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聚丙烯酰胺是一種線型高分子聚合物，化學(xué)式為(C3H5NO)n。在常溫下為堅硬的玻璃態(tài)固體。產(chǎn)品有膠液、膠乳和白色粉粒、半透明珠粒和薄片等。熱穩(wěn)定性良好。能以任意比例溶于水，水溶液為均勻透明的液體。長期存放后會因聚合物緩慢的降解而使溶液粘度下降，特別是在貯運條件較差時更為明顯。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。
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(jī)溶劑， 有機(jī)溶劑的溶解性有限，往往需要加熱，否則無多大應(yīng)用價值。能以任意比例溶于水，水溶液為均勻透明的液體。分子量的大小對溶解度影響很小，但當(dāng)溶液濃度高于10%時，對于高分子量的聚合物因分子間氫原子的鍵合作用，可呈現(xiàn)出類似凝膠狀的結(jié)構(gòu)。高分子量溶液為假塑性流體。
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(jī)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(jī)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1.302g/cm3(23℃），玻璃化溫度為153℃，軟化溫度210℃，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。
在缺氧條件下，加熱至210℃因失水而減重；繼續(xù)加熱到210~300℃時酰胺基分解生成氨和水；當(dāng)溫度升至500℃時則形成只有原重量40%的黑色薄片。
聚丙烯酰胺溶液的粘度主要反映了液體分子之間因流動或相對運動所產(chǎn)生的內(nèi)摩擦阻力。內(nèi)摩擦阻力與聚合物的結(jié)構(gòu)、溶劑的性質(zhì)、溶液的濃度及溫度和壓力等因素有關(guān)，它的數(shù)值越大，表明溶液的粘度越大。
溫度對聚丙烯酰胺粘度的影響
溫度是分子無規(guī)則熱運動激烈程度的反映，分子的運動必須克服分子間的相互作用力，而分子間的相互作用，如分子間氫鍵、內(nèi)摩擦、擴(kuò)散、分子鏈取向、纏結(jié)等，直接影響粘度的大小，故高聚物溶液的粘度會隨溫度發(fā)生變化。溫度改變對高聚物溶液粘度的影響是顯著的。聚丙烯酰胺溶液的粘度隨溫度的升高而降低，其原因是高分子溶液的分散相粒子彼此糾纏形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的聚合體，溫度越高時，網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)越容易破壞，故其粘度下降。
水解時間對聚丙烯酰胺粘度的影響
聚丙烯酰胺溶液粘度隨水解時間的延長而改變，水解時間短，粘度較小，這可能是由于高聚物還來不及形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)所致；水解時間過長，粘度下降，這是聚丙烯酰胺在溶液中結(jié)構(gòu)發(fā)生松解所致。部分水解聚丙烯酰胺溶于水后離解成帶負(fù)電荷的大分子，分子間靜電排斥作用以及同一分子上不同鏈節(jié)之間的陰離子排斥力導(dǎo)致分子在溶液中伸展并能使分子之間相互纏繞，這就是部分水解聚丙烯酰胺能使其溶液粘度明顯增加的原因。
礦化度對聚丙烯酰胺粘度的影響
聚丙烯酰胺分子鏈中陽離子基團(tuán)相對于陰離子基團(tuán)數(shù)目較多，凈電荷較多，極性較大，而H20是極性分子，根據(jù)相似相溶原理，聚合物水溶性較好，特性黏度較大；隨著礦物質(zhì)含量的增加，正的靜電荷部分被陰離子包圍形成離子氛，從而與周圍正的靜電荷結(jié)合，聚合物溶液極性減小，黏度減小；礦物質(zhì)濃度繼續(xù)增加，正、負(fù)離子基團(tuán)形成分子內(nèi)或分子間氫鍵的締合作用(導(dǎo)致聚合物在水中的溶解性下降)，同時加入的鹽離子通過屏蔽正、負(fù)電荷，拆散正、負(fù)離子間締合而使已形成的鹽鍵受到破壞(導(dǎo)致聚合物在水中的溶解性增大)，這兩種作用相互競爭，使得聚合物溶液在較高的鹽濃度(>0.06 mol/L)下粘度保持較小。
分子量對聚丙烯酰胺粘度的影響
聚丙烯酰胺溶液的粘度隨高聚物分子量的增大而增大，這是由于高分子溶液的粘度由分子運動時分子間的相互作用產(chǎn)生。當(dāng)聚合物相對分子質(zhì)量約為106時，高分子線團(tuán)開始相互滲透，足以影響對光的散射。含量稍高時機(jī)械纏結(jié)足以影響粘度。含量相當(dāng)?shù)蜁r，聚合物溶液可視為網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，鏈間機(jī)械纏結(jié)和氫鍵共同形成網(wǎng)的節(jié)點。含量較高時，溶液含有許多鏈-鏈接觸點，使高聚物溶液呈凝膠狀。因此，高聚物相對分子質(zhì)量越大，分子間越易形成鏈纏結(jié)，溶液的粘度越大。
聚丙烯酰胺的主要用于領(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(jī)絮凝劑丙烯酰胺代替無機(jī)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)用較大的領(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(dá)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(dá)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(jī)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(jī)絮凝劑的用量， 從而避免無機(jī)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)是聚丙烯酰胺的較大用戶， 聚丙烯酰胺的科技進(jìn)步促進(jìn)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(xì)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(xì)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(jī)理是漿料中的顆粒靠電中和或架橋而絮凝得以在濾布上保留下來。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。
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。
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