聚丙烯酰胺(Polyacrylamide, PAM是丙烯酰胺 及其衍生的均聚物和共聚物的統稱。因其結構單元 中含有酰胺基、易形成氫鍵，使其具有良好的水溶 性和很高的化學活性，可通過接枝、交聯等反應得 到多種衍生物。根據PAM大分子鏈上官能團在水 溶液中的離解性質，可劃分成陰離子型(CPAM、陽 離子型(APAM、非離子型(NPAM及兩性離子型幾 個品種。也可根據相對分子質量劃分成低分子量 (100萬以下）、中低分子量（100萬〜1000萬和高 分子量（1000萬以上幾個類型。高分子量聚丙烯酰胺的合成與應用進展，PAM的應用範圍 在很大程度上取決於其化學組成和相對分子質量。 如何製備高分子量、高性能的PAM —直都是研究 者探討的重點和難點，本文就從高分子量PAM的 合成與應用現狀等方麵進行綜述。

1應用現狀

高分子量聚丙烯酰胺在石油開采、水處理、紡 織、造紙、農業等行業中具有廣泛的應用，素有“百

收稿日期：2010-05- 18 基金項目：江西省教育廳科技項目（GJ09511 作者簡介:劉建平（1976-),男，博士，副教授，主要從事功能高分子 研究。 業助劑”之稱[1-3]。國外主要應用領域為水處理、造 紙、礦山、冶金等；國內目前用量最大的是石油開采 行業，用量增長最快的是水處理領域和造紙行業。 1.1石油開采行業

高分子量聚丙烯酰胺的合成與應用進展，我國是世界上三次采油工業化程度最高的國 家，高分子量PAM在三次采油中不僅可以降低成 本,而且效果很好，成為首選驅油聚合物[45],受油田 工作者青睞。高分子量PAM分子量的粘度高，通過 調節注入水的流變性，增加驅動液的粘度，改善水 驅波及效率，降低地層中水相滲透率，從而提高石 油采收率。另外其耐高溫抗鹽性及耐剪切等性能使 其在石油開采中還可用作鑽井液調整劑、堵水調配 劑、壓裂液添加劑等[6-8]。

1.2水處理行業

分子量越高的PAM分子鏈上的酰胺基就越 多，其水溶性、絮凝性及吸附性等性能一般較低分 子量的PAM都有一定優勢，可與許多物質親和、吸 附形成氫鍵。在水處理中用於城市汙水[9]、生活飲 水[10]、工業廢水[11]等的處理，也可用於各種地下水 和工業懸浮液的固液分離，增加水的回收利用率。 888电子游戏官网CPAM的高陽離子度可以保證 其有足夠的電荷對帶負電的汙物表麵進行充分的 電中和，促使汙物快速團聚，相對分子質量越大越  

有利於形成大的絮團。Raid[12]通過對絮凝塊大小的 測定，高分子量聚丙烯酰胺的合成與應用進展，發現PAM分子量和電荷密度對絮凝性能的 影響，即一定劑量濃度的同一電荷密度不同分子量 的兩種聚電解質，分子量高的絮凝性能好，同樣同 一分子量不同電荷密度下的，則電荷密度高的性能 更好。

1.3造紙工業

平均分子量1000〜10000的PAM用作紙張分 散劑，改善紙的均勻度；中低分子量的常用作增強 劑，有效提高紙的強度；高分子量的聚丙烯酰胺不 僅可做紙張分散劑、增強劑，還可用作助留助濾劑， 提高填料和細小纖維的存留率，還可作沉降劑，減 少填料和細小纖維在白水中的流失量，提高過濾回 收效率[13]。徐青山[14]等研究了新型結構兩性PAM 的增強、助留和助濾作用，發現其對各種廢紙漿及 非木材紙漿均具有良好的增強助留助濾效果，且與 硫酸鋁複配使用，更適於中性抄紙要求。栗敏[15]等 則研究了陽離子PAM的使用對漂白葦漿助留助濾 作用效果的影響。

1.4其它行業

除了以上所提到的應用領域外，高分子PAM 在其他醫學、紡織、塗料、農業土壤等方麵也有所應 用。如曹孟君[16]發明了用於填充人體內缺損部位的 PAM凝膠的製備方法,可快速對去除殘餘單體丙烯 酰胺。陶蓉等[17采用高分子質量PAM和自製的低 分子質量PAM進行複配，製備了具有優異保水性 能的增稠劑，並研究了組分對其保水性能的影響規 律。

2影響高分子量PAM合成的因素

2.1單體的精製

丙烯酰胺的聚合依據的是自由基聚合原理，根 據相對分子質量與單體濃度的關係可知，單體濃度 越高，合成的聚合物的相對分子質量就越高。如果 想要得到高分子量的尤其是驅油用的超高分子量 10)的PAM單體的濃度或純度要求更高，而在 丙烯酰胺的生產和運輸過程中，為了防止其自聚， 往往加入了阻聚劑，因此，反應前需要對單體進行 純化處理，毛欣等[18]就討論了單體純化對分子量的 影響，研究了經離子交換樹脂純化後的單體在溶液 溶液方式下可得到分子量大於2100萬的均聚物。

許多研究者都采用自製高純度單體，盡量避免 阻聚劑帶來的影響。馬躍香等[19]介紹了一種微生物 催化水合法精製AM的工藝，該工藝大大降低了使 用活性炭-離子交換樹脂的成本，從而更易於提高 PAM的分子量。張建光等™以丙烯腈為原料，生物 酶催化水合生產丙烯酰胺，低溫均聚後水解得到的 聚丙烯酰胺PAM分子量不小於2500萬。

2.2引發體係和引發方式的選擇

在進行聚合反應時，引發體係和引發方式的選 擇尤為重要，高分子量聚丙烯酰胺的合成與應用進展，它直接關係到反應的發生及產品性能 甚至結構，一直都是高性能產品的研究重點。張貞 裕[21]等采用含叔胺基功能性單體一過硫酸鉀引發 體係引發合成的膠體PAM分子量可達到2000萬， 粉末狀部分水解PAM分子量1200萬。杜宇[22]等則 以過硫酸鹽和P -二甲氨基丙腈的氧化還原引發 體係得到了分子量上千萬且速溶的PAM〇在常規引 發體係的基礎上，雙官能度引發劑和新型水溶性偶 氮引發劑的合成與應用研究，使PAM的聚合有了 新的發展方向。李玉江[23]等研究了 NN —二乙* 偶氮二異丁脒鹽酸鹽引發下丙烯酰胺水溶液聚合 的反應動力學，並在該引發體係下獲得了分子量上 千萬的超高PAM。張旭紅[24采用自製的雙官能度過 氧化物,配合還原劑和偶氮化合物組成的複合引發 體係引發丙烯酰胺水溶液均聚，低溫下製備得到的 聚丙烯酰胺高達2500萬以上。Gartoer[25]等利用水 溶性偶氮化合物和過硫酸銨混和引發劑，製得了特 性粘數高達16 dl‘g-1的陽離子PAM。

隨著人們對光、電、輻射等的深入研究，越來越 多的人將其用於高分子量陽離子PAM的聚合，且 效果都不錯。餘榮和[26]發明了將精製後的單體經鹵 燈光照射進行光聚合，聚合時間短,PAM的分子量 也很高。朱定洋[27]將光引發劑及光敏助劑與氧化還 原引發劑組成複合引發劑，在單體聚合到粘稠階段 時，將其鋪展成薄片狀,然後進行紫外光聚合，得到 了高分子且速溶的陽離子PAM。何彥剛™研究了等 離子體引發水溶液聚合製備聚丙烯酰胺-2-甲基 丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨PDC陽離子型聚電解 質，所得聚合物特性粘數達到9.66 dl‘g-1,並研究了 等離子體引發其線性聚合機理。丁偉[29]采用自行研 製的雙官能度引發劑與還原劑和水溶性偶氮化合 物組成的複合氧化還原引發體係，引發丙烯酰胺水 溶液均聚，經微波後水解製備了分子量高達3.0x 107的部分水解的PAM。

2.3聚合工藝的影響

PAM生產工藝通常分為均聚和共聚法兩種。共 聚法無後水解工序，生產周期短，但對單體丙烯酰 胺、丙烯酸及雜質含量等要求較高。均聚法的工業 生產相對比較成熟，在操作時可細分為均聚共水解 和均聚後水解兩類，其中均聚後水解後增加的一道 後水解工序，使聚合反應的起始反應溫度降低，又 無需加堿，避免了一些雜質的帶入，易得到高分子 量產品[30]。張旭紅[24]采用水溶液均聚得到了 2500 萬以上的PAM而采用均聚後水解的聚合工藝，則 可獲得2800萬以上部分水解PAM〇申迎華[31]直接 利用工業級分子量為1.7x 107的非離子PAM進行 水解，研究了水解濃度、水解溫度和水解時間等因 素對聚丙烯酰胺水解製備陰離子PAM相對分子質 量的影響，在最佳水解條件下，得到適於油田驅油 用的陰離子PAM的粘均相對分子質量為2.44X 107,水解度24.8°%。王鶴等[32]依據疏水締合型PAM 本身特殊的分子結構及其特殊的溶液結構，高分子量聚丙烯酰胺的合成與應用進展，設計了 一組針對疏水締合型PAM的後水解工藝的正交試 驗，通過後水解工藝各個因素的調節，改善了聚合 物的溶解性、溶液黏度。周華等[33]則采用前加堿法 製備粘均相對分子質量達2.1x 107的陰離子聚丙 烯酰胺絮凝劑APAM〇

3結語

研究人員在關注如何提高分子量的基礎上，高分子量聚丙烯酰胺的合成與應用進展，也在研究如何獲得_種速溶PAM使得高分子量速溶 型陽離子PAM的研製開發成為現階段和今後國內 研究的重點，這方麵的研究主要集中在聚合工藝控 製和引發體係的選擇上。如，陶有和[33]采用內壁有 矽橡膠防粘塗層的聚合釜進行絕熱聚合，就得到了 分子量高達2300萬且30min內可溶的陽離子 PAM。

對於網狀和凝膠高分子PAM的合成應用也將 成為發展的必然趨勢。薛麗娜也[34]通過丙烯酰胺與 丙烯酸鈉進行反相乳液共聚，製得膠乳型速溶型 PAM〇房兆偉[35]采用雙水相聚合方式及交聯技術， 合成了網狀的陽離子PAM水包水乳液。

目前,我國陰離子型PAM技術已達國際先進水 平，而用途最廣泛的陽離子型PAM產品，生產技術 較落後,產品質量不高，主要依賴於進口[36]。這方麵 也是高分子量PAM的未來研究發展的方向之_。