铵的引发下由丙烯酰胺合成:n CH2= CH 世逆虫- CH厂CH片2I 50-60 C | nCONH2P H^7CONH2由于反应过程中无新的低分子物质产生，所以高分子的化学组成与起始单体相同，因此这一合成反应属于加聚反应。

随着加聚反应的进行，分子链增长。

当分子量增长到一定程度时，即可通过分子间的相互纠缠形成网络结构，使溶液的粘度明显增加。

聚丙烯酰胺可以在碱溶液中水解，生成部分水解聚丙烯酰胺：so-ioo'c—KH—CHj-jv + y ---------------- ----- ■*CONH2TCH厂CH* TCH厂CHy + y \\ 丨“CONH2COONa随着水解反应的进行，有氨放出并产生带负电的链节。

由于带负电的链节相互排斥，使部分水解聚丙烯酰胺有较伸直的构象，因而对水的稠化能力增加聚丙烯酰胺在钻井和采油中有许多用途. 仪器和药品1．仪器恒温水浴锅，沸水浴，烧杯，量筒，搅拌棒，电子天平2．药品丙烯酰胺(化学纯) ，10%过硫酸铵，10%氢氧化钠。

四. 实验步骤1．丙烯酰胺的加聚反应(1)用台秤称取烧杯和搅拌棒的质量。

然后在烧杯中加入2g 丙烯酰胺和18mL水，配成10%的丙烯酰胺溶液。

(2)在恒温水浴中，将10%丙烯酰胺加热到80C，然后加入15滴10%过硫酸铵溶液，引发丙烯酰胺加聚。

(3)在加聚过程中，慢慢搅拌，注意观察溶液粘度的变化。

( 4) 10分钟后，停止加热，产物为聚丙烯酰胺。

2. 聚丙烯酰胺的的水解(1)称量制得的聚丙烯酰胺，计算要补充加多少水，可配成5%聚丙烯酰胺的溶液。

聚丙烯酰胺的合成与水解一、实验目的1.熟悉由丙烯酰胺合成聚丙烯酰胺的加聚反应。

2.熟悉聚丙烯酰胺在碱溶液中的水解反应。

二、实验原理聚丙烯酰胺可在过硫酸铵的引发下由丙烯酰胺合成：由于反应过程中无新的低分子物质产生，所以高分子的化学组成与起始单体相同，因此这一合成反应属于加聚反应。

随着加聚反应的进行，分子链增长。

当分子量增长到一定程度时，即可通过分子间的相互纠缠形成网络结构，使溶液的粘度明显增加。

聚丙烯酰胺可以在碱溶液中水解，生成部分水解聚丙烯酰胺：随着水解反应的进行，有氨放出并产生带负电的链节。

由于带负电的链节相互排斥，使部分水解聚丙烯酰胺有较伸直的构象，因而对水的稠化能力增加。

聚丙烯酰胺在钻井和采油中有许多用途。

三、仪器和药品1.仪器恒温水浴，沸水浴，烧杯，量筒，搅拌棒，电子天平。

2.药品丙烯酰胺（化学纯），过硫酸铵（分析纯），氢氧化钠（分析纯）。

四、实验步骤1．丙烯酰胺的加聚反应（1）用台秤称取烧杯和搅拌棒的质量（后面计算用到这一质量）。

然后在烧杯中加入 2g 丙烯酰胺和18mL 水，配成 10％的丙烯酰胺溶液。

（2）在恒温水浴中，将 10％丙烯酰胺加热到60℃，然后加入 15 滴 10％过硫酸铵溶液，引发丙烯酰胺加聚。

（3）在加聚过程中，慢慢搅拌，注意观察溶液粘度的变化。

（4）半小时后，停止加热，产物为聚丙烯酰胺。

2.聚丙烯酰胺的水解（1）称量制得的聚丙烯酰胺，计算要补充加多少水，可配成 5％聚丙烯酰胺的溶液。

（2）在聚丙烯酰胺中加入所需补加的水，用搅拌棒搅拌，观察高分子的溶解情况。

（3）称取20g 5％聚丙烯酰胺溶液（剩下的留作比较用）加入 2mL 10％氢氧化钠，放入沸水浴中，升温至9 0℃以上进行水解。

（4）在水解过程中，慢慢搅拌，观察粘度变化，并检查氨气的放出（用湿的广泛pH试纸）。

（5）半小时后，将烧杯从沸水浴中取出，产物为部分水解聚丙烯酰胺。

（6）称取产物质量，补加蒸发损失的水量，制得 5％的部分水解聚丙烯酰胺。

超高分子量聚丙烯酰胺的合成作者：刁香来源：《商情》2017年第37期【摘要】采用适宜的引发体系合成了超高分子量聚丙烯酰胺，考察了聚合温度、引发剂浓度、单体浓度等聚合因素对聚丙烯酰胺分子量的影响，通过条件实验优化了实验配方，得出了最佳聚合条件，合成了分子量大于8×106以上的超高分子量聚丙烯酰胺。

【关键词】聚丙烯酰胺超高分子量聚合1前言聚丙烯酰胺有“百业助剂”、“万能产品”之称，是一种线型水溶性高分子，被广泛应用于化工、冶金、石油、造纸、水处理等工业部门。

根据聚丙烯酰胺所含功能基不同，可将其分为阴离子、阳离子、非离子及两性聚丙烯酰胺四种类型。

对于聚丙烯酰胺类化合物，平均分子量大小、分子量分布宽度等是其最主要的性能指标。

如高分子量的聚丙烯酰胺可以作为絮凝剂用于水处理领域中，聚丙烯酰胺作为絮凝剂占絮凝剂总用量的1/2，而其中阳离子聚丙烯酰胺具有分子量高、用量少、受pH影响小、产生的污泥含量小、高效低毒等特点，符合絮凝剂发展趋势，因此研究和工业应用发展得相当迅速，具有广泛的前景。

与国外聚丙烯酰胺研究和应用开发相比，我国则由于在此方面的研究起步较晚而出现一定的滞后现象。

虽然在近年来也取得了一定的进展，但仍然存在着诸如：产品品种单一、阳离子度取代度低、相对分子量低、水溶性差等缺点和不足，而目前较成熟的曼尼希反应所制得的产品也由于单体毒性的问题，不能用于水处理。

因此开发高分子量、高取代度、良好水溶性和低成本的阳离子聚丙烯酰胺系列产品，是当前我国聚丙烯酰胺研究人员与生产产业的关键任务与挑战。

2实验部分2.1主要原料丙烯酰胺，过硫酸钾，亚硫酸氢钠，甲酸钠，无离子水2.2实验仪器四口烧瓶，胶塞，搅拌装置，粘度计，温度计，恒温水槽，移液管，分析天平，玻璃棒，氮气，通氮装置，电动搅拌机。

2.3实验方法在反应器内加入一定量的丙烯酰胺单体，加入适量的无离子水，保持一定的单体浓度，取适量的甲酸钠加入反应器，放入恒温水浴中，通氮气0.5h后加入适量的引发剂，继续通氮气5分钟，密闭反应。