聚丙烯酰胺是目前應(yīng)用最為廣泛的一種水溶性高分子聚合物，但存在的問(wèn)題有聚 丙烯酰胺粉體產(chǎn)品相對(duì)分子質(zhì)量較低，無(wú)法滿(mǎn)足生產(chǎn)生活對(duì)高分子量產(chǎn)品的需求，并 且粉體產(chǎn)品溶解速率較慢，使得其應(yīng)用儲(chǔ)存不方便。因此研宄開(kāi)發(fā)高分子量的聚丙烯 酰胺水分散體系有極其重大的現(xiàn)實(shí)意義。

　　

　　本文對(duì)高分子量的環(huán)境友好型聚丙烯酰胺的合成規(guī)律、粉末狀和水分散體型產(chǎn)品 的制備以及所得產(chǎn)品的絮凝性能進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)探宄，得到性質(zhì)穩(wěn)定性能優(yōu)良的聚丙烯酰 胺產(chǎn)品。實(shí)驗(yàn)中以偶氮類(lèi)化合物VA-044為引發(fā)劑，分別采用水溶液聚合法和水分散 聚合法，以丙烯酰胺（AM)與二甲基二烯丙基氯化銨（DMDAAC)為聚合單體合成 陽(yáng)離子聚丙烯酰胺（CPAM)，以丙烯酰胺（AM)與二甲基二烯丙基氯化銨 (DMDAAC)、順丁烯二酸（MA)為聚合單體合成兩性聚丙烯酰胺（AmPAM)，并 對(duì)這兩種方法所得產(chǎn)品采用以下表征方法：紅外光譜表征、聚合物固含量測(cè)定、聚合 物特性粘度和分子量的測(cè)定、CPAM的陽(yáng)離子度測(cè)定、水分散體粒度分布測(cè)定、水分 散體表觀粘度測(cè)定、水分散體的光學(xué)顯微鏡檢測(cè)、水分散體的掃描電鏡檢測(cè)（SEM)、 水分散體的透射電鏡檢測(cè)（TEM)等。

　　

　　通過(guò)上述表征和測(cè)試，結(jié)果表明：①采用水溶液聚合法合成CPAM，當(dāng)單體濃度 為15~20wt%，溫度在52°C，pH值為6，引發(fā)劑用量為0.05%~0.1wt%; N,N-亞甲基 雙丙烯酰胺用量為0.0005?0.005wt%，單體摩爾比為8: 2時(shí)；分子量最大為4.25x107; ②采用水溶液聚合法合成AmPAM，當(dāng)單體濃度為20wt%，單體摩爾比為1: 8: 1; 引發(fā)劑用量為0.01%?0.05wt%;溫度在50°C，pH值為7時(shí)，分子量最大為4.28X107, 水溶液聚合時(shí)間為6?8個(gè)小時(shí)；③采用水分散聚合法合成CPAM水分散體，當(dāng)單體 濃度為20wt%，弓丨發(fā)劑用量為0.01%?0.05wt%;硫酸銨濃度為20%，分散穩(wěn)定劑聚 二甲基二烯丙基氯化銨（P-DMDAAC)用量為0.40~0.45g+g-1，單體摩爾比為8: 2; N,N-亞甲基雙丙烯酰胺用量為0.005?0.01wt%;溫度50?55C，pH值5?7時(shí)，分子量 最大為3.90X107，固含量99.07%;④采用水分散聚合法合成AmPAM水分散體，當(dāng) 硫酸銨濃度為20?25%，分散穩(wěn)定劑P-DMDAAC用量為0.40?0.45g+g-1，單體濃度 20~25wt%，單體摩爾比 1: 8: 1;引發(fā)劑用量 0.005%~0.05wt%;溫度 50~55C，pH 值為7時(shí)，分子量最大為4.12x107，固含量98.61%，水分散體系均一、透明、流動(dòng) 性好，穩(wěn)定時(shí)間240天以上，水分散聚合時(shí)間8?10個(gè)小時(shí)。兩種聚合方法的聚合過(guò) 程中通氮?dú)馀懦w系中的氧是最關(guān)鍵的一步。

　　

　　通過(guò)用上述實(shí)驗(yàn)室自制聚丙烯酰胺樣品處理不同粒度大小的硅酸鈣（CP，800 目），硅藻土（CP，500目），高嶺土（CP，5000目）模擬廢水，考察絮凝劑聚丙烯 酰胺在不同投加量、分子量、陽(yáng)離子度、pH值以及粉末產(chǎn)品和水分散體的絮凝性能， 結(jié)果表明在其它條件一定的情況下，隨著陽(yáng)離子聚丙烯酰胺的陽(yáng)離子度、投加量、分 子量的增大，被處理污水的透光率不斷增大；陽(yáng)離子聚丙烯酰胺在應(yīng)用環(huán)境pH為4-7 時(shí)，可以達(dá)到較好的絮凝效果；而兩性聚丙烯酰胺的最佳應(yīng)用環(huán)境pH值在5-9,可 見(jiàn)兩性聚丙烯酰胺比陽(yáng)離子聚丙烯酰胺的應(yīng)用范圍廣泛，并且水分散體產(chǎn)品的作用效 果明顯好于粉末狀產(chǎn)品。

　　

　　聚丙烯酰胺作為一種功能強(qiáng)大的應(yīng)用助劑，在石油開(kāi)采、水處理、紡織、印染、 造紙、選礦、洗煤、醫(yī)藥、制糖、建材、環(huán)保及農(nóng)業(yè)生產(chǎn)等國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)方面都有 著極其廣泛的應(yīng)用，現(xiàn)己成為國(guó)內(nèi)外最受重視的水溶性聚合物品種之一，是目前世界 上應(yīng)用最廣、生產(chǎn)和使用量最大、效用最高的有機(jī)高分子聚合物。目前，由于丙烯酰 胺聚合物生產(chǎn)成本比較高，因而產(chǎn)品價(jià)格高，進(jìn)而限制了聚丙烯酰胺的廣泛應(yīng)用。而 聚丙烯酰胺的性能和用途在很大程度上取決于丙烯酰胺系列聚合物的化學(xué)組成和分 子量的大小[1]。因此研宄經(jīng)濟(jì)環(huán)保的聚合工藝，提高聚合物分子量，提升聚丙烯酰胺 聚合物的性能就有著極其重大的現(xiàn)實(shí)意義。

　　

　　超高相對(duì)分子質(zhì)量的部分水解聚丙烯酰胺是油田工業(yè)中提高原油采收率的最常 用也是最有效一種聚合物，這是因?yàn)檫@種高分子聚合物有著使用方便、原料易得、成 本低廉、效果優(yōu)良等優(yōu)點(diǎn)。作為聚合物驅(qū)油法中最常用的聚合物，聚丙烯酰胺分子量 大性能優(yōu)良，易溶于水且水解度較高，為了提高采油工業(yè)效益，采油工業(yè)對(duì)于這種易 水解的高分子量聚丙烯酰胺的需求量日益增長(zhǎng)，因此優(yōu)化超高分子量的水解聚丙烯酰 胺的生產(chǎn)工藝，提高產(chǎn)品性能，降低生產(chǎn)和使用成本成為廣大科技工作者的研宄熱點(diǎn)。 而作為造紙?zhí)罴觿┮约案咝跄齽┦褂玫年?yáng)離子聚丙烯酰胺在應(yīng)用過(guò)程中除了要求 其相對(duì)分子量大、溶解速度快以外，還有合成工藝要簡(jiǎn)單易操作、生產(chǎn)和使用成本要 低等要求。高分子量聚丙烯酰胺絮凝劑在污水處理過(guò)程中也表現(xiàn)出用量少、絮凝效果 好以及沉淀過(guò)濾速度快等優(yōu)點(diǎn)而日益受到廣泛的關(guān)注。高分子量低電荷密度的陽(yáng)離子 聚丙烯酰胺在造紙中最普遍的用途是發(fā)揮它的助留助濾性能，這是因?yàn)榫酆衔锓肿渔?上的電荷與紙漿纖維上的電荷電性相反，可以不受漿料值的影響，可以產(chǎn)生優(yōu)良的絮 凝效果。填料表層帶負(fù)電荷，陽(yáng)離子高分子聚電解質(zhì)會(huì)發(fā)揮陽(yáng)離子化作用，使填料顆 粒與紙漿纖維和細(xì)小纖維之間更加容易地吸附在一起，這樣填料留著率增大，減少填 料的流失和殘余，降低了生產(chǎn)成本，進(jìn)一步降低了漿料灰分和附著網(wǎng)格存量，使成形 的網(wǎng)格更耐久，增大了紙張的平滑感和不透明度[2]。因此以高分子量的聚丙烯酰胺為 基礎(chǔ)可以通過(guò)一定的方法獲得更強(qiáng)的綜合性能。

　　

　　綜上所述，本文旨在探宄一種高分子量聚丙烯酰胺的合成工藝，基于成熟的水溶 液聚合法和環(huán)保的水分散聚合法，通過(guò)大量實(shí)驗(yàn)探宄高分子量聚丙烯酰胺的生成規(guī) 律、影響因素的作用機(jī)理以及對(duì)聚合物體征、性能的影響，以此來(lái)獲得成本低廉、應(yīng)用方便、綜合性能優(yōu)秀的高分子量聚丙烯酰胺。

　　

　　1.2聚丙烯酰胺的研究與應(yīng)用現(xiàn)狀公元1893年，Moureu以丙烯酰氯、氨為反應(yīng)原料，在低溫反應(yīng)中制取了聚丙烯 酰胺（PAM);其后聚丙烯酰胺的工業(yè)化生產(chǎn)于1954年首先在美國(guó)實(shí)現(xiàn)。二十世紀(jì)七 十年代以來(lái)，日、美、英、法等國(guó)家的陽(yáng)離子型絮凝劑的研制開(kāi)發(fā)出現(xiàn)了明顯的增長(zhǎng) 趨勢(shì)，在廢水處理過(guò)程中大量使用了陽(yáng)離子型絮凝劑。二十世紀(jì)八十年代初，兩性聚 丙烯酰胺的研宄開(kāi)始于發(fā)達(dá)國(guó)家，并已經(jīng)開(kāi)始有兩性聚丙烯酰胺產(chǎn)品投放市場(chǎng)，而且 品種和產(chǎn)量逐年增加，例如在日本用于造紙的丙烯酰胺類(lèi)聚合物中，兩性聚丙烯酰胺 所占比例已經(jīng)由1982年的8%上升到1990年的27%[3]。二十世紀(jì)九十年代初期，日、 美等國(guó)家陽(yáng)離子絮凝劑的應(yīng)用量已占合成絮凝劑總量的60%，并且每年仍在以10% 以上的速度增長(zhǎng)[4]。

　　

　　1.2.1陽(yáng)離子聚丙烯酰胺在國(guó)外已開(kāi)發(fā)應(yīng)用的有機(jī)高分子絮凝劑中，陽(yáng)離子聚丙烯酰胺占有極其重要的地 位。陽(yáng)離子聚烯酰胺（CPAM)具有較大的正電荷密度，水溶性強(qiáng)，且特性黏數(shù)易于 控制，聚合物本身綠色無(wú)毒，應(yīng)用效率高，因而在原油開(kāi)采、造紙工業(yè)、水處理等眾 多領(lǐng)域有著極其重要的地位，并且該產(chǎn)品正向著帶季胺基團(tuán)的陽(yáng)離子型聚丙烯酰胺研 宄方向發(fā)展[5]。陽(yáng)離子型有機(jī)高分子絮凝劑能有效降低水中懸浮固體的含量，并且具 有使病毒沉降和降低水中甲烷前體物的作用，使水中的總含碳量（TOC)降低，且具 有使用量少、處理成本低、毒性小以及應(yīng)用pH值范圍寬等優(yōu)點(diǎn)[6]。在早些年代，陽(yáng) 離子型聚丙烯酰胺作為絮凝劑的主導(dǎo)產(chǎn)品為甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨（DMC) 與丙烯酰胺（AM)的共聚系列產(chǎn)品[7];然而隨著污水處理行業(yè)中污泥脫水設(shè)備由帶 式壓濾機(jī)為主轉(zhuǎn)變?yōu)橐愿咚匐x心機(jī)、擠壓機(jī)等為主，在污水處理過(guò)程中對(duì)絮團(tuán)的機(jī)械 強(qiáng)度就有了更高的有求，所以DMC系列的產(chǎn)品已經(jīng)不能滿(mǎn)足要求[8]，需要對(duì)陽(yáng)離子 聚丙烯酰胺做更深入更具創(chuàng)新的研宄。

　　

　　在陽(yáng)離子型聚丙烯酰胺類(lèi)的有機(jī)高分子絮凝劑中，由于二甲基二烯丙基氯化銨 (DMDAAC)的聚合物具有高效無(wú)毒、正電荷密度高、價(jià)格低廉等特點(diǎn)，而DMC 的產(chǎn)品存在有毒性和對(duì)環(huán)境有不利影響等缺點(diǎn)，所以丙烯酰胺與二甲基二烯丙基氯化 銨的聚合研宄受到了廣泛的關(guān)注和深入的研宄，以期得到此類(lèi)聚合物的最佳合成工藝 和應(yīng)用條件，以及在與其它無(wú)機(jī)絮凝劑的復(fù)配應(yīng)用等方面顯示的特性，進(jìn)而提高此類(lèi) 產(chǎn)品性能，增強(qiáng)處理效果，并降低生產(chǎn)和應(yīng)用的成本以擴(kuò)大應(yīng)用的范圍[9]。由于丙烯 酰氧乙基三甲基氯化銨（AETMAC)與丙烯酰胺（AM)的共聚物P (AETMAC-AM) 的分子鏈比較柔順，具有彈性，且在分子鏈上不存在2-甲基，因而該共聚物的親水性 比較好。所以這種共聚物在發(fā)揮絮凝作用后所產(chǎn)生的絮團(tuán)，在擠出多余的水分后仍具 有較好的彈性和較高強(qiáng)度，絮團(tuán)擠碎后還能夠重新凝集，能夠很好地經(jīng)受機(jī)械力的作 用并完成脫水過(guò)程，且該類(lèi)產(chǎn)品以相對(duì)分子質(zhì)量較高、電荷分布均勻等特點(diǎn)優(yōu)于其它 陽(yáng)離子丙烯酰胺的共聚物[10]。

　　

　　在測(cè)定超高分子量陽(yáng)離子聚丙烯酰胺P (AETMAC-AM)絮凝效果的試驗(yàn)中，通 過(guò)比較聚合氯化鋁（PAC)、聚合硫酸鋁（PAS)以及它們與陽(yáng)離子聚丙烯酰胺復(fù)配使 用后的絮凝效果，探宄得到的試驗(yàn)結(jié)果表明：隨著聚合物分子量和陽(yáng)離子度的增大， 陽(yáng)離子聚丙烯酰胺的絮凝能力不斷增強(qiáng)，所得到絮凝效果也非常理想，并且在與無(wú)機(jī) 絮凝劑復(fù)配使用后絮凝效果更加優(yōu)秀。因此，在將來(lái)AETMAC系列產(chǎn)品逐漸代替了 DMC系列產(chǎn)品成為該應(yīng)用領(lǐng)域的主導(dǎo)產(chǎn)品[11]。超高相對(duì)分子質(zhì)量陽(yáng)離子聚丙烯酰胺 在驅(qū)油的使用過(guò)程中存在著一些缺陷。包括剪切降解、熱降解和氧化降解[12]等問(wèn)題在 內(nèi)的聚丙烯酰胺的降解就是其中較為嚴(yán)重的問(wèn)題之一。目前的發(fā)展方向是通過(guò)共聚的 方法，將帶支鏈的鏈節(jié)盡可能多地加入到聚丙烯酰胺分子中，以此來(lái)增強(qiáng)分子鏈的剛 性，從而提高其抗剪切能力以應(yīng)對(duì)抗這種剪切降解作用，或者加入環(huán)狀結(jié)構(gòu)和磺酸基， 增強(qiáng)其抗熱分解的能力。氧化作用也是聚丙烯酰胺的降解的一個(gè)重要因素。在空氣中 聚丙烯酰胺水溶液，其粘度會(huì)隨時(shí)間逐漸減小，這是由于氧化作用造成的。對(duì)于消除 這種危害，我們可以在配制溶液時(shí)對(duì)溶劑應(yīng)預(yù)先除氧，并在溶液中加除氧劑[13]。聚丙 烯酰胺類(lèi)有機(jī)高分子合成技術(shù)在全世界范圍內(nèi)研宄較廣，合成方法不斷在改進(jìn)，其產(chǎn) 品性能也在不斷提高。

　　

　　鄭懷禮，尤艷飛，鄧曉麗等[14]以丙烯酰胺與丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨為單體， 在復(fù)合引發(fā)劑的作用下，利用水溶液共聚法合成高分子量與高純度陽(yáng)離子型聚丙烯酰 胺（CPAM),其相對(duì)分子質(zhì)量為1.042X107，且溶解性較好。孫艷萍[15]采用由氧化還 原體系、偶氮化合物和輔助引發(fā)劑組成的復(fù)合引發(fā)體系，通過(guò)水溶液聚合，引發(fā)丙烯 酰胺與陽(yáng)離子單體的聚合反應(yīng)，制得的陽(yáng)離子聚丙烯酰胺相對(duì)分子質(zhì)量為2.276X107。 蘇文強(qiáng)，楊開(kāi)吉，沈靜等[16]采用水溶液聚合法制備了非離子型聚丙烯酰胺后，再經(jīng)過(guò) Hofmann法得到陽(yáng)離子聚丙烯酰胺；并對(duì)Hydro-col體系進(jìn)行紙漿助強(qiáng)性能測(cè)試。結(jié) 果顯示Hydro-col體系在陽(yáng)離子聚丙烯酰胺的分子量為4.03X106，投加量0.08%，膨 潤(rùn)土投加量為0.4%時(shí)，所成型紙張的灰分附著量增大了 0.79%，打漿度最大可降低 5.13°SR，表明自制陽(yáng)離子聚丙烯酰胺與膨潤(rùn)土構(gòu)成的Hydro-col體系具有較好的助留 助濾性能。張紅杰[17]通過(guò)水溶液聚合法，采用了復(fù)合引發(fā)體系引發(fā)，合成出了一系列 不同電荷密度的高分子量陽(yáng)離子聚丙烯酰胺（CPAM)，并在隨后的測(cè)試中證明其助 留助濾性能隨著陽(yáng)離子聚丙烯酰胺陽(yáng)離子度的增大而增強(qiáng)，隨著陽(yáng)離子聚丙烯酰胺相 對(duì)分子質(zhì)量和投加量的增大而增強(qiáng)，且在pH范圍為中堿性環(huán)境中應(yīng)用效果較好；同 時(shí)發(fā)現(xiàn)將陽(yáng)離子聚丙烯酰胺和膨潤(rùn)土組成的微粒助留系統(tǒng)可以顯著提高漿料的留著 率和濾水性能。而進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)研宄發(fā)現(xiàn)高分子量CPAM與無(wú)機(jī)絮凝劑復(fù)配后其絮 凝能力顯著增強(qiáng)，處理廢紙脫墨廢水效果更好；例如超高分子量陽(yáng)離子聚丙烯酰胺和 聚合氯化鋁（PAC)復(fù)配后處理箱板紙生產(chǎn)廢水，絮凝的效果顯著優(yōu)于單獨(dú)使用的任 何一種絮凝劑。

　　

　　1.2.2兩性聚丙烯酰胺兩性型聚丙烯酰胺（AmPAM)是一類(lèi)具有特殊分子結(jié)構(gòu)的水溶性高分子聚合物， 與僅有一種電荷的陽(yáng)離子或陰離子聚丙烯酰胺相比，它不但具有兩者的綜合性能，而 且還有明顯的“反聚電解質(zhì)效應(yīng)”，同時(shí)作為有機(jī)高分子絮凝劑，它還具有適用于陰、 陽(yáng)離子共存的污染體系、寬泛的pH值適用范圍以及較強(qiáng)抗鹽性等應(yīng)用特點(diǎn)，使之逐 漸成為國(guó)內(nèi)外有機(jī)高分子絮凝劑研發(fā)的熱點(diǎn)；且在油田開(kāi)采、污水處理、造紙助劑等 方面也具有廣闊的應(yīng)用前景。在許多國(guó)家的丙烯酰胺類(lèi)聚合物的生產(chǎn)和應(yīng)用中，兩性 聚丙烯酰胺已經(jīng)占聚丙烯酰胺總產(chǎn)量的30%?40%[18]。但是由于聚丙烯酰胺的溶解性 問(wèn)題，影響著產(chǎn)品大規(guī)模的生產(chǎn)和應(yīng)用[19]。吳全才等人[20]在合成兩性型共聚物P (DMDAAC/AM/AA)時(shí)，當(dāng)體系單體濃度為25%、反應(yīng)體系pH值為5，引發(fā)劑用 量為0.02%，抗交聯(lián)劑用量為0.02%，在50°C條件下反應(yīng)6小時(shí)后，所得到的產(chǎn)品經(jīng) 測(cè)定相對(duì)分子質(zhì)量高、溶解時(shí)間短、溶解性較好。這表明聚丙烯酰胺的溶解性問(wèn)題研 宄已經(jīng)有一定的進(jìn)展，并且取得了一定的成果，在科研人員的繼續(xù)努力下，聚丙烯酰 胺在生產(chǎn)生活應(yīng)用中會(huì)有更加出色的表現(xiàn)，對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展和環(huán)境保護(hù)有極其重要的 意義。

　　

　　丁偉，張艷秋，曲廣淼[21]將由硫代硫酸銨和甲醛合次亞硫酸氫鈉組成的氧化還原 體系與水溶性偶氮類(lèi)輔助引發(fā)劑組合使用形成復(fù)合引發(fā)體系，用于引發(fā)丙烯酰胺單體 與丙烯酰氧乙基三甲基氯（AETMAC)的聚合反應(yīng)，并合成出相對(duì)分子質(zhì)量在1000 萬(wàn)以上，離子度可以在1-50%范圍內(nèi)任意調(diào)控的超高相對(duì)分子質(zhì)量的聚丙烯酰胺。黃 鵬程，楊朝東[22]通過(guò)采用由過(guò)氧化物和過(guò)渡金屬組成的氧化還原體系引發(fā)丙烯酰胺的 溶液聚合，合成的兩性聚丙烯酰胺相對(duì)分子質(zhì)量達(dá)到了 1000萬(wàn)-1600萬(wàn)；程杰成[23] 合成出一種雙官能度引發(fā)劑，用于丙烯酰胺聚合物的合成，得到了相對(duì)分子質(zhì)量為 2500萬(wàn)-3000萬(wàn)的兩性聚丙烯酰胺。王貴江，歐陽(yáng)堅(jiān)，朱卓巖等[24]深入研宄了引發(fā)體 系對(duì)丙烯酰胺聚合的影響，研宄發(fā)現(xiàn)在溫度為5-10°C的條件下，經(jīng)由過(guò)硫酸鈉、氨水、 尿素、偶氮二脒基丙烷鹽酸鹽和脂肪族叔胺類(lèi)單體構(gòu)成的低溫復(fù)合引發(fā)體系引發(fā)丙烯 酰胺聚合，并向反應(yīng)中添加甲酸鉀和乳化劑后，生成的聚丙烯酰胺水溶性得到明顯提 高，并且所得產(chǎn)品相對(duì)分子質(zhì)量達(dá)到3300萬(wàn)以上。孫德君等[25]等采用氧化還原劑作 為引發(fā)體系，通過(guò)丙烯酰胺與丙烯酸鈉共聚，制得了的兩性聚丙烯酰胺分子量大，水 解度和過(guò)濾比高，在驅(qū)油生產(chǎn)中應(yīng)用效果優(yōu)良。

　　

　　1.2.3非離子型聚丙烯酰胺非離子型聚丙烯酰胺（NPAM)的分子中含有酰胺基團(tuán)，這類(lèi)基團(tuán)既是親水基團(tuán)， 又是吸附基團(tuán)，使得它在水處理中主要被用作輔助絮凝劑。這種聚丙烯酰胺可以由多 種聚合方法制得，如溶液聚合和乳液聚合等方法。實(shí)際上非離子聚丙烯酰胺一般含有 1-3%的陰離子，這些陰離子由酰胺基的水解所得到。非離子聚丙烯酰胺主要應(yīng)用于 污水處理、紡織工業(yè)、土壤保濕，而在將它配制成濃度0.3%的溶液，使用前再加入 適量交聯(lián)劑，噴灑在沙漠上后就可以防沙固沙[26]。

　　

　　近些年來(lái)，非離子聚丙烯酰胺的研宄主要向制備分子量大、游離單體少的品種發(fā) 展，并增強(qiáng)它的絮凝性能，使它在飲用水和生活工業(yè)污水處理中發(fā)揮更深層的作用。 中科院長(zhǎng)春應(yīng)化所已經(jīng)將聚丙烯酰胺分子量提高到了 1.2X107,將游離單體AM的殘 留量降低至0.05%以下，并且產(chǎn)品具有優(yōu)良的溶解性能，逐步增強(qiáng)了同國(guó)外同類(lèi)產(chǎn)品 的競(jìng)爭(zhēng)力[27]。這種聚丙烯酰胺的作用方式是由高分子長(zhǎng)鏈的吸附、輔助架橋作用來(lái)吸 附絮除懸浮物，是一種對(duì)懸浮物的絮凝助劑，由于它的功能比較單一，所以應(yīng)用的范 圍比較小。

　　

　　1.2.4陰離子聚丙烯酰胺陰離子型聚丙烯酰胺（APAM)的開(kāi)發(fā)比較早，制備技術(shù)比較成熟，但是它的應(yīng) 用范圍比較小，所以其新產(chǎn)品的相關(guān)研宄報(bào)道較少。相關(guān)研宄表明，當(dāng)陰離子型聚丙 烯酰胺在水解度為33%,分子量為107時(shí)，其對(duì)污水具有較強(qiáng)的絮凝性能[28]。但如果 陰離子聚丙烯酰胺分子量過(guò)大，它的最佳用量也在增加[29]，這就增大了使用成本。而 且應(yīng)用環(huán)境pH值和鹽類(lèi)對(duì)這類(lèi)陰離子聚丙烯酰胺的應(yīng)用性能影響較大，酸性環(huán)境嚴(yán) 重影響?hù)然慕怆x，減弱了對(duì)一些礦物的吸附性能，所以它對(duì)應(yīng)用條件的要求相對(duì)嚴(yán) 格導(dǎo)致其應(yīng)用范圍相對(duì)較小。目前，在油田開(kāi)采工業(yè)三次采油中，陰離子聚丙烯酰胺 發(fā)揮著驅(qū)油劑的作用，目的是使液相分離，在其它中堿性條件下也可以用來(lái)處理高濁 度廢水。目前陰離子聚丙烯酰胺合成的研宄主要集中在增強(qiáng)聚合物對(duì)應(yīng)用條件的適應(yīng) 性和擴(kuò)大應(yīng)用范圍方面。研宄表明通過(guò)采用丙烯酰胺與親水性強(qiáng)、抗鹽能力強(qiáng)、空間 位阻大的陰離子可聚合單體進(jìn)行共聚可以得到對(duì)應(yīng)用條件要求較小的產(chǎn)品[30]。

　　

　　1.2.5聚合方法的研究現(xiàn)狀目前通過(guò)自由基聚合反應(yīng)得到的聚丙烯酰胺其產(chǎn)品類(lèi)型主要有水溶液膠體、粉 體、乳液和水分散體四大劑型。工業(yè)上將丙烯酰胺的自由基聚合分為水溶液聚合、反 相懸浮聚合、反相（微）乳液聚合及水分散聚合來(lái)獲得各種劑型的產(chǎn)品[31]。在生產(chǎn)與 應(yīng)用中要求產(chǎn)品具有相對(duì)分子質(zhì)量較高且易于控制、水溶性良好、單體殘留率低、質(zhì) 量穩(wěn)定、應(yīng)用方便及綜合成本低廉等優(yōu)點(diǎn)，這也是當(dāng)今聚丙烯酰胺產(chǎn)品的研宄熱點(diǎn)和 發(fā)展的方向[32]。

　　

　　1.2.5.1水溶液聚合水溶液聚合是聚丙烯酰胺生產(chǎn)中歷史最悠久、技術(shù)最成熟的方法，該方法在生產(chǎn) 應(yīng)用中科學(xué)合理、安全經(jīng)濟(jì)，至今仍然是聚丙烯酰胺生產(chǎn)的主要技術(shù)。工業(yè)生產(chǎn)中， 對(duì)產(chǎn)品性能和產(chǎn)品形式有特定的要求，因此溶液聚合法按照濃度不同可以分為低濃度 (8-12%)、中濃度（20-30%)和高濃度（>45%)聚合。低濃度聚合主要用于制備水 溶膠產(chǎn)品，中濃度或高濃度聚合適用于生產(chǎn)粉末狀產(chǎn)品。粉末產(chǎn)品如果能解決潮解結(jié) 塊的問(wèn)題，其溶解性則要比水溶膠產(chǎn)品更好。提高溶解溫度可促進(jìn)其溶解，但一般不 宜超過(guò)50°C，以防止聚合物降解或其它反應(yīng)發(fā)生[33]。由于二甲基二烯丙基氯化銨本 身（DMDAAC)高效無(wú)毒、價(jià)格低廉，可以使所得到的聚合物獲得較高的正電荷密 度，所以應(yīng)重點(diǎn)開(kāi)展丙烯酰胺與二甲基二烯丙基氯化銨聚合的研宄，探宄最佳合成與 應(yīng)用條件以及與其它試劑的配合應(yīng)用，并對(duì)合成工藝進(jìn)行改進(jìn)，從而使聚合物在實(shí)際 生產(chǎn)應(yīng)用中的效果更好、成本更低、應(yīng)用更廣泛、副作用更小、綜合效益更高。

　　

　　在丙烯酰胺聚合反應(yīng)中由于放熱量較大，聚丙烯酰胺水溶液的粘度又很高，所以 聚合過(guò)程中熱量很難散發(fā)。因此在整個(gè)聚合反應(yīng)過(guò)程中，都需要有機(jī)械攪拌裝置來(lái)均 勻地?cái)嚢梵w系，使體系中各單體完全溶解和反應(yīng)在體系中。但是隨著聚合反應(yīng)的進(jìn)行， 反應(yīng)體系中生成的或者正在生成的中間產(chǎn)物會(huì)有許多，它們?cè)隗w系中的粘度是不同 的，這也使得體系的表觀粘度在變化。在反應(yīng)初期加料時(shí)，加大攪拌速率可以使單體 迅速均勻地分散在水相中，并且在聚合過(guò)程中的放熱高峰時(shí)，可以使體系產(chǎn)生的熱量 及時(shí)散出。但是攪拌速率不能過(guò)大，否則會(huì)將正在形成的聚合物粒子分子鏈打斷，不 能使產(chǎn)物分子量增大。所以在自由基聚合反應(yīng)中后期，為避免機(jī)械降解因素的影響，攪拌速率應(yīng)適當(dāng)?shù)臏p小。 1.2.5.2水分散聚合水分散聚合法是當(dāng)今水溶性高分子領(lǐng)域的最新最熱的聚合方法，該方法以水為連 續(xù)相，不但充分保留了乳液聚合的優(yōu)點(diǎn)，而且還充分巧妙地利用分散聚合機(jī)理，整個(gè) 聚合過(guò)程溫和順暢；所得到的產(chǎn)品為高濃度的水分散體，體系流動(dòng)性?xún)?yōu)良，聚合物均 勻穩(wěn)定地分散在體系中，并且分子量大小的控制簡(jiǎn)單易行，單體殘余可以完全溶解在 溶劑中，因此可以獲得較高純度的聚合物產(chǎn)品[34]。產(chǎn)品為高濃度水分散體系，在使用 過(guò)程中，需用水稀釋至一定濃度，聚合物微粒溶解性好，并且能夠迅速形成均相體系， 避免了溶劑帶來(lái)的二次污染。與其它幾種聚合方法相比，水分散聚合技術(shù)則屬于環(huán)境 友好型的高分子化工過(guò)程[35]，順應(yīng)了綠色化學(xué)的發(fā)展，因此研制水分散型陽(yáng)離子聚丙 烯酰胺及兩性聚丙烯酰胺具有重要的環(huán)境意義。

　　

　　聚丙烯酰胺水分散體的制備常常采用丙烯酰胺和陰、陽(yáng)離子單體共聚的方法。通 過(guò)替換單體種類(lèi)和配比，聚合物的電荷密度大小、離子度的高低都可以很容易地進(jìn)行 調(diào)節(jié)。由于分散相顆粒的組成、形貌和粒徑大小受工藝條件的影響較大，如分散介質(zhì)、 穩(wěn)定劑、單體種類(lèi)和配比、引發(fā)劑、溫度和聚合時(shí)間以及pH值等因素都需要進(jìn)行合 理的控制。例如小范圍的pH值改變都會(huì)劇烈影響著產(chǎn)物粒子的大小、形狀甚至化學(xué) 組成，而某些陰離子則會(huì)使產(chǎn)物粒子大小和分布更加均勻。因此，水分散聚合需要嚴(yán) 格控制反應(yīng)條件，才能保證水分散體良好的性狀和性能。分散聚合技術(shù)最開(kāi)始是以醇 水混合物作為分散介質(zhì)發(fā)展起來(lái)，如甲醇、乙醇、叔丁醇等的水溶液，但是大量實(shí)踐 表明叔丁醇有利于水溶性聚丙烯酰胺的制備。在發(fā)展初期，由于易揮發(fā)、易燃的醇類(lèi) 有機(jī)溶劑的大量使用（含量在70%?90%)，會(huì)對(duì)安全生產(chǎn)和環(huán)境保護(hù)產(chǎn)生極大的危害。 所以隨著技術(shù)的進(jìn)步，發(fā)展出以無(wú)機(jī)鹽的水溶液代替醇水混合物作為聚合反應(yīng)介質(zhì)的 技術(shù)，而且在應(yīng)用中整個(gè)反應(yīng)過(guò)程安全、環(huán)保，可靠性高。因此，以無(wú)機(jī)鹽為分散介 質(zhì)的水分散聚合技術(shù)已成為國(guó)際水溶性高分子界的研宄熱點(diǎn)之一[36]。

　　

　　相關(guān)研宄者[37-38]認(rèn)為，分散聚合中對(duì)反應(yīng)介質(zhì)的選擇很關(guān)鍵，對(duì)分散介質(zhì)的一般 要求是單體、引發(fā)劑和分散穩(wěn)定劑能夠完全溶解在里面，但是生成的聚合物不能溶解 于分散介質(zhì)中，因此聚合體系在引發(fā)前呈均相，隨后生成的聚合物達(dá)到臨界鏈長(zhǎng)后就 會(huì)從介質(zhì)中析出。聚丙烯酰胺的水溶性?xún)?yōu)良，因此純水絕對(duì)不能夠作為分散介質(zhì)，但 醇水混合物、無(wú)機(jī)鹽水溶液等卻可以使水溶性聚合物從水中沉淀出來(lái)。陳冬年，劉曉 光，岳玉梅等[39]以硫酸銨（AS)水溶液為介質(zhì)，進(jìn)行丙烯酰胺（AM)與陽(yáng)離子單體 甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨（DMC)分散共聚合，制備出水溶性聚合物分散體。 王傳興，李向濤，武玉民[4°]以硫酸銨水溶液為反應(yīng)介質(zhì)，以丙烯酰胺（AM)為主要 單體，以甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨（DMC)和丙烯酸（AA)為離子單體，以 陽(yáng)離子單體DMC的均聚物（PDMC)為分散穩(wěn)定劑，以2,2'-偶氮二[2-(2-咪唑啉-2- 代)丙烷]二氫氯化物（V-50)為引發(fā)劑，采用水分散聚合技術(shù)，合成了流動(dòng)性好、具 有良好穩(wěn)定性的兩性聚丙烯酰胺分散體系。由于DMC及其共聚物有許多的不足之處， 如毒性等，所以本文重點(diǎn)開(kāi)展綠色無(wú)毒的DMDAAC及其共聚物的開(kāi)發(fā)，選擇本次聚 合反應(yīng)中的陽(yáng)離子單體的聚合物P (DMDAAC)作為分散穩(wěn)定劑。

　　

　　相關(guān)研宄表明[41]，在水分散聚合過(guò)程中，分散穩(wěn)定劑的分子量在20-150萬(wàn)之間， 對(duì)于聚丙烯酰胺水分散體的合成得到的分散效果最佳。嚴(yán)國(guó)良[42]采用溶液聚合法，以 偶氮二異丁腈（AIBN)為引發(fā)劑，異丙醇（IPA)為相對(duì)分子質(zhì)量調(diào)節(jié)劑，制得丙烯 腈（AN) /醋酸乙烯酯（VAc) /甲基丙烯磺酸鈉（MAS)三元共聚物。結(jié)果表明，在 AN/VAc質(zhì)量比為88/12，MAS、AIBN、IPA質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為0.43%、1%、2%，聚 合溫度為78°C條件下，可以獲得平均相對(duì)分子質(zhì)量為6.76X104的AN-VAc-MAS三元 聚合物。

　　

　　1.2.5.3反相懸浮聚合反相懸浮聚合存在著大量的懸浮介質(zhì)，可以使聚合熱很容易地散發(fā)，并且聚合反 應(yīng)過(guò)程溫和，產(chǎn)品形態(tài)便于控制，但在反應(yīng)過(guò)程中應(yīng)適當(dāng)控制攪拌轉(zhuǎn)速的大小，強(qiáng)烈 的機(jī)械攪拌會(huì)造成分子斷鏈及破乳等問(wèn)題。相關(guān)研宄[43]表明在以失水山梨醇月桂酸單 酯為懸浮劑，以水-環(huán)己烷為分散介質(zhì)的條件下，通過(guò)丙烯酰胺的反相懸浮聚合，得 到形態(tài)較好的、轉(zhuǎn)化率較高的線型PAM。李小伏，李綿貴等[44]采用反相懸浮聚合方 法合成了分子量達(dá)107、速溶型粉狀聚丙烯酰胺產(chǎn)品。

　　

　　1.2.5.4反相乳液聚合反相乳液聚合法是丙烯酰胺單體在W/O型乳化劑的作用下均勻分散在油相連續(xù) 介質(zhì)中，通過(guò)引發(fā)劑引發(fā)乳液聚合，形成穩(wěn)定的聚丙烯酰胺膠乳產(chǎn)品，由于整個(gè)反應(yīng) 是在油相中進(jìn)行，所以聚合過(guò)程中的聚合熱能夠快速均勻散發(fā)，聚合過(guò)程溫和，能夠 得到分子量大的聚丙烯酰胺膠乳產(chǎn)品[45]。反相乳液聚合法對(duì)于分散相粒子尺寸大小的 控制要求較高，產(chǎn)物粒徑大小會(huì)受到攪拌速率、分散穩(wěn)定劑的種類(lèi)和用量以及單體濃 度等因素的影響[46]。這種方法可制得分子量高、速溶的聚丙烯酰胺珠狀物，但是聚合 物的純度會(huì)因分散穩(wěn)定劑的存在而降低，而且在干燥工藝上會(huì)受到熱分解帶來(lái)的影 響。反相乳液聚合法聚合速率高，所得產(chǎn)物分子量高、水溶性好，因而膠乳型產(chǎn)品的 產(chǎn)銷(xiāo)量正逐年增加，但其體系中含的有機(jī)溶劑卻使它在應(yīng)用后付出環(huán)保維護(hù)的代價(jià)。 1.2.5.5反相微乳液聚合在反相乳液聚合法的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的反相微乳液聚合法，所制得的乳液產(chǎn)品粒 徑更均勻、穩(wěn)定性更好。在反相微乳液聚合法中，乳液或膠乳的穩(wěn)定性是影響該法應(yīng) 用的關(guān)鍵因素，穩(wěn)定性差則嚴(yán)重限制此類(lèi)產(chǎn)品的廣泛應(yīng)用。而通過(guò)選擇合適的乳化劑， 在膠乳粒子的最外層構(gòu)成一層吸附膜，通過(guò)吸附膜的阻隔作用來(lái)防止粒子之間的粘 并，以提高乳液的穩(wěn)定性被證明是種簡(jiǎn)單易行的方法。反相微乳液聚合法生產(chǎn)的聚丙 烯酰胺膠乳與水溶液聚合法生產(chǎn)的水溶膠產(chǎn)品和干粉產(chǎn)品相比，膠乳的溶解速度快、 分子量高且分布窄、殘余單體含量低，聚合反應(yīng)中體系粘度小、聚合熱散發(fā)容易、過(guò) 程也容易控制。但是此法仍然需要進(jìn)一步研宄，諸如獲取超高分子量的聚丙烯酰胺及 其粒徑的測(cè)定和分布的表征等還不十分成熟，且該法中使用大量有機(jī)溶劑，對(duì)環(huán)境危 害較大，生產(chǎn)成本較高，技術(shù)相對(duì)復(fù)雜[47]。

　　

　　1.2.5.6輻射聚合近年來(lái)，對(duì)聚丙烯酰胺合成中自由基的引發(fā)方式的研宄有了新進(jìn)展，主要是采用 更為節(jié)能的物理引發(fā)體系，如輻射引發(fā)聚合、紫外光引發(fā)聚合、電化學(xué)聚合等，不但 節(jié)能環(huán)保易于操作，而且避免了大量有機(jī)溶劑和有機(jī)試劑的使用對(duì)環(huán)境的污染[48]。輻 射引發(fā)聚合具有許多優(yōu)點(diǎn)，反應(yīng)一般在常溫或低溫下進(jìn)行，適應(yīng)性強(qiáng)，不受溫度、壓 力等條件限制；通過(guò)控制給予的輻射能量和強(qiáng)度的大小來(lái)控制反應(yīng)進(jìn)程，可以實(shí)現(xiàn)生 產(chǎn)自動(dòng)化，反應(yīng)不需要加熱有利于節(jié)約能源資源、降低成本和保護(hù)環(huán)境。反應(yīng)過(guò)程中 不使用引發(fā)劑、催化劑，因此得到的產(chǎn)品純度較高，無(wú)其它的污染。但是提供輻射源 的裝置和輻射防護(hù)設(shè)施的專(zhuān)業(yè)性要求高，投入大，管理嚴(yán)格，因此實(shí)現(xiàn)大規(guī)模應(yīng)用于 工業(yè)尚需要綜合考慮成本的問(wèn)題。其中60C〇Y射線引發(fā)的丙烯酰胺水溶液輻射聚合 較為成熟，小規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)已經(jīng)在國(guó)內(nèi)外實(shí)現(xiàn)[49]，最為典型的是乳膠涂料的生產(chǎn)， 這種產(chǎn)品在綠色環(huán)保裝飾涂料市場(chǎng)中特別暢銷(xiāo)，但是輻射聚合法卻難以獲得線型規(guī)整 的高分子產(chǎn)品。鑒于這種輻射聚合節(jié)能環(huán)保高效等優(yōu)點(diǎn)，科學(xué)研宄者仍然熱衷于不懈 地探索，以期望獲得更加理想的應(yīng)用性能。李萬(wàn)捷等[5°]在微波場(chǎng)中合成聚丙烯酰胺絮 凝劑，探宄了不同微波輻射功率對(duì)單體轉(zhuǎn)化率、產(chǎn)物分子量及引發(fā)聚合時(shí)間、水溶解 時(shí)間的影響，并用所得產(chǎn)品進(jìn)行了洗煤廢水的處理試驗(yàn)，取得了良好的絮凝效果。周 應(yīng)才等[51]采用輻射引發(fā)含有鏈控劑的丙烯酰胺水溶液聚合，探宄了鏈控劑甲酸鈉的濃 度、輻射劑量率及pH值對(duì)聚丙烯酰胺分子量的影響。葉強(qiáng)等[52]用60C〇Y射線引發(fā)丙 烯酰胺反相乳液聚合中，探宄了乳化劑含量、單體含量及輻射劑量對(duì)分子量的影響， 得到了較好的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

　　

　　1.2.5.7光聚合光聚合反應(yīng)的特點(diǎn)是聚合所需活化能低，溫度適應(yīng)范圍廣，室溫下就可進(jìn)行，這 種工藝在固化涂料及印刷油墨等生產(chǎn)中較為常用。光聚合反應(yīng)的受控制性比化學(xué)引發(fā) 聚合更好，在一定條件下聚合速度只與光引發(fā)劑的種類(lèi)、濃度和光照強(qiáng)度有關(guān)，并且 引發(fā)效率高，少量的光引發(fā)劑即可引發(fā)反應(yīng)生成高純度的聚合物[53]。羅祥林[54]等將紫 外光直接引發(fā)親水性單體和AM在聚氨酯（PU)表面進(jìn)行接枝聚合反應(yīng)，這樣提高 了 PU表面的潤(rùn)滑性。周軍賢等[55]采用光聚合方法，以美藍(lán)為引發(fā)劑，甲苯亞磺酸鈉 為還原劑，二苯氯化碘為氧化劑組成復(fù)合引發(fā)體系來(lái)制備聚丙烯酰胺凝膠，并將所得 凝膠產(chǎn)品用于凝膠電泳方面的研宄和應(yīng)用。據(jù)相關(guān)報(bào)道由激光誘導(dǎo)的丙烯酰胺光聚合 最近興起。徐初陽(yáng)等[56]采用紫外光引發(fā)丙烯酰胺聚合技術(shù)，選取合適的光引發(fā)劑并對(duì) 其進(jìn)行改性，探宄了采用光引發(fā)丙烯酰胺聚合反應(yīng)對(duì)產(chǎn)品性能的影響。在紫外光的照 射下，采用改性的光引發(fā)劑，當(dāng)AM用量為0.1%。?0.5%，單體濃度為15%?25%，聚 合時(shí)間為50?90min時(shí)，可以獲得黏度范圍在800?1400mL/g、AM殘留量小于0.05% 的高純度聚丙烯酰胺；同時(shí)將所得產(chǎn)品應(yīng)用在選煤廠，結(jié)果表明[57]，由光引發(fā)聚合技 術(shù)制得的聚丙烯酰胺產(chǎn)品分子量高，對(duì)煤泥水處理效果良好。

　　

　　1.2.5.8電化學(xué)聚合電化學(xué)聚合一般可以用來(lái)合成薄膜材料聚合物、電極表面修飾物及導(dǎo)電高分子膜 等。電化學(xué)氧化還原聚合不但可以減少引發(fā)劑組分的種類(lèi)和用量、降低原料的消耗和 廢液排放，而且還可以通過(guò)控制電勢(shì)來(lái)控制聚合反應(yīng)的進(jìn)程，所以電解化學(xué)在氧化還 原引發(fā)聚合反應(yīng)中的應(yīng)用受到了廣泛的關(guān)注和深入的研宄[58]?？渍衽d，劉茂剛，蔣擁 華等[59]探宄了在丙烯酰胺聚合中使用電解鈰（IV)-草酸和過(guò)硫酸鉀兩種引發(fā)體系對(duì) 聚合物產(chǎn)率和分子量的影響，并與相同條件下的化學(xué)引發(fā)聚合進(jìn)行對(duì)比，研宄發(fā)現(xiàn)采 用鈰（IV)-草酸引發(fā)體系引發(fā)聚合，并對(duì)電解聚合工藝進(jìn)行改善，制得的聚丙烯酰 胺分子量達(dá)到3 X108,并對(duì)產(chǎn)物進(jìn)行紅外光譜表征?？梢?jiàn)電化學(xué)聚合反應(yīng)時(shí)間短，所 得產(chǎn)物分子量高，綜合應(yīng)用效果比傳統(tǒng)的非電解聚合好。

　　

　　1.3問(wèn)題的提出與討論綜上所述，高分子量的聚丙烯酰胺產(chǎn)品有著優(yōu)秀的性能使其在生產(chǎn)和應(yīng)用的研宄里一直倍受矚目。然而在高分子量聚丙烯酰胺類(lèi)產(chǎn)品的合成與應(yīng)用的研宄中仍存在著 一些問(wèn)題，因而本文對(duì)比分析后得到以下總結(jié)：①在產(chǎn)品類(lèi)型上，粉體、水溶液膠體、乳液與水分散體為應(yīng)用最廣的四大劑型。 但膠乳和水溶液膠體產(chǎn)品穩(wěn)定性較差，不易保存，其產(chǎn)品分子量的提高研宄尚未有重 大突破，并且在生產(chǎn)和應(yīng)用中使用有機(jī)溶劑，污染環(huán)境。粉體產(chǎn)品雖然由于其貯存運(yùn) 輸方便，合成工藝成熟，分子量提高理論研宄充足，因而產(chǎn)銷(xiāo)量最大，但是粉體產(chǎn)品 溶解性能較不理想，使用過(guò)程需先溶解而造成的使用不便，并且還存在單體殘留率高、 易潮解等問(wèn)題。而水分散體就不存在這種問(wèn)題。水分散體質(zhì)量均一穩(wěn)定，可以穩(wěn)定保 存、運(yùn)輸，無(wú)需溶解過(guò)程，應(yīng)用方便直接。合成過(guò)程使用水為溶劑，無(wú)有機(jī)溶劑使用， 既環(huán)保又經(jīng)濟(jì)。

　　

　?、谠诤铣煞椒ㄉ?，反相懸浮法和反相（微）乳液法中由于有大量有機(jī)溶劑的使 用，不符合當(dāng)前科技環(huán)保的大形勢(shì)。輻射聚合、光聚合和電化學(xué)聚合法由于這些新興 發(fā)展起來(lái)的聚合方法應(yīng)用時(shí)間較短，對(duì)于高分子量的聚合理論研宄還不透徹。水溶液 聚合法是發(fā)展最早、研宄最透徹、應(yīng)用最成熟的聚合方法。水分散聚合法因其環(huán)保與 科學(xué)的特色，近年來(lái)研宄與應(yīng)用的進(jìn)展突飛猛進(jìn)。

　　

　　③在聚合單體的選擇上，甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨（DMC)作為聚合反 應(yīng)中最常用的陽(yáng)離子單體已經(jīng)有相當(dāng)長(zhǎng)的歷史，但由于DMC及其共聚物有許多的不 足之處，如毒性等，不利于環(huán)境保護(hù)。而二甲基二烯丙基氯化銨本身（DMDAAC) 高效無(wú)毒、價(jià)格低廉，可以使所得到的聚合物獲得較高的正電荷密度，所以本文重點(diǎn) 開(kāi)展綠色無(wú)毒的DMDAAC及其共聚物的開(kāi)發(fā)，并在水分散聚合法中選擇其共聚物P (DMDAAC)作為分散穩(wěn)定劑。

　　

　　1.4本文的研究?jī)?nèi)容和目的本文采用發(fā)展較為成熟的水溶液聚合和先進(jìn)的水分散聚合兩種聚合方法，合成 CPAM和AmPAM兩種聚合物，并對(duì)其進(jìn)行多種手段表征，探宄聚合物的合成規(guī)律和 相關(guān)性能參數(shù)，以期得到具有較高穩(wěn)定性、溶解性及較高分子量的性能均衡的聚丙烯 酰胺產(chǎn)品。本文著重通過(guò)以下四方面內(nèi)容進(jìn)行研宄：(1)本文分別采用水溶液聚合法和水分散聚合法進(jìn)行制備，以丙烯酰胺（AM) 與二甲基二烯丙基氯化銨（DMDAAC)為聚合單體制備CPAM;以丙烯酰胺（AM)、 二甲基二烯丙基氯化銨（DMDAAC)及順丁烯二酸（MA)為聚合單體制備AmPAM， 經(jīng)偶氮類(lèi)引發(fā)劑（VA-044)引發(fā)聚合，探索簡(jiǎn)單易行的合成工藝。

　　

　　(2)本文使用水溶液聚合法合成CPAM和AmPAM，經(jīng)過(guò)分離、提純得到粉末 狀聚丙烯酰胺產(chǎn)品，采用紅外光譜法進(jìn)行表征、聚合物固含量測(cè)定、聚合物特性粘度 及分子量的測(cè)定、CPAM的陽(yáng)離子度測(cè)定等表征手段，并對(duì)產(chǎn)品性能進(jìn)行了初步測(cè)試。

　　

　　(3)本文使用水分散聚合法合成CPAM和AmPAM水分散體，經(jīng)過(guò)分離、提純 得到粉末狀聚丙烯酰胺，采用紅外光譜表征、聚合物固含量測(cè)定、聚合物特性粘度和 分子量的測(cè)定、激光粒度分布、水分散體的光學(xué)顯微鏡、水分散體的掃描電鏡（SEM)、 水分散體的透射電鏡（TEM)等測(cè)試手段，對(duì)產(chǎn)品的狀態(tài)和性能進(jìn)行表征和分析。在 此方法中所需分散穩(wěn)定劑為實(shí)驗(yàn)室自制聚合物，這種分散穩(wěn)定劑分子量大小可控，分 散穩(wěn)定性能優(yōu)良，使用它所得聚丙烯酰胺分子量可控、溶解性好、穩(wěn)定性高。

　　

　　(4 )分別對(duì)水溶液聚合得到的粉體產(chǎn)品及水分散聚合法得到的水分散體產(chǎn)品， 進(jìn)行簡(jiǎn)易的絮凝性能評(píng)測(cè)，用其處理不同顆粒大小的懸浮液，對(duì)絮凝后的上層清液進(jìn) 行透光率的測(cè)定，以此來(lái)表征絮凝性能的優(yōu)劣。探宄不同影響因素如分子量、投料量、 陽(yáng)離子度以及不同應(yīng)用環(huán)境pH、不同產(chǎn)品類(lèi)型等，對(duì)產(chǎn)品絮凝性能的影響，并綜合 分析數(shù)據(jù)，得到此類(lèi)產(chǎn)品絮凝性能的規(guī)律。