高分子聚丙烯酰胺是線型水溶性的高分子，一般聚丙烯酰胺PAM都是自由基聚合而成，具有絮凝性、增粘性、紙張增強性以及液體減阻性等優良的性能，廣泛應用于鉆井、采油、堵水、調剖、酸化、壓裂、水處理、造紙等領域。 
目前，國內生產聚丙烯酰胺的生產工藝不完善，分子量不高。分子量大小是影響聚合物性能的一個很重要的因素。雙官能度是自由基聚合的一個很活躍的研究領域，它直接影響聚合速率和聚合物的性能，包括端基性能、分子量大小、結構等。Shah和Smet首次提出自由基“逐步聚合”(Stepwise Polymerization) 的概念，指出雙官能度引發劑能夠用于自由基均聚制備超高分子量聚合物l_2 。使用雙官能度過氧化物Luperox一2，5—2，5與NaHSO。及Fe 組成的氧化還原引發體系引發丙烯酰胺溶液聚合，制備了高分子量的聚丙烯酰胺。本文以雙官能度氧化還原引發體系為主，配合其它引發劑組成新型復合引發體系，引發丙烯酰胺進行均聚，以制備高分子量的聚丙烯酰胺。 
實驗部分 
藥品 丙烯酰胺(質量含量50％)、氫氧化鈉(質量含量3O 0A)、引發劑、Span一20、甲酸鈉、EDTA、尿素、氯化鈉、乙醇 
(95%)。 
儀器 電子天平、烏氏粘度計、恒控磁力攪拌器、電動拌攪機、控溫儀低溫浴槽、數顯電熱鼓風干燥箱、氮氣瓶、真空干燥箱。 
實驗步驟
①丙烯酰胺聚合過程：稱取一定量的丙烯酰胺于容器中，用移液管移取適量的甲酸鈉、尿素、EDTA、偶氮和表面活性劑到容器中，加蒸餾水至定容。進行恒溫水浴。通人氮氣排完氧氣，加入引發劑，至出現膠狀粘稠物時停止操作。 
② 聚合物分子量測定：聚合物分子量測定根據國標GB12005．1-89和GB／T12005．10—92，通過測定聚丙烯酰胺在 
0mol／I NaCI溶液中的特性粘數計算得出 。 
試驗結果與分析 
條件實驗 
(1)偶氮含量對聚合反應的影響 
在丙烯酰胺聚合反應其它條件相同的情況下，改變偶氮用量，隨著偶氮量的增大，分子量整體呈現先上升后下降的趨勢。少量的偶氮引發能促進反應的進程，但當偶氮量過大時，反應溫度上升過快，會導致自由基生成過多，分子量降低。偶氮量占單體質量的0．34 時反應能得到較高的分子量。 
(2)引發劑濃度與分子量的關系 
引發劑是用于產生自由基聚合反應的活性中心。用量越多，活性中心越多，相應聚合物分子量越低。適當的引發劑有利于聚合反應進行完全，分子量增大；但用量過多，自由基生成過多，不 
利于超高分子量聚合物的制備。通過實驗得出，當引發劑用量在10mg／L時，能取得較高的分子量。 
(3)引發溫度變化對分子量的影響 
對放熱反應的自由基聚合來說，反應的溫度極大地影響了聚合物分子量的大小。溫度較低時，聚合反應不完全，根據自由基聚合規律，溫度升高有助于分子量的增大。當溫度升高到一定程度后，若繼續升溫，會使鏈終止速率比鏈增長反應速率增長更快，聚合產物分子量降低。由圖3可以看到，溫度在3℃附近，聚合產物分子量最大，證實了低溫聚合的可行性。 
(4)單體濃度對分子量的影響 
隨著單體濃度的增大，聚合物聚合程度增大．產物粘度變大，分子量增大，符合自由基聚合反應規律；但對于高濃度單體聚合，反應放熱量增大，不易散熱而導致鏈轉移反應速度增加．聚合物分子鏈發生斷裂，分子量有所下降。由圖4可見，單體濃度為0．O042mol／g左右能得到較高分子量。 
正交實驗 
聚丙烯酰胺分子量的大小與引發劑濃度、單體的濃度和引發的溫度等諸多因素有著密切的關系且有相互影響的趨勢。因此。在前面實驗的基礎上，為了找出最優工藝條件，對其中的尿素、EDTA、甲酸鈉、引發溫度、引發劑5項影響因素進行正交實驗，得到分子量大于2000萬的PAM。
結論 
對高分子量PAM 的聚合反應的研究發現： 
(1)采用新型的雙官能度氧化一還原復合引發體系能有效地控制自由基數量，逐步進行聚合。通過控制聚合反應的速度和溫度，引發丙烯酰胺均聚，得到2000萬以上的高分子量的聚丙烯酰胺，滿足工業生產需要。 
(2)以雙官能度氧化還原體系為主，配合其他引發劑組成復合引發體系的PAM 最佳聚合條件為：偶氮量約為0．34％ 。單體 
濃度0．O042mol／g左右，溫度在3。C附近，引發劑用量10mg／L， 
甲酸鈉用量10mg／L，尿素用量400mg／L，Span一20用量20mg／ 
L，EDTA用量60mg／L。 
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