聚丙烯酰[xiān]胺(polyacrylamide,简称PAM),有机化合物,分子式为(C₃H₅NO)n,是一种线型水溶性高分子聚合物,是水溶性高分子化合物中应用最为广泛的品种之一。它是丙烯酰胺(acrylamide,简称AM,分子式CH₂=CHCONH₂)及其衍生物的均聚物和共聚物的统称[1]。工业上凡是含有50%以上丙烯酰胺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。聚丙烯酰胺按照分子所带的电性质,可将其分为非离子聚丙烯酰胺、阴离子聚丙烯酰胺、阳离子聚丙烯酰胺和两性离子型聚丙烯酰胺。此外,也能按照几何形状、疏水性进行分类[1][8][9]。聚丙烯酰胺及其衍生物等水溶性高分子材料在现代工业、农业、生活等各方面起着重要的作用。特别是高相对分子质量的聚丙烯酰胺,作为絮凝剂、增稠剂和增强剂等,被广泛地应用于污水处理、豁合剂、涂料、造纸以及石油钻采等工业领域中[10][11]。 发现历史
聚丙烯酰胺在1893年由穆勒(Moureu)从实验室生产后,又经过相当长的时间,聚丙烯酰胺工业才从20世纪50年代开始发展起来。美国氢氨公司于1952年率先开展聚丙烯酰胺工业生产开发与研究工作,两年后正式投入规模化工业生产,最初品种只有单一非离子型聚丙烯酰胺,很快又研制出碱性水解阴、阳离子型聚丙烯酰胺。聚丙烯酰胺优异的物理化学性质展示了其巨大的市场潜力与应用前景。1962年,上海珊瑚化工厂在中国建立了首套聚丙烯酰胺生产设备,用于矿产品处理及石油钻采工业中水溶胶产品的生产。20世纪70年代初期美国、日本发展丙烯腈[jīng]铜催化水合法技术,1985年日本发展了丙烯腈生物酶催化水合法技术。美国道化学公司( Dow Chemical Co.)在80年代初期就有了万吨级生产线。到20世纪末,全世界的年生产能力将超过40万吨。聚丙烯酰胺及其衍生物可作为高效絮凝剂,增稠剂,纸张增强剂及液体的减阻剂等,在水处理、造纸、石油、煤炭、矿冶、地质、轻纺、建筑等工业部门具有广泛的用途。[8][12] 化学结构
聚丙烯酰胺作为一种线型高分子,分子链具有柔顺性和构象易变性,例如分子量为710万聚丙烯酰胺,其分子链伸直后长径比可达到100000,和直径1mm,长100m的细丝不相上下,极易卷曲,分子链之间容易缠结。分子链的结构单元包含酰胺基,容易和其它材料形成氢键,使之水溶性好,化学活性强,易于接枝或者交联,获得支链或者网状结构修饰衍生物。分子链上带有大量极性基团,可与水及某些阴离子表面活性剂等进行络合,从而获得各种性能优良的聚合物产品。对于离子型的聚丙烯酰胺而言,分子链上的电荷使其在水溶液的形态发生变化,使分子链变得更加伸展,容易产生静电吸引作用等。[9][13]