簡介
聚丙烯酰胺是一種線型高分子聚合物，產(chǎn)品主要分為干粉和膠體兩種形式。按其平均分子量可分為低分子量(<100萬)、中分子量(200~400萬)和高分子量(>700萬)三類。按其結(jié)構(gòu)又可分為非離子型、陰離子型和陽離子型。陰離子型多為PAM 的水解體(HPAM)。聚丙烯酰胺的主鏈上帶有大量的酰胺基，化學(xué)活性很高，可以改性制取許多聚丙烯酰胺的衍生物，產(chǎn)品已廣泛應(yīng)用于造紙、選礦、采油、冶金、建材、污水處理等行業(yè)。聚丙烯酰胺作為潤滑劑、懸浮劑、粘土穩(wěn)定劑、驅(qū)油劑、降失水劑和增稠劑，在鉆井、酸化、壓裂、堵水、固井及二次采油、三次采油中得到了廣泛應(yīng)用,是一種極為重要的油田化學(xué)品。
理化性質(zhì)
PAM 聚丙烯酰胺是由丙烯酰胺（AM）單體經(jīng)自由基引發(fā)聚合而成的水溶性線性高分子聚合物，具有良好的絮凝性，可以降低液體之間的摩擦阻力，按離子特性分可分為非離子、陰離子、陽離子和兩性型四種類型。聚丙烯酰胺（PAM）不溶于大多數(shù)有機溶劑，如甲醇、乙醇、丙酮、乙醚、脂肪烴和芳香烴，有少數(shù)極性有機溶劑除外，如乙酸、丙烯酸、氯乙酸、乙二醇、甘油、熔融尿素和甲酰胺。但這些有機溶劑的溶解性有限，往往需要加熱，否則無多大應(yīng)用價值。
在適宜的低濃度下，聚丙烯酰胺溶液可視為網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，鏈間機械的纏結(jié)和氫鍵共同形成網(wǎng)狀節(jié)點；濃度較高時，由于溶液含有許多鏈一鏈接觸點，使得PAM溶液呈凝膠狀。PAM水溶液與許多能和水互溶的有機物有很好的相容性，對電解質(zhì)有很好的相容性，對氯化胺、硫酸鈣、硫酸銅、氫氧化鉀、碳酸鈉、硼酸鈉、硝酸鈉、磷酸鈉、硫酸鈉、氯化鋅、硼酸及磷酸等物質(zhì)不敏感。
聚丙烯酰胺為白色粉末或者小顆粒狀物，密度為1.32g/cm3(23度），玻璃化溫度為188°，軟化溫度近于210度，一般方法干燥時含有少量的水，干時又會很快從環(huán)境中吸取水分，用冷凍干燥法分離的均聚物是白色松軟的非結(jié)晶固體，但是當(dāng)從溶液中沉淀并干燥后則為玻璃狀部分透明的固體，完全干燥的聚丙烯酰胺PAM是脆性的白色固體，商品聚丙烯酰胺干燥通常是在適度的條件下干燥的，一般含水量為5%~15%，澆鑄在玻璃板上制備的高分子膜，則是透明、堅硬、易碎的固體。
使用特性
1、絮凝性：PAM能使懸浮物質(zhì)通過電中和，架橋吸附作用，起絮凝作用。
2、粘合性：能通過機械的、物理的、化學(xué)的作用，起粘合作用。
3、降阻性：PAM能有效地降低流體的摩擦阻力，水中加入微量PAM就能降阻50-80%。
4、增稠性：PAM在中性和酸條件下均有增稠作用，當(dāng)PH值在10以上PAM易水解。呈半網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)時，增稠將更明顯。
應(yīng)用領(lǐng)域
水處理領(lǐng)域
水處理包括原水處理、污水處理和工業(yè)水處理等。在原水處理中與活性炭等配合使用，可用于生活水中懸浮顆粒的凝聚、澄清。用有機絮凝劑丙烯酰胺代替無機絮凝劑，即使不改造沉降池，凈水能力也可提高 20%以上； 在污水處理中， 采用聚丙烯酰胺可以增加水回用循環(huán)的使用率， 還可用作污泥脫水； 工業(yè)水處理中用作一種重要的配方藥劑。聚丙烯酰胺在國外應(yīng)用最大的領(lǐng)域是水處理， 國內(nèi)在此領(lǐng)域的應(yīng)用正在推廣。聚丙烯酰胺在水處理中的主要作用:
( 1) 減少絮凝劑的用量。在達到同等水質(zhì)的前提下， 聚丙烯酰胺作為助凝劑與其它絮凝劑配合使用， 可以大大降低絮凝劑的使用量； 在達到同等水質(zhì)的前提下， 聚丙烯酰胺作為助凝劑與其它絮凝劑配合使用， 可以大大降低絮凝劑的使用量； ( 2) 改善水質(zhì)。在飲用水處理與工業(yè)廢水處理中， 聚丙烯酰胺與無機絮凝劑配合使用， 可明顯改善水質(zhì)； ( 3) 提高絮體強度與沉降速度。聚丙烯酰胺形成的絮體強度高， 沉降性能好， 從而提高固液分離速度， 有利于污泥脫水； ( 4) 循環(huán)冷卻系統(tǒng)的防腐與防垢。聚丙烯酰胺的使用可大大減少無機絮凝劑的用量， 從而避免無機物質(zhì)在設(shè)備表面的沉積， 減緩設(shè)備的腐蝕與結(jié)垢。
采油中的應(yīng)用
聚丙烯酰胺是一類多功能的油田化學(xué)處理劑，廣泛用于石油開采的鉆井、固井、完井、修井、壓裂、酸化、注水、堵水調(diào)剖、三次采油作業(yè)過程中，特別是在鉆井、堵水調(diào)剖和三次采油領(lǐng)域。聚丙烯酰胺水溶液具有較高的粘度，有較好的增稠、絮凝和流變調(diào)節(jié)作用，在石油開采中用作驅(qū)油劑和鉆井泥漿調(diào)節(jié)劑。在石油開采的中后期，為提高原油采收率，我國目前主要推廣聚合物驅(qū)油和三元復(fù)合驅(qū)油技術(shù)。通過注入聚丙烯酰胺水溶液，改善油水流速比，使采出物中原油含量提高。在三次采油中加入聚丙烯酰胺，可增加驅(qū)油能力，避免擊穿油層，提高油床開采收率。中國石油工業(yè)是聚丙烯酰胺的最大用戶，聚丙烯酰胺的科技進步促進了中國石油工業(yè)的發(fā)展，石油工業(yè)的需求又加速了聚丙烯酰胺的科技創(chuàng)新步伐與行業(yè)的發(fā)展。
造紙領(lǐng)域
聚丙烯酰胺在造紙領(lǐng)域廣泛用作助留劑、助濾劑、均度劑等以提高紙張的質(zhì)量、料漿脫水性能、細小纖維及填料的留著率，減少原材料消耗及對環(huán)境的污染，用作分散劑，可改善紙的均勻度。聚丙烯酰胺在造紙工業(yè)中主要應(yīng)用在兩個方面，一是提高填料、顏料等的存留率以降低原材料的流失和對環(huán)境的污染；二是提高紙張的強度。在紙料中加入聚丙烯酰胺，能提高細小纖維和填料粒子在網(wǎng)上的留著率，加速紙料的脫水。聚丙烯酰胺的作用機理是漿料中的顆?？侩娭泻突蚣軜蚨跄靡栽跒V布上保留下來。絮塊的形成也能使?jié){料中的水更易濾出，減少了纖維在白水中的流失量，減少環(huán)境污染，又有利于提高過濾和沉淀等設(shè)備的效率。
醫(yī)用材料
聚丙烯酰胺凝膠可用作非凝血酶原?；瘎饪?，隱形眼鏡原料，微膠囊的外層包復(fù)料，并用作制造高質(zhì)量的止血拴，婦女衛(wèi)生巾及小兒尿布等。粒度幾百微米到幾十微米的聚丙烯酰胺可用于色譜填料(例如凝膠色譜柱填料) ，可有效地分離細胞色素等球形蛋白質(zhì)。并能進一步對蛋白質(zhì)脫鹽、濃縮等。聚丙烯酰胺樹脂經(jīng) Mannich反應(yīng)，在酰胺基側(cè)鏈上經(jīng)亞甲基橋引入L- 脯氨酸或L- 羥脯氨酸，在與銅離子配位，得到手性配體樹脂，它對一系列DL氨基酸進行有效拆分。經(jīng)Hofmann降解得到的聚乙烯胺樹脂上手性氨基酸再與銅離子絡(luò)合， 作為配體交換色譜的固定相，可對一系列氨基酸進行拆分，對芳香氨基酸的拆分效果尤佳，由于骨架的親水性較強，大大縮短了拆分時間。
其他行業(yè)
食品行業(yè)，用于甘蔗糖、甜菜糖生產(chǎn)中蔗汁澄清及糖漿磷浮法提取。酶制劑發(fā)酵液絮凝澄清工業(yè)，還用于飼料蛋白的回收、質(zhì)量穩(wěn)定、性能好，回收的蛋白粉對雞的成活率提高和增重、產(chǎn)蛋無不良影響，合成樹脂涂料，土建灌漿材料堵水，建材工業(yè)、提高水泥質(zhì)量、建筑業(yè)膠粘劑，填縫修復(fù)及堵水劑，土壤改良、電鍍工業(yè)、印染工業(yè)等。