聚丙烯酰胺生產(chǎn)廠家--聚丙烯酰胺的化學(xué)性質(zhì)

　   聚丙烯酰胺是一種化學(xué)性質(zhì)比較活潑的高分子化合物。由于分子側(cè)鏈上酰胺的活性，使聚合物獲得了許多寶貴的性能。

　　聚丙烯酰胺的水解反應(yīng)

　　聚丙烯酰胺可以通過它的酰胺基水解而轉(zhuǎn)化為含有羧基的聚合物。這種聚合物和丙烯酰胺-丙烯酸共聚物的結(jié)構(gòu)相似。所得產(chǎn)品叫部分水解的聚丙烯酰胺，簡稱為水解體。

       水解反應(yīng)在中性介質(zhì)中速率很低，因此，一般在堿性條件下進(jìn)行。所用堿或堿式鹽為NaOH、Na2CO3、NaHCO3等。反應(yīng)容易得到要求的水解度。水解反應(yīng)隨水解度的提高而減慢，見表2-11。

水解度與水解反應(yīng)速率對比 表2-11

水解度(%)	2	8	12	19
水解反應(yīng)速率(E)	59.5	74.0	81.5	99.5

水解體是一種很重要的陰離子型聚電解質(zhì)。制取低水解度的水解體常采用聚丙烯酰胺水解的方法。因為，這樣可獲得較高相對分子質(zhì)量的水解體。用水解法，水解度35%是很容易達(dá)到的。目前水解度為50%以下的水解體，大多采用聚丙烯酰胺的水解法制取。但要制備高水解度(如70%以上)的水解體，只能采用丙烯酰胺和丙烯酸共聚的方法，因為聚丙烯酰胺的水解很難達(dá)到70%以上。用丙烯酰胺和丙烯酸共聚制得的水解體，相對分子質(zhì)量較低。

　　在酸性條件下的水解反應(yīng)比較復(fù)雜，產(chǎn)品易部分轉(zhuǎn)化為亞酰胺而導(dǎo)致不能溶于水。

　　值得指出的是：由于水解反應(yīng)容易進(jìn)行，大多數(shù)所謂純的聚丙烯酰胺具有一定的水解度，但一般不超過1%。

　　羥甲基化反應(yīng)

　　聚丙烯酰胺和甲醛反應(yīng)生成羥甲基化聚丙烯酰胺，該反應(yīng)叫羥甲基化反應(yīng)。

　　聚丙烯酰胺與甲醛反應(yīng)，是通過聚丙烯酰胺氮原子上的氫，遷移到甲醛的氧原子上，在碳-氮原子之間形成新鍵來完成羥甲基化反應(yīng)。其化學(xué)反應(yīng)式為：

　　20世紀(jì)50年代，利用羥甲基化反應(yīng)生產(chǎn)羥甲基聚丙烯酰胺主要采用有機(jī)溶劑作反應(yīng)介質(zhì)，即溶劑法。有機(jī)溶劑有：二氯甲烷、四氯化碳、二氯乙烯、三氯乙烯、甲苯等。催化劑為堿性物質(zhì)，如氫氧化鈉、甲醇鈉、膠體鈉等。20世紀(jì)70年代以后，逐漸用水代替有機(jī)溶劑，并用陰離子交換樹脂作催化劑。不管是有機(jī)溶劑還是水作反應(yīng)介質(zhì)，都稱為溶劑法。溶劑法存在一系列缺點，主要是收率低、能耗大、三廢多。20世紀(jì)80年代以來，前蘇聯(lián)研究以丙烯酰胺和三聚甲醛為原料，采用乙醇鈉為催化劑，在無溶劑條件下進(jìn)行固相反應(yīng)合成羥甲基丙烯酰胺。

　　我國主要采用水溶液法制得羥甲基丙烯酰胺。近來，固相反應(yīng)法已在大連化工研究所開發(fā)成功。

　　水溶液法的制備方法如下：在合適的反應(yīng)器中，將4份KOH加到20.3份37%的甲醛中。把得到的溶液加到177.5份平均相對分子質(zhì)量約為4*10^4的10%聚丙烯酰胺水溶液中。

　　再加入200份無離子水。得到的混合物在30%，pH=11的條件下保持30min。然后冷卻，調(diào)pH值至8.0，將產(chǎn)物在雙筒干燥器中干燥(溫度為168℃，接觸時間為15s)。

　　羥甲基聚丙烯酰胺在加酸或100℃下長時間干燥，會成為不溶性的物質(zhì)。過氧化物催化劑可使經(jīng)甲基化聚丙烯酰胺交聯(lián)，成為不溶性聚合物。例如，在pH值小于4的條件下，經(jīng)甲基化聚丙烯酰胺與另一個分子的酰胺基反應(yīng)而生成亞甲基交聯(lián)鍵，因此，在貯存中常要求羥甲基聚丙烯酰胺溶液的pH值保持在7-10的范圍內(nèi)，以防止成膠。在中性條件下，它的5%-10%溶液至少一周內(nèi)可保持穩(wěn)定。但經(jīng)更長時間的貯存后，其黏度緩慢地增加。

　　曼尼奇(Mannich)反應(yīng)

　　將羥甲基聚丙烯酰胺和二甲胺反應(yīng)，或?qū)⒕郾�烯酰胺和二甲胺、甲醛反�?yīng)可生成二甲胺基N-甲基丙烯酰胺聚合物。其反應(yīng)式為:

　　該反應(yīng)稱為曼尼奇反應(yīng)，是制備陽離子型聚丙烯酰胺的一種方法。曼尼奇反應(yīng)的產(chǎn)品實質(zhì)是一種丙烯酰胺-羥甲基丙烯酰胺-N-(二甲胺基甲基)丙烯酰胺的三元共聚物。由于分子鏈上引入了4個活性基而增加了污水澄清的速度。

　　磺甲基化反應(yīng)

　　將羥甲基化聚丙烯酰胺和NaHSO3或?qū)⒈�烯酰胺和甲醛、NaHSO3反應(yīng)就可以獲得磺甲基化聚丙烯酰胺。反應(yīng)式如下：

　　該反應(yīng)稱為磺甲基化反應(yīng)。反應(yīng)是在堿性介質(zhì)pH值為10-13，溫度為60-68℃下完成的。生成的磺甲基聚丙烯酰胺的最大磺甲基化度為50%。因此，該產(chǎn)品實際上是丙烯酰胺、羥甲基丙烯酰胺、磺甲基丙酰胺的三元共聚物。目前，該產(chǎn)品的存放穩(wěn)定性還不理想，但使用在鉆井液和土壤改良方面仍有相當(dāng)?shù)母偁幠芰Α?/span>

　　霍夫曼降解反應(yīng)

　　聚丙烯酰胺可和次氯酸鹽在堿性條件下反應(yīng)而制得陽離子型聚乙烯亞胺。這個反應(yīng)叫做霍夫曼降解反應(yīng)。

    該反應(yīng)條件是將聚丙烯酰胺稀溶液在攪拌下加到含有NaOH的NaOCl溶液中，在室溫下保持1h，

然后將其鹽酸中和至pH=8。此時，由于溶液中的鹽類濃度高，聚乙烯亞胺呈膠狀沉淀分離出來。產(chǎn)品溶于水。轉(zhuǎn)化率為30%-60%。

　　聚乙烯亞胺為陽離子型聚電解質(zhì)，也可看做是丙烯酰胺和乙烯亞胺的共聚物。

　　交聯(lián)反應(yīng)

　　聚丙烯酰胺的活性有可能導(dǎo)致聚合物不溶解。使聚合物交聯(lián)而不溶于水的方法有：

　�、賹⒕郾�烯酰胺和三價鹽、氫氧化鈉一起共熱至90℃，維持2h。

　　②在堿性條件下，將聚丙烯酰胺和乙二醛反應(yīng)。

　　③將聚丙烯酰胺和甲醛在pH=10-10.5時反應(yīng)，并用酸或游離基化合物處理，或加熱反應(yīng)產(chǎn)物至100℃，生成為：

　　④把醋酐聚丙烯酰胺煮沸10-15min，并在150℃維持10-15min。

　　⑤在相對分了質(zhì)量約600*10^4的3%聚丙烯酰胺水溶液中，加入4%CrCl3·6H2O處理，經(jīng)酸化處理和干燥，制成的膜99%不溶于水。

　�、抻枚鄡r陽離子如Ca++、Al+++、Fe+++(檸檬酸鋁、硫酸鉀鋁、氯化鐵、氯化鈣)等加入聚丙烯酰胺溶液中，形成凝膠，其反應(yīng)式為：

　�、唠x子輻射將使?jié)獾木郾�烯酰胺溶液凝膠化。稀溶液經(jīng)輻射易發(fā)生降解。交聯(lián)后的聚丙烯酰胺生成凝膠，凝膠在空氣中暴露會吸水而潤脹。

　　凝膠的制備除采用聚丙烯酰胺交聯(lián)的方法以外，也可采用丙烯酰胺和N，N'-亞甲基雙丙烯酰胺、二丙烯酸乙酯等的共聚！