聚丙烯酰胺的制備方法多種多樣,主要包括以下幾種:
水溶液聚合法:這是工業(yè)生產(chǎn)中采用的主要方法。該方法使用丙烯酰胺單體和水作為反應混合物,加入引發(fā)劑引發(fā)聚合反應。配方中單體溶液須經(jīng)離子交換提純,反應介質(zhì)水應為去離子水。引發(fā)劑多采用過(guò)硫酸鹽組成的氧化-還原引發(fā)劑體系,以降低反應釜溫度。此外,還需加入鏈轉移劑以調節聚合物的分子量分布,并可能加入螯合劑乙二胺四乙酸(EDTA)以消除金屬離子的影響。反應通常在適當的溫度下進(jìn)行,并通過(guò)過(guò)濾、沉淀、干燥等處理步驟得到聚丙烯酰胺產(chǎn)品。
反相乳液聚合法:此方法使用丙烯酰胺單體、表面活性劑和水作為反應混合物。丙烯酰胺單體配制成一定濃度的水溶液作為分散相,加入少量乙二胺四乙酸、過(guò)硫酸鈉以及氧化-還原引發(fā)劑和適量水溶性表面活性劑。用芳烴或飽和脂肪烴作為連續相,加入油溶性表面活性劑。分散相與連續相的比例通常為3:7。通過(guò)乳化劑的穩定性作用,將反應混合物乳化成小液滴,然后加入引發(fā)劑引發(fā)聚合反應。該方法的優(yōu)點(diǎn)是反應熱易導出,物料體系粘度低,便于操作,且聚丙烯酰胺產(chǎn)品可不經(jīng)干燥直接應用。但缺點(diǎn)是使用有機溶劑,易燃,且有效生產(chǎn)能力低于水溶液聚合法。
懸浮聚合法:此方法利用強烈的攪拌將單體或單體混合物分散到介質(zhì)中,形成細小的顆粒,然后再進(jìn)行聚合。懸浮聚合系統一般由單體、油溶性引發(fā)劑、分散劑和水組成。聚合反應在懸浮在水中的單個(gè)液滴中進(jìn)行,這些液滴很小,在水中分散得良好,有利于排除聚合熱。聚丙烯酰胺產(chǎn)品粒徑一般為100~2000μm。
此外,還有一些其他制備方法,如輻射聚合法(利用放射線(xiàn)如紫外線(xiàn)、γ射線(xiàn)等引發(fā)聚合反應)、化學(xué)聚合法(使用化學(xué)反應將丙烯酰胺單體合成為
聚丙烯酰胺)、離子聚合法(使用丙烯酰胺單體和離子引發(fā)劑進(jìn)行聚合反應)、配位聚合法(利用金屬離子與丙烯酰胺單體之間的配位作用引發(fā)聚合反應)以及電化學(xué)聚合法(利用電場(chǎng)作用下丙烯酰胺單體的氧化還原反應引發(fā)聚合反應)等。這些方法各有特點(diǎn),適用于不同的應用場(chǎng)景和需求。