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聚丙烯酰胺結(jié)構(gòu)式

來源：聚丙烯酰胺廠家??????2018/4/20 14:44:32??????點擊：

聚丙烯酰胺 性質(zhì)、用途與生產(chǎn)工藝

高分子聚合物

聚丙烯酰胺簡稱PAM。通常是丙烯酰胺單體頭尾鍵接結(jié)構(gòu)的高分子聚合物，在常溫下為堅硬的玻璃態(tài)固體。由于制法不同，產(chǎn)品有白色粉末、半透明

珠粒和片狀等。密度1.302g/cm3 (23℃)，玻璃化溫度153℃，軟化溫度210℃。 具有良好的熱穩(wěn)定性。溶于水，水溶液呈清澈透明狀，其粘度隨聚合

物分子量的增加明顯變粘，并與聚合物的濃度變化呈對數(shù)增減關(guān)系。除乙酸、丙烯酸、氯乙酸、乙二醇、甘油和甲酰胺等少數(shù)溶劑外，一般不溶于有

機溶劑。

由丙烯酰胺單體自由基聚合而成，可采用溶液聚合、反相乳液聚合、懸浮聚合和固態(tài)聚合幾種方法。要求產(chǎn)品的分子量可控、水易溶解和殘余單體少

。

聚丙烯酰胺是水溶性聚合物中應(yīng)用最為廣泛的品種之一，其分子主鏈上帶有大量側(cè)基酰胺基。酰胺基的化學(xué)活性很大，可以和多種化合物生成一系列

衍生物。聚丙烯酰胺具有絮凝、增稠、減阻、粘接、穩(wěn)定膠體、成膜和阻垢等多種功能，廣泛地用于造紙、采礦、洗煤、冶金、石油開采等工業(yè)部門

，是水處理的重要化學(xué)品。

丙烯酰胺單體聚合生成聚丙烯酰胺的化學(xué)反應(yīng)路線圖
圖1為丙烯酰胺單體聚合生成聚丙烯酰胺的化學(xué)反應(yīng)路線圖。
本信息由ChemicalBook的曉楠編輯整理。
化學(xué)性質(zhì)

聚丙烯酰胺對熱比較穩(wěn)定，它的固體在220～230℃才軟化，它的水溶液在110℃以后才明顯發(fā)生降解。聚丙烯酰胺不溶于苯、甲苯、二甲苯、汽油

、煤油、柴油，但溶于水。聚丙烯酰胺與堿反應(yīng)，產(chǎn)生部分水解聚丙烯酰胺，在強酸性(pH≤2.5)下產(chǎn)生亞胺化反應(yīng)，減少它在水中溶解度。能為醛

(如甲醛)及高價金屬(如鋁、鉻、鋯等)的多核羥橋絡(luò)離子所交聯(lián)，并易為機械和(或)氧的作用所降解。在采油中，主要用作驅(qū)油劑、堵水劑、調(diào)剖劑

、增粘劑、降阻劑、水處理劑等。

物理性質(zhì)

在水中的溶解度：在機械快速攪拌下，聚丙烯酰胺很易溶于冷水中而形成透明的膠粘溶液。提高溫度并不影響其溶解度，僅在溶液濃度增至高粘度

時，其溶解才會受到限制。

其他溶劑中的溶解性：聚丙烯酰胺在甘油、乙二醇、甲醛、冰醋酸和乳酸(這些物質(zhì)可用作聚丙烯酰胺復(fù)膜的增塑劑)等溶劑中，有1%以上的溶解度

。在丙酸、丙二醇等溶劑中僅能膨潤而不溶解，不能溶于丙酮和己烷等溶劑中。

穩(wěn)定度：聚丙烯酰胺有中等程度的吸濕性，若不暴露在極高溫度的地點則粉末狀的聚丙烯酰胺可長期貯存。對于液體聚丙烯酰胺，當(dāng)其濃度大于

17%時，可貯存一年以上，而溶液粘度并無顯著變化。在pH值3～9范圍內(nèi)，能維持有良好的穩(wěn)定度；在較高pH值時，則粘度會有逐漸增加。

混容性：在通常使用的濃度下，聚丙烯酰胺可與大多數(shù)天然或合成水溶性樹脂、大多數(shù)膠乳系統(tǒng)和大多數(shù)鹽類具有混容性。聚丙烯酰胺還可與非離

子型、陽離子型和陰離子型表面活性劑迅速混容，但某些表面活性劑可能影響其粘度。

粘度：聚丙烯酰胺溶液的粘度與其分子量呈線性關(guān)系，另外，溫度越高，則粘度越低。
特性粘度：聚丙烯酰胺的分子量增長，則其特性粘度增大。
離子性：聚丙烯酰胺的長鏈上帶有羧基就是陰離子型，帶有胺基就是陽離子型。由于聚丙烯酰胺的長鏈上有羧基或胺基，則遇到鋁離子就易于絮凝。
留著性：聚丙烯酰胺與皂型松香膠的留著趨勢是一致的，但前者的留著率高。

毒性：聚丙烯酰胺本身沒有毒性，但其中如含有尚未聚合的單體(有雙鍵)對人體就有毒性。為此在生產(chǎn)制備終了時，應(yīng)添加一定量的碳酸氫鈉以去

掉剩余的單體。

陰離子與陽離子型聚丙烯酰胺

聚丙烯酰胺無毒，分子量高，水溶性強，可以引進各種離子基團并調(diào)節(jié)分子量以得到特定的性能，對許多固體表面和溶解物質(zhì)有良好的粘附力， 能

和分散于溶液中的懸浮粒子吸著和架橋，使懸浮粒子絮凝，便于過濾和分離。

陰離子聚丙烯酰胺在造紙業(yè)中用作漿內(nèi)添加劑，具有較好的助留助濾作用。分子量大于350萬時對長纖維紙漿的 分散有特別好的效果。此外還可用

作水處理劑。 石油工業(yè)中用作油田泥漿處理劑，增稠劑，助沉 劑等。煤炭工業(yè)中用作洗煤添加劑。

陰離子聚丙烯酰胺通常有兩種制備方法，一種是共聚法，即由丙烯酰胺與丙烯酸或丙烯酸鈉水溶液共聚制備；一種是化學(xué)轉(zhuǎn)化法，即由聚丙烯酰胺

部分堿性水解，或由聚丙烯腈堿性水解制備。下面介紹共聚法，生產(chǎn)工藝簡單，易于控制。具體方法是將濃度為20%丙烯酰胺和丙烯酸鈉水溶液按

一定比例混合。這種混合單體200份中加入1份1%的EDTA溶液，然后將其加入460份去 離子水中，在不斷通氮氣條件下加入5%的過硫酸銨和亞硫

酸氫鈉溶液各2～3份，在40～50℃攪拌3～4小時即成。

制備<a target='_blank'><a target='_blank'>陰離子聚丙烯酰胺</a></a>的化學(xué)反應(yīng)路線圖
圖2為制備陰離子聚丙烯酰胺的化學(xué)反應(yīng)路線圖

陽離子聚丙烯酰胺具陽離子性，故對陰離子性物質(zhì)如纖維素等有強烈絮凝、吸附作用。造紙業(yè)中作為助留劑，能增加填料和細(xì)小纖維留著率；作為助

濾劑，可使?jié){料絮凝，加速濕紙層在紙機網(wǎng)部的濾；作為中性施膠沉淀劑，能代替部分明礬，使松香膠在較高的pH值條件下沉淀和吸附在纖維間。也

可加速白水中的纖維的沉降和紙漿廢水中懸浮物的 絮凝，可用于紙廠的廢水處理。

制備方法：丙烯酰胺水溶液聚合法是制備聚丙烯酰胺的常用方法。按引發(fā)方式有熱引發(fā)和氧化-還原引發(fā) 等不同方法。采用過硫酸鹽熱引發(fā)所得聚合

物分子量一般較小，約為20～100萬。而用氧化-還原 引發(fā)所得聚合物分子量較高，可達(dá)300～400萬左右。作為造紙業(yè)使用的助留助濾劑的聚丙烯酰

胺分子量較大為好。下面介紹的為氧化-還原引發(fā)聚 合。所得聚合物，在堿性條件下，以次氯酸鈉溶液進行酰胺的霍夫曼降解反應(yīng)。得到游離氨基含

 量約1%的丙烯酰胺-氨基乙烯共聚物。

最后以鹽酸中和并調(diào)pH值到5.5～6。所得產(chǎn)物具有陽離子性，是一種應(yīng)用性能較好，成本低廉的陽離子聚丙烯酰胺。
聚丙烯酰胺凝膠電泳

聚丙烯酰胺凝膠電泳是對DNA、RNA及蛋白質(zhì)分析與分離的重要手段之一。離子和帶電荷的大分子在電場內(nèi)泳動，泳動的速度依據(jù)其分子大小和形狀

，分子上所帶電荷的強弱，通電流的強度以及介質(zhì)對電流抵抗的大小而變化，因而行成分開的條帶。

(1) DNA聚丙烯酰胺凝膠電泳：PAGE可根據(jù)電泳樣品的電荷，分子大小及形狀的差別分離物質(zhì)，即具有分子篩效應(yīng)，又具備靜電效應(yīng)，分辨率高于瓊

脂糖電泳。適用于寡核苷酸的分離和DNA的序列分析。與瓊脂糖電泳相比，具有如下優(yōu)點：

1.1 分辨力強，即使最大的片段比最小的片段長500倍也能很好地分離；
1.2 所能裝載的DNA量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于瓊脂糖凝膠；
1.3 從PAGE中回收DNA純度很高，可適用于要求高的實驗。
(2) RNA聚丙烯酰胺凝膠電泳垂直板凝膠電泳：可以同時進行幾個不同RNA樣品或大劑量RNA樣品的分離和分析。
(3) 蛋白質(zhì)聚丙烯酰胺凝膠電泳：

3.1 SDS變性不連續(xù)聚丙烯酰胺凝膠電泳原理是根據(jù)蛋白質(zhì)分子量的差異，SDS是一種陰離子表面活性劑，能與蛋白質(zhì)的疏水部分結(jié)合，使蛋白質(zhì)帶

上大量SDS陰離子。蛋白質(zhì)分子由此帶上大量負(fù)電荷，并遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過其原來所帶的電荷。因此蛋白質(zhì)之間有電荷的差異就無顯著效應(yīng)。SDS還使蛋白質(zhì)

的結(jié)構(gòu)變得疏松，形狀趨于一致，SDS-蛋白質(zhì)復(fù)合物泳動的快慢只與分子量有關(guān)。PAGE不僅具有分子篩作用，還有濃縮效應(yīng)。由于不連續(xù)pH梯度作

用，樣品被壓縮成一條狹窄區(qū)帶，從而提高了分離效果。

3.2 非變性不連續(xù)聚丙烯酰胺凝膠電泳：該電泳系統(tǒng)的試劑、材料、制膠、電泳等操作過程與SDS-PAGE完全相同。唯一的區(qū)別是所有的試劑均不含

SDS。

3.3 非變性連續(xù)聚丙烯酰胺凝膠電泳：連續(xù)電泳系統(tǒng)是采用一種pH值，一層凝膠和一種緩沖液系統(tǒng)。操作同SDS-PAGE。
食品添加劑最大允許使用量最大允許殘留量標(biāo)準(zhǔn)
添加劑中文名稱 允許使用該種添加劑的食品中文名稱 添加劑功能 最大允許使用量（g/kg） 最大允許殘留量（g/kg）
聚丙烯酰胺 食品 食品工業(yè)用加工助劑 /

一般應(yīng)在制成最后成品

之前出去，有規(guī)

定食品中殘留量的除外

化學(xué)性質(zhì) 
本品為無色或微黃色稠厚膠體，無臭，中性。溶于水，不溶于乙醇、丙酮。溫度高于120℃。具有絮凝，沉降，補強作用。
用途 
在水處理工業(yè)中用作絮凝劑。亦用于石油地質(zhì)鉆探配置不分散低固相泥漿的脫除。
用途 
制糖工業(yè)中沉降劑(助糖劑)；成膜劑。
用途 
用作水基鉆井液的絮凝劑，能改善鉆井液流變性能，減少摩阻等功能。
用途 
用作土壤改良劑、絮凝劑，并可用于紡織上漿和造紙的補強
用途 
用作中性、堿性介質(zhì)的高效絮凝劑，并可用作鉆井泥漿添加劑
用途 
用作油田泥漿處理劑、污水處理劑，并用于紡織上漿、紙張補強
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、分散性等寶貴性能。這些性能隨著衍生物離子的不同而各有側(cè)重。因而在采油、選礦、洗煤、冶金、化工、造紙、紡織、制糖、醫(yī)藥、環(huán)保、建材、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)等部門都有廣泛的使用。
用途 
懸浮劑。增稠劑。增膠劑。絮凝劑。土壤改良劑。水溶性抗蝕劑樹脂。
用途 
廣泛應(yīng)用于石油化工、冶金、煤炭、選礦和紡織等工業(yè)部門，用作沉淀絮凝劑、油田注水增稠劑、鉆井泥漿處理劑、紡織漿料、紙張增強劑、纖維改性劑、土壤改良劑、土壤穩(wěn)事實上劑、纖維糊料、樹脂加工劑、合成樹脂涂料、粘合劑、分散劑等。
生產(chǎn)方法 
丙烯腈在銅催化劑作用下水合得到丙烯酰胺，再K2S2O8作用下聚合為聚丙烯酰胺。銅鋁合金經(jīng)堿處理水洗后制成崔化劑，裝入水合反應(yīng)器中，丙烯腈原料抽至貯罐再放入計量罐中，離子交換處理后的純水送入計量罐中，然后按比例用泵經(jīng)原料預(yù)熱器連續(xù)注入水合反應(yīng)器，控制85-125℃進行水合反應(yīng)生成丙烯酰胺水溶液，余下丙烯腈經(jīng)閃蒸塔去冷凝器回收流入水計量罐循環(huán)使用，而丙烯酰胺溶液從閃蒸罐流入貯罐，用泵送至高位槽去樹脂交換柱，進入貯槽配成7-8%濃度單體，送往聚合釜制成膠狀體聚丙烯酰胺包裝即為成品。
生產(chǎn)方法 
膠體聚丙烯酰胺 將1 200 kg去離子水加入水解釜中，在攪拌下加入丙烯腈、0.3 kg氫氧化鋁、氫氧化銅復(fù)合催化，在85～125 ℃下進行水解反應(yīng)。反應(yīng)結(jié)束后蒸出未反應(yīng)單體丙烯腈。將丙烯酰配成7%～8%的水溶液，加入聚合釜。在過硫酸銨引發(fā)下進行聚合反應(yīng)。


高分子量聚丙烯酰胺 將丙烯腈在110～140 ℃、0.3 MPa下水解合成丙烯酰胺。將丙烯酰胺加入已裝有去離子水的聚合釜中，在過硫酸銨50 mg/kg引發(fā)下反應(yīng)8～24 h。然后在堿性條件下，于70～80 ℃下水解得產(chǎn)品。
生產(chǎn)方法 

將計量的丙烯腈投入反應(yīng)釜中，加入催化劑量的銅系催化劑。在攪拌下升溫至85～120℃。反應(yīng)壓力控制在0.29～0.39 MPa。在連續(xù)化操作中，進料含量控制在6.5%?？账偌s為5h-1。反應(yīng)得到丙烯酰胺加入聚合釜，再加入一定量的去離子水。在 過硫酸鉀引發(fā)下進行聚合反應(yīng)，反應(yīng)開始10min后加入適量的10%的亞硫酸氫鈉。緩緩升溫至64℃后，冷卻反應(yīng)混合物，在55℃反應(yīng)6h左右。減壓在真空下于80℃左右脫除未反應(yīng)單體，即得成品。