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解決聚丙烯酰胺的溶解性問題,方法之一是在聚合體系中添加鏈轉(zhuǎn)移劑,以減少PAM聚合過程中支鏈的形成,抑制聚丙烯酰胺鏈內(nèi)和鏈間的交聯(lián)。如在合成陰離子和非離子PAM時(shí),分別添加低分子胺類物質(zhì)或非電離醇類物質(zhì)作鏈轉(zhuǎn)移劑,能有效抑制PAM的支鏈和交聯(lián)的形成。雖使PAM的分子量略有下降,但能大大提高產(chǎn)物的溶解速率,合成出的聚合物分子量高達(dá)1.5×107,溶解性為25mL(在測(cè)量PAM溶解速率時(shí),有時(shí)用在一定時(shí)間內(nèi),100mL體積中未完全溶解的體積為指標(biāo),該數(shù)值越小表明溶解程度越好)。這是由于鏈轉(zhuǎn)移劑小分子中的原子被鏈自由基奪取,使鏈自由基失去活性而終止反應(yīng)。如果這個(gè)終止的自由基是歧化的高分子鏈,那么鏈轉(zhuǎn)移劑起到抑制交聯(lián)的作用;如果這個(gè)終止的自由基是正常增長(zhǎng)的線型高分子鏈,那么鏈轉(zhuǎn)移劑的加入必然引起聚丙烯酰胺分子量的下降。
因此,在實(shí)際應(yīng)用中應(yīng)根據(jù)聚丙烯酰胺的分子量和溶解性進(jìn)行綜合考慮。如果調(diào)整鏈轉(zhuǎn)移劑的加入量和加入時(shí)間十分恰當(dāng),可以使PAM既有高的分子量又有較高的溶解速率。如果AM在偏堿性介質(zhì)中聚合,酰氨基部分水解生成的氨會(huì)進(jìn)一步與AM反應(yīng)形成NTP。NTP可起到鏈轉(zhuǎn)移劑的作用。同時(shí),部分水解聚丙烯酰胺分子鏈上帶有陰離子基團(tuán),這也有利于PAM的溶解速率的提高。
一些高鏈轉(zhuǎn)移常數(shù)的物質(zhì),如異丙醇、硫醇、巰基乙酸、甲酸鈉等有機(jī)酸鹽和一些重金屬的鹽等是制備低分子量(104)PAM常用的水溶性鏈轉(zhuǎn)移劑。
總之,就聚丙烯酰胺分子量和溶解性而言,中低分子量聚丙烯酰胺的合成及溶解性都不成問題。高分子量甚至超高分子量PAM的合成是近年來的*熱點(diǎn)。如何獲得高分子量且易溶的PAM產(chǎn)品,應(yīng)從以下幾個(gè)方面加以考慮。首先應(yīng)選擇高效水溶性分散劑,以提高聚合單體的含量,有利于產(chǎn)品聚合度的提高。其次是復(fù)合引發(fā)劑的選擇,好的引發(fā)體系不僅能降低反應(yīng)溫度,節(jié)約能源,還有利于產(chǎn)品分子量的提高。例如,常采用的兩步聚合法,低溫段和高溫段分別以4,4-偶氮二[4-氰基戊酰(對(duì)二甲基氨基)苯胺](ACPDA )和過氧化二苯甲酰(BPO)作引發(fā)劑,通過兩次引發(fā)聚合,可以大幅度提高聚丙烯酰胺聚合的轉(zhuǎn)化率和分子量。再次是鏈轉(zhuǎn)移劑的應(yīng)用,在聚合體系中鏈轉(zhuǎn)移劑適時(shí)適量的應(yīng)用,可以抑制PAM聚合過程中的分子內(nèi)和分子間發(fā)生交聯(lián),改善產(chǎn)品的溶解性。*是從溶解機(jī)理的角度出發(fā),在聚合中添加適量的填料,如尿素、乙二醇、葡萄糖酸鹽、滲透劑等表面活性劑和Na2SO4等無機(jī)鹽等。它們的作用或是減弱PAM分子鏈上側(cè)基間的氫鍵,或是潤(rùn)濕PAM顆粒表面和孔洞,或是致孔。這些作用有利于水的滲入和在PAM顆粒內(nèi)的擴(kuò)散加速聚合物的溶解。