聚丙烯酰胺(簡稱PAM)是一種線型的水溶性聚合物,在石油開采、水處理、紡織、造紙、選礦、醫(yī)藥等行業(yè)中具有廣泛的應用,有“百業(yè)助劑”、“全能產品”之稱。聚丙烯酰胺的制備方法主要有水溶液聚合法、乳液聚合法和輻射聚合法:
1、水溶液聚合工藝
該法是生產PAM的傳統(tǒng)方法,具有可靠、工藝設備簡單、成本較低等優(yōu)點。一般PAM膠體采用8%-10%丙烯酰胺水溶液在引發(fā)劑作用下直接聚合而得。PAM干粉則多用25%-30%丙烯酰胺溶液進行中濃度聚合,聚合后得到的PAM膠體經(jīng)造粒、捏臺、干燥、粉碎后得干粉PAM。
工藝過程:丙烯酰胺+H2O+引發(fā)劑+水解劑→聚合→造粒→干燥→粉碎→PAM。其中的聚合反應是關鍵工序:我國較早采用手工作坊式的盤式聚合,后來采用捏合機。20世紀80年代后期開發(fā)了錐形釜聚合工藝,由核工業(yè)部五所在江都化工廠試車成功。20世紀90年代由國外引進的聚合技術類似于國內的技術,只是反應釜可以旋轉,聚合釜的容積也較大,可達5000L。
2、反相乳液聚合法
反相乳液聚合法是指水溶性的丙烯酰胺借助表面活性劑(多采用非離子型表面活性劑)的作用使丙烯酰胺單體分解在油相中形成乳化體系,在引發(fā)劑作用下進行乳液聚合,形成穩(wěn)定的高分子量速溶的聚丙烯酰胺膠乳產品,經(jīng)共沸蒸餾脫水后即可得到粉狀聚丙烯酰胺。聚合反應是在分散于油相中的丙烯酰胺微粒中進行,故聚合過程中放出的熱量散發(fā)均勻,反應體系平穩(wěn)、易控制。適合于制備高分子量且分子量分布窄的聚丙烯酰胺膠乳或干粉型產品。
3、輻射聚合法
輻射法是指丙烯酰胺單體在紫外線或R射線下引發(fā)直接聚合得到固體產品的方法。該法工藝簡單,但設備投資大,且所得產品分子量分布很寬,故目前未有大規(guī)模生產應用。
在PAM聚合技術方面,我國也有所突破。一些高校和研究單位在復臺引發(fā)劑方面、聚合助劑方面做了大量工作。在分段引發(fā)基礎上, 使PAM分子量由1000萬提高到2000萬以上,并在試生產中獲得成功。
4、結論
(1)我國目前聚丙烯酰胺用量較大的領域是采油領域。隨著一些老油田進入高含水期,如何提高老油田的采收率,已成為石油界頗為關注的問題之一。可以說,聚丙烯酰胺在采油領域的應用將穩(wěn)定增長。
(2)隨著環(huán)保要求的提高。我國大中城市均先后建立了污水處理廠,并將繼續(xù)建立大型或超大型污水處理裝置。在污水處理及水質凈化方面使用較高分子量聚丙烯酰胺既可保護環(huán)境又可節(jié)約用水。因此在水處理領域聚丙烯酰胺有著更為廣闊的應用前景。
(3)隨著我國新聞出版業(yè)近幾年的快速發(fā)展,對紙張的數(shù)量和質量都提出了更高的要求,這將成為帶動聚丙烯酰胺市場發(fā)展的又一大領域。
根據(jù)上述分析可知,聚丙烯酰胺在我國有著良好的發(fā)展前景,到2005年國內聚丙烯酰胺的消費量將超過14萬t,屆時國內市場存在一定的缺口。