超高相对分子质量聚丙烯酰胺的研究现状与进展.docx

1、超高相对分子质量聚丙烯酰胺的研究现状与进展超高相对分子质量聚丙烯酰胺的研究现状与进展 蔡开勇 王久芬 (华北工学院 , 太原 030051 摘 要 本文阐述了超高相对分子质量聚丙烯酰胺聚合的研究进展 , 着重对引发体 系 、 聚合反应的发展进行了概述 , 并指出了其发展前景 。关键词 丙烯酰胺 , 超高相对分子质量 , 引发体系Abstract In this paper , the research development of ultra 2high weight poly 2 acrylamide has been described. A summary has system and

2、the development of polymerization in the fu 2 ture is pointed out.K weight , initiator system 聚丙烯酰胺 (PAM 及其衍生物是一类 新型的精细功能高分子产品 , 是现代水溶性合 成高分子聚电解质中最重要的品种之一 1、 2 。 它广泛应用于化工 、冶金 、地质 、煤炭 、石 油 、 造纸 、轻纺 、水处理等工业部门 。据统 计 3 , 1989年全世界 PAM 产品已逾 20万 t , 美国产量达 6万 t , 日本年产约 2万多 t , 我国 产量约 016万 t 。随着各行业对 PAM 的需求

3、增加 , 新品种 、合成新工艺不断涌现 。近年 来 , 国内外进行超高相对分子质量聚丙烯酰胺 (PAM 的聚合研究相当活跃 。研究重点多集 中在如何获得超高相对分子质量的聚合物产 品 、 如何使超高相对分子质量的 PAM 更易溶 于水 , 以及使 PAM 大分子功能化等方面 。1 引发体系制备超高相对分子质量聚合物的方法很 多 , 而通过选择适当的引发体系以合成出相对 分子量高的产品是简单可行的途径之一 。 由于 氧化 2还原 (Redox 引发体系具有分解活化能 低 、 引发温度低 、聚合反应易于控制等优点 , 所以在合成超高相对分子质量的 PAM 研究中 引起人们对氧化 2还原引发剂这一领

4、域的极大 关注 。111 过硫酸盐引发体系反应中 , 过硫酸盐作为氧化剂 , 可和多种 具有还原性的物质构成氧化 2还原体系 。张贞 浴等 4、 5、 6 曾用一些水溶性的可聚合脂肪叔胺 , 如 N 2(N , N 2二甲氨基亚甲基 甲基丙烯 酰胺 (DMAMMA 、甲基丙烯酸 N , N 2二氨 基乙酯 (DMAEMA 、甲基丙烯酸 222N 2吗啉 乙酯 (MPEMA 、甲基丙烯酸 222N 2吗啉异丙 酯 (MPIPMA 等一系列含胺基功能性单体 与过硫酸盐体系引发丙烯酰胺的聚合 , 得到相 对分子质量高达千万的水溶性聚丙烯酰胺 。 李 金旺等 7 用 DMAEMA 与过硫酸盐构成的引发

5、 体系引发含有吡咯熔酮残基的丙烯酸酯 , 得到 相对 分 子 质 量 达 数 百 万 的 聚 合 物 。高 青 雨 等 8 报道了以含有嘧啶杂环残基的丙烯酰胺 衍 生 物 N 2甲 基 丙 烯 酰 2N 2嘧 啶 哌 嗪 (MPMP 与过硫酸钾构成氧化 2还原体系引发 丙烯酰胺的水溶液聚合 , 得到上千万的超高相 对分子质量的 PAM 。这种含叔胺基的丙烯酰 类单体不仅参与引发反应 , 还结合到丙烯酰胺 的聚合物链中 , 引起聚合物链的支化 , 虽能起 到提高分子量的目的 , 但却妨碍了其在水中的 5 21998年第 8期 化 工 新 型 材 料溶解性能 。刘庆普 、哈金生 9、 10 以脲素

6、与过 硫酸盐构成引发体系引发丙烯酰胺的聚合 , 获 得 了 溶 解 性 能 较 好 的 产 品 。另 外 , 据 资 料 11、 12、 13 报道 , 偶氮胺类和过硫酸盐构成的 复合引发体系 , 也能合成超高相对分子质量的 PAM 。112 氢过氧化物引发体系氢过氧化物和还原剂 (通常是硫酸亚铁 盐 构成的氧化 2还原引发体系是高活性引发 体系 。 目前 , 国内尚无以该引发体系引发丙烯 酰胺聚合的报道 。国外 14 的研究表明 , 氢过 氧化枯烯 2硫酸亚铁的引发体系可在低温 (1000万 , 且无交联 , 得到的是高纯线型聚合物 。4 展望超高相对分子质量的 PAM 研究是近来的 热点

7、, 获得高分子量 、 高转化率 、 速溶产品是 研究工作者们追寻的目标 。 其聚合方法可采用 溶液法 、 反相乳液法 、 悬浮法及固态法 。 溶液 法最早使用 , 至今仍占有很大比重 , 其聚合工 艺的改进主要是添加剂的选择 、 相对分子质量 的控制 、 聚合产物稳定性及单体浓度的提高 。 此外 , 在干燥工艺上应尽量降低热分解 。 在反 相乳液法基础上 , 近年发展了反相微乳液聚 合 , 制得的产品粒径均匀 、 稳定性好 。 但仍有 许多工作要做 , 如获取超高分子量的 PAM 及 其分布的表征和粒径的测定等 , 这将是今后研 究的一大热点 。而等离子体聚合在减少能耗 、 降低污染及产品形态

8、的控制方面 , 显示了其潜 721998年第 8期 化 工 新 型 材 料在的优势 , 但还需要进行深入的研究 。 就其应用讲 , PAM 多用作絮凝剂 。随着 生产技术的不断完善 , 产量增加很快 , 新品种 也不断涌现 , 尤其是丙烯酰胺的共聚物阳离子 PAM 系列产品发展更为迅速 。通过天然高分 子 (如淀粉 、 纤维素等 的接枝改性 , 也是值 得注意的方向 。而两性 PAM 是一种很有发展 前景的高分子絮凝剂 , 选择性超高相对分子质 量 PAM 絮凝剂是最新的研究课题 , 它可以适 用于复杂的胶体系统 , 使一部分微粒絮凝沉 降 , 另一部分仍保持稳定分散 。参考文献1 刘庆普 1

9、石油化工 , 1991, (5 :3452 Bikceles , N. M. , “ K irk 2Othmer Encyclopedia of Chemical Technology ” , Vol. 1, Wiley , N. Y. , 1963, p. 274 3 黄龙峰 1安徽化工 , 1992, (4 :384 张贞浴 , 周浩然 , 11987, ( 1495 张贞浴 , 1, 1990, (5 : 6236 张贞浴 , 于春梅 , 张勇 , 李福绵 1高分子学报 , 1991, (4 :4157 李金旺 , 黄兰 , 李福绵 1高分子学报 , 1993, (1 :35 8 高青雨

10、 , 张福莲 , 杨更须 , 张举贤 1高分子学报 , 1994, (3 :3699 刘庆普 , 哈润华 , 胡金生 1天津化工 , 1990, (3 10 10 刘庆普 , 哈润华 , 刘宏荣 , 胡金生 1天津化工 , 1989, 18(5 :29111 K okai Tokkyo K oho Jp 820225112 Brit. U K Pat. Appl. 201878413 G er. Offen. DE 332137214 US. Pat. 4617359Oct. 14, 198615 Mitsumi T. Nippon Kagaku Kaishi , 1989, 12:2070

11、16 Umit T , et al. Polym Bull , 1989, 22(56 :483 17 胡星琪 , 赵金钰 , 王晓鸿 1高分子材料科学与工程 , 1990, (4 :9318 伍宣池 , 何建强 1高分子通讯 , 1986, (6 :40219 姚克俊 , 叶传耀 1山东大学学报 (自然科学版 , 1980, (4 :8520 王伟 , 张燕慧等。 高分子学报 , 1991, (2 :21321 丘坤元 , 王伟等 1高分子学报 , 1990, (4 :49622 Hsu W , et al. J Polym Sci , Part A Polym Chem. 1992, (3

12、0 :249523 Erbil C , Cin C , ed al. J Appl Polym Sci. 1993, (47 : 164324 Hsu W , et al. J Polym Sci , Part A Polym Chem. 1993, (31 :26725 Sarac A S , Erbil C , et al. J Appl Polym Sci. 1992,(44 :87726 王伟 , 丘坤元等 1高分子学报 , 1991, (2 :21927 Sailaja G , et al. Polymer International. 1993, (32 :165 28 Bajpa

13、i U D N , Bajpai A k , Jain A. Polymer International. 1993, (32 :13729 Bajpai U D N , Ahi A. J Appl Polym Sci. 1990, (40 : 35930 Bajpai U D N , Nivedita Ms. J Macromol Sci Pure Appl Chem. 1992, A29(425 :33931 Bajpai U D N , et al. J Appl Polym Sci. 1991, (42 : 200532季 鸿 渐 , 孙 占 维 , 张 万 喜 , 李 志 宏 1高

14、分 子 学 报 , 1994, (5 :55933 季鸿渐 , 孙占维 , 苗子瑜 , 张庆余 1精细化工 , 1988, 5(2 :534 专利 , 901041061835专利 , 136C L , 1992, 33(21 :, 生 , 温 亚 龙 1水 处 理 技 术 , 1994, 20 (1 :3238 Mccormick C L , Salazar L C. J Appl Polym Sci. 1993, (48 :111539 US Pat. 385921240 Srinivasulu B , et al. Polymer International. 1992, (28 : 1

15、2941 Srinivasulu B , et al. Eur Polym J. 1991, 27(9 :970 42 臧庆达 , 李卓美 1高分子学报 , 1993, (4 :47843 潘松汉 , 王真智 , 王贞等 1广州化学 , 1990, (4 :62 44 Seish Machida et al , Die Angew. Makrom. Chemie , 1971, (2 :4725645 G. B. Bulter et al , USP , 4400496(198346 O. P. Singh et al , Die Angew. Makrom. Chemie , 1984, 1

16、21187219347 Candau F , Leong Y S. J colloid interface Sci. 1984, (101 :6748 Candau F , Zekhnini Z. Macromolecules. 1986, (19 : 189549 Buchert P , Candau F. Colloid surface , 1990, (48 :107 50 Holtzschere C , Candau F. Colloid &surface. 1986, (29 :24151 Graillt C , Pichot C , El 2Aasser Ms. J polymls

17、ci polm Chem Ed. 1986, (24 :42752 张志成 , 徐相凌 , 张曼维 1高分子学报 , 1995, (1 : 2353 张志成 , 张曼维 1高分子学报 , 1994, (4 :42654 Izv. Vyssh. Vchebn. Zaved , Khim , Khim. Technol , 1989, 32(3 :8055 Morita S , Sawa G , Leda M J. Mac56 Jpn. K okai Tokkyo K oho Jp 0641, 21457 US. Pat. 4212719J ul. 198082 化 工 新 型 材 料 1998年第 8期