聚丙烯酰胺的特性及用途

聚丙烯酰胺（缩写为 PAM）是一种分子式为 (-CH2CHCONH2-) 的聚合物。 它具有线性链结构。 PAM 具有很强的吸水性，水合后会形成软凝胶。

理化性质

聚丙烯酰胺是一种聚烯烃。 可以将其视为在交替碳原子上具有酰胺取代基的聚乙烯。与各种尼龙不同，聚丙烯酰胺不是聚酰胺，因为酰胺基不在聚合物主链中。 由于酰胺 (CONH2) 基团的存在，主链中的交替碳原子是手性的（通俗地说：手性）。 由于这个原因，聚丙烯酰胺以无规立构、间同立构和全同立构形式存在，尽管这方面很少被讨论。 聚合反应是由自由基引发的，并被认为是立体无规的。

共聚物和改性聚合物

线性聚丙烯酰胺是一种水溶性聚合物。 其他极性溶剂包括 DMSO 和各种醇类。 可以使用 N,N-亚甲基双丙烯酰胺引入交联。 一些交联材料可溶胀但不可溶，即它们是水凝胶。

部分水解在水性介质中的高温下发生，将一些酰胺取代基转化为羧酸盐。 因此，这种水解使聚合物特别亲水。 由 N,N-二甲基丙烯酰胺生产的聚合物可抵抗水解。

丙烯酰胺的共聚物包括来源于丙烯酸的共聚物。

用途

在 70 年代和 80 年代，这些聚合物的主要用途是水处理。按重量计算的下一个主要应用是纸浆加工和造纸的添加剂。大约30%的聚丙烯酰胺用于石油和矿产工业。

絮凝

聚丙烯酰胺的主要用途之一是絮凝液体中的固体。该工艺适用于水处理、造纸、丝网印刷等工艺。聚丙烯酰胺可以以粉末或液体形式提供，液体形式被细分为溶液和乳液聚合物。

尽管这些产品通常被称为“聚丙烯酰胺”，但许多实际上是丙烯酰胺与一种或多种其他物质（例如丙烯酸或其盐）的共聚物。这些共聚物改进了润湿性和溶胀性。

离子形式的聚丙烯酰胺在饮用水处理行业中发挥着重要作用。三价金属盐，如氯化铁和氯化铝，由聚丙烯酰胺的长聚合物链桥接。这导致絮凝率的显着提高。这使得水处理厂能够大大提高原水中总有机物含量 (TOC) 的去除率。

化石燃料工业

在石油和天然气工业中，聚丙烯酰胺衍生物，尤其是共聚物，通过提高粘度来提高石油采收率，从而对生产产生重大影响。可以用低浓度的聚丙烯酰胺聚合物生成高粘度水溶液，将其注入以提高常规注水的经济性。在单独的应用中，水力压裂受益于注入这些溶液导致的减阻。这些应用使用大量浓度为 30–3000 mg/L 的聚合物溶液。

土壤调理

聚丙烯酰胺土壤改良剂的主要功能是增加土壤的耕作、通气和孔隙率，并减少压实、灰尘和水流失。典型应用为 10 mg/L，这对于许多应用来说仍然很昂贵。次要功能是增加植物活力、颜色、外观、生根深度和种子出苗，同时减少需水量、疾病、侵蚀和维护费用。

其他

这种聚合物还用于制造玩具，这些玩具在放入水中时会膨胀。同样，其共聚物之一的吸收性能可用作爽身粉的添加剂。聚丙烯酰胺还经常用于分子生物学应用。

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