聚丙烯酰胺（PAM)是一種水溶性良好的高聚物由於其具有優良的絮凝、增稠、減阻、粘結、阻 垢等性能，被廣泛應用於造紙、塗料采油等工業不同用途的聚丙烯酰胺，對其分子量大小的要求 不同高分子量和超高分子量的聚丙烯酰胺主要用作絮凝劑或油井堵水、驅油等，目前國內外的研究 也主要集中在這類聚丙烯酰胺的製備和改性上[1].但在一些應用上，如高分子乳化劑，則需要低分子量 的聚丙烯酰胺由於丙烯酰胺單體的聚合活性很高，使製備低分子量的聚丙烯酰胺，無論在實驗室還 是工業生產中都較困難國內外對低分子量的聚丙烯酰胺的製備，主要采用兩種方法：其一是用異丙 醇、甲酸鈉等分子量調節劑在水溶液中進行丙烯酰胺的聚合，但製得的聚丙烯酰胺有一定的交聯度和 水解度[2];其二是用有機溶劑進行沉澱聚合因為在沉澱聚合過程中所使用的有機溶劑對丙烯酰胺的聚 合是很活潑的鏈轉移劑，且當聚合物的分子鏈增長到一定長度後便會沉澱下來，因而限製了分子鏈的 進一步增長，故所得產物分子量較低，分子量分布窄被研究過的溶劑主要有異丙醇[2]、丙酮和水[3]、 丙酮[4]等，但合成中丙烯酰胺的轉化率較低，且不能製備超低分子量的聚丙烯酰胺

在本研究中，用乙醇和丙酮作溶劑，通過調節混合溶劑的質量比和單體濃度，獲得了分子量在 (2. 0- 24) X 104的聚丙烯酰胺，丙烯酰胺轉化率最高達97%以上

1實驗部分

1. 1試劑

偶氮二異丁腈、丙烯酰胺、無水乙醇和丙酮均為化學純試劑，直接使用 1.2丙烯酰胺聚合反應

在250m 1的三頸燒瓶內，加入一定配比的無水乙醇和丙酮，10 g丙烯酰胺和0. 2 g偶氮二異丁腈 攪拌通氮氣30min後，加熱至60"C左右當出現白色渾濁後，沉澱聚合法製備低分子量聚丙烯酰胺，繼續反應2.5 h,停止反應冷卻，抽 濾，用乙醇洗滌三次，在室溫下真空幹燥 1.3聚合物的粘均相對分子質量的測定

按國標GB12005.1- 89 在（30±0.05)C下，於lmo1/LNaC1-H2O體係中，用一點法測定聚丙烯酰胺特性粘數[叨用國標GB/T 12005. 10- 92提供的公式:Mv= 802 [^]125計算其粘均相對分子質

量

1.4聚丙烯酰胺在乙醇和丙酮內溶解性的測定

向20 m 1濃度為3%的聚丙烯酰胺水溶液中分別滴加無水乙醇和丙酮，測定溶液出現濁點時消耗 的乙醇和丙酮的體積 1.5轉化率的測定

采用溴化法測定單體的轉化率，測定方法按國標GB 12005. 3- 89進行

2結果與討論

2. 1溶劑對聚合物相對分子質量的影響

在100 g溶液中，固定丙烯酰胺為10 g和偶氮二異丁腈為0. 2 g的條件下，考察了不同質量比的 乙醇和丙酮對聚丙烯酰胺分子量的影響，其結果列於表1由表1可見，在該反應體係中所得的聚丙烯 酰胺的分子量在24萬以下，乙醇和丙酮的質量比對聚丙烯酰胺的分子量的影響較大純乙醇為溶劑時, 聚丙烯酰胺的分子量最低，為3.1萬隨著溶劑中丙酮含量的增加，聚丙烯酰胺的分子量也隨之升高 當以純丙酮為溶劑時，聚丙烯酰胺分子量達到最高，為24萬在乙醇中製得的PAM分子量低，其主 要原因是乙醇的鏈轉移能力比丙酮大表2列出了使不同分子量的PAM在一定的水溶液中出現濁點 時所消耗的丙酮和乙醇的體積由表2可見，在同樣條件下達到濁點，不同分子量的聚丙烯酰胺所需 要的乙醇的體積都比丙酮的大，這說明聚丙烯酰胺在丙酮內的溶解度比在乙醇內的小也就是說聚丙 烯酰胺鏈自由基在丙酮內的卷曲程度比在乙醇內的大，更難於終止另一方麵乙醇具有活潑氫，其鏈 轉移活性比丙酮強，使聚丙烯酰胺長鏈在較低的聚合度時即單基終止據此可以通過調節溶劑乙醇和 丙酮的比例來獲得不同分子量的聚丙烯酰胺

表1溶劑對聚丙烯酰胺相對分子質量的影響3

樣品編號乙醇/g丙酮/相對分子質量

190. 003. 1X104

267. 522. 54.4X104

345. 045. 04. 8X104

422. 567. 57. 6X 104

5090. 024X104

*在100 g溶液中，丙烯酰胺的量為10 g，偶氮二異丁腈為0.2 g

表2使聚丙烯酰胺水溶液出現濁點時消耗的丙酮和乙醇3

相對分子質量丙酮/ 1乙醇/i

3. 1X10414. 817.2

7. 6X 10411. 815.0

20. 0X 10410.212. 2

*聚丙烯酰胺的濃度為3%，體積為20ml

2.2單體轉化率與聚合時間的關係

在無水乙醇和丙酮的質量比分別為1 : 1和1 : 3的情況下，沉澱聚合法製備低分子量聚丙烯酰胺，丙烯酰胺單體的轉化率與聚合時間的 關係如圖1所示由圖1中的兩條曲線可知，聚合反應的誘導期極短，聚合反應速率快，30min內丙 烯酰胺轉化率已高於60%, 90m in就達90%以上這是因為聚丙烯酰胺在沉澱劑中並不溶脹，沉析出 來的鏈自由基處於卷曲狀態，端基被包裹緊密，難於終止，聚合一開始就出現自動加速現象，不存在 穩態[5.在這兩個反應體係中，丙烯酰胺最終的轉化率都高達97%,比以異丙醇為沉澱劑的轉化率 (23%)高得多[2].

2.3單體濃度對聚合物相對分子質量的影響

 

圖1單體轉化率與時間的關係

 

為了進一步探討合成超低分子量聚丙烯酰胺的條件，以無水乙醇為溶劑，沉澱聚合法製備低分子量聚丙烯酰胺，在固定其他條件的情況 下，考察了丙烯酰胺的質量百分含量對聚丙烯酰胺分子量的影響，其結果見圖2.由圖2可知聚丙烯酰 胺分子量隨單體濃度的增加而增加當單體濃度由5%增加至30%時，聚合物的分子量由2. 0萬增加 至9. 3萬這符合自由基聚合反應的一般規律，聚合物的相對分子質量隨單體濃度的增加而增加[6].

3結論

以乙醇和丙酮為混合溶劑，能合成分子量(2. 0- 24) X 104的聚丙烯酰胺，沉澱聚合法製備低分子量聚丙烯酰胺，反應時間短，單體的轉 化率達97%.所得的聚合物經乙醇多次洗滌純化後不含單體丙烯酰胺通過改變乙醇和丙酮的質量比 及丙烯酰胺的濃度，可獲得不同低分子量的聚丙烯酰胺，最低分子量為2萬。